JP2008152532A - Plc分散制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表示フィールドw5に表示されている局番は、このパソコンが接続されているPLCの局番と一致している。また、表示フィールドw1には各出力変数のビットアドレスが表示されている。例えば、出力変数の番地が00L1Eで、その送信先のPLC局番が2であるチェックボックスに対応する対応ビットは、第1の記憶手段TBL1上に格納される出力予定定義フレームRF02中の出力予定定義ビットRb1Eであるので、この出力予定定義ビットRb1Eの値は0(:出力予定無し)と定義される。OKボタンw4をクリックすると、正しく定義された各出力予定定義フレームが、PLC10に転送されて、第1の記憶手段TBL1上にそれぞれ格納される。
【選択図】図4
Description
また、本発明のその他の目的は、PLC分散制御システムにおいて、既存プログラムの再利用性を効果的に向上させるとともに、該PLC分散制御システムを構成する各PLCが出力する個々の出力変数の識別を、該システムのSEや運用管理者に対して容易にすることである。
即ち、本発明の第1の手段は、通信手段を有するPLCを複数台接続することによって構成されるブロードキャスト型又はマルチキャスト型のPLC分散制御システムにおいて、上記の各PLCに、自PLC上において実行されるラダーダイアグラム中の出力コイルを模擬する各出力変数の他のPLCに対する出力予定の有無をその各出力変数毎に定義する出力予定定義情報からなる出力予定定義フレームを他の各PLC対応にそれぞれ記憶する第1の記憶手段と、他のPLC上において実行されるラダーダイアグラム中の出力コイルを模擬する各出力変数に対する参照予定の有無をその各出力変数毎に定義する参照予定定義情報からなる参照予定定義フレームを他の各PLC対応にそれぞれ記憶する第2の記憶手段と、上記の出力予定定義フレームまたは参照予定定義フレームを他の各PLCに送信する送信手段と、上記の出力予定定義フレームまたは参照予定定義フレームを他の各PLCから受信する受信手段と、それらの出力予定定義フレームと参照予定定義フレームとを各対応フレーム毎にそれぞれ照合する照合手段と、この照合手段による照合結果に基づいて当該PLC分散制御システムにおける通常通信の開始の是非を判定する通常通信開始判定手段とを備えることである。
また、ブロードキャスト型又はマルチキャスト型の通信を実現するために各PLCを繋げる通信配線は、必ずしも二重化しなくてもよい。また、例えばパケットの二重化などによって、少なくとも、論理的に通信回線を二重化することによって、本発明に基づいて、所望の安全通信を実現することができる。
また、物理的な通信配線は、リング形かバス形に構成することが望ましく、更には、二重化しておくことがより望ましい。
ただし、上記の定義情報抽出手段は、上記のソースプログラムをコンパイルするコンパイラの例えば拡張機能などとして構成してもよいし、コンパイラとは独立のツール(コード解析プログラム)によって実現してもよい。
また、上記のラダーダイアグラムを記述するためのプログラミング言語は、特に限定されず、グラフィック形言語を用いてもテキスト形言語をもちいてもよい。また、ダイアグラム編集表示手段の出力結果に関する編集表示形態についても同様の任意性を有する。また、上記の局番取得手段は、所定のユーザーインターフェイスを介して、ユーザーに局番を直接入力させる手段でもよいし、例えば診断命令などの問い合わせコマンド等を用いて、自動的に取得する様に構成してもよい。
なお、上記の局番を含む形式の論理アドレスコードが、SEや運用管理者に対して認識(目視)させるための運用管理上のアドレスコードとなる。
なお、上記の局番を含む形式の論理アドレスコードが、SEや運用管理者に対して認識(目視)させるための運用管理上のアドレスコードとなる。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
即ち、本発明の第1の手段によれば、上記の定義フレーム(即ち、出力予定定義フレームまたは参照予定定義フレーム)は各PLC間の各通信回線においてそれぞれ双方向にて送受信され、上記の照合処理は各PLCにおいてそれぞれ実施されるので、これによって、各PLC間における少なくとも論理的な各通信回線の状態を全回線にわたって双方向に自動的にそれぞれテストすることができる。また、これによって、各相手局の送受信状態がそれぞれ正常であるか否かについても同時にテストされる。
更に、この照合処理では、各PLC間における個々の出力変数について、各対応フレーム毎に入力条件と出力条件とが一致することがチェックされる。このため、各PLC間で入出力すべき各出力変数の送受信が、それぞれ正しく実行される状態にあるか否かを、送受信されるべき各出力変数について、全て漏れなく自動的に判定することができる。
また、上記と同様の通信方式に基づいて、即ち、上記の出力予定定義フレームと同一形式の送信データフレームを、各PLC間においてそれぞれ送受信する通信方式を採用することによって、通常通信実行時においても勿論、同様のブロードキャスト型又はマルチキャスト型の通信を安全に実施することができる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、安全通信を具現するための通信制御に係わるインターロック制御機構を非常に容易かつ確実に構成することができ、これによって、所望のPLC分散制御システムにおいて信頼性の高い安全通信を非常に容易に実現することができる。
したがって、本発明の第2の手段によれば、極めて効率よく、分散制御システム上の既存プログラムの流用を図ることができる。
また、出力変数の定義領域のアドレスが各PLC間において互いに重なっている場合においても、例えば、同一ロジックで動作する対称構成の子局間などにおいては、それらのオブジェクトコードについて、出力変数の実アドレスに関する修正操作を実施しなくても、それらのオブジェクトコードを誤動作なく正確に実行することができるので、例えば、少なくとも通信制御関連の処理が同一ロジックによって動作する子局(即ち、子局間にカスケード接続がなく、かつ、親子間で参照し合う出力変数に関する通信関係が同一である類似構成の子局)を並列に複数設ける際などに、既存プログラムの再利用性を極めて高く確保することができる。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
このPLC分散制御システム1は、スレーブPLC11、12とマスターPLC10をリングバス14を用いてリング状に接続したものであり、これによって、ブロードキャスト型の通信ネットワークが構成されている。これらの各PLC(10、11、12)はそれぞれ、CPUモジュール20と通信制御モジュール30とI/Oモジュール40、60から構成されており、これらのモジュールは、バス21によって相互に接続されている。これらの各PLCは、A系統とB系統とに演算処理装置や記憶装置などの各部がそれぞれ2重化された安全PLCで構成されているが、その各部の2重化構成に関する詳しい解説は図8などに譲ることとし、以下では何れもそれぞれ1重構成に省略して説明する。
また、各I/Oモジュール40には、二重化された非常停止ボタン(ESB0〜2)がそれぞれ接続されており、その状態に基づいて非安全状態を検出することができる。
CPUモジュール20のメモリ22に記憶させる上記のシーケンスプログラムとしては、通常、これらのパソコン上でコンパイルされたものを用いるのが普通であるが、既にその他のコンピュータ上において生成(コンパイル)されたものを、例えば上記の外部記憶媒体などを介して導入してもよい。
図2のラダー図上に表示されているアドレスコードにつては、各出力変数(リンクリレーを表すL型変数)のアドレス表記の頭2文字は、それぞれ各局番と一致しており、3文字目は’L’に固定されている。また、図中の矢印は、各出力変数に対する参照関係を示している。
勿論、非常停止ボタンの代わりに、または、更に非常停止ボタンに加えて、各種のエリアセンサ(例:ライトカーテンや安全マット)などの安全入力機器を導入してもよい。
以下、上記のPLC分散制御システム1において、その様な安全通信に有用なインターロック機構を容易かつ確実に構成するための実現方式について説明する。
したがって、例えば図2におけるアドレス表現に従えば、局番が「00」であるPLC10において定義することができる出力変数の論理アドレスは、00L00〜00L1Fの32通りとなる。
したがって、n=mの時、その出力予定定義フレームRFmnを構成する各出力予定定義ビットの各値は何れも0となる。
また、この出力予定定義画面WD00の表示フィールドw1には各出力変数の番地(ビットアドレス)が表示されており、表示フィールドw2にはそれらの出力変数の送出先の各PLCの局番が表示されている。
また、自PLCが出力する出力変数(リンクリレーを表すL型変数)の自PLC自身に対する送出は一切行われないので、一番左側の列にある各チェックボックスw3″に対する指定(レ印の入力操作)はできない。
以上の各チェックボックスに対する指定が完了した時点でOKボタンw4をクリックすると、その操作を契機(トリガー)として、上記の出力予定定義画面WD00に対するユーザの操作にしたがって正しく定義された各出力予定定義フレームが、まとめてパソコン50よりPLC10に転送されて、図3−Aの第1の記憶手段TBL1上にそれぞれ格納される。
図5−Aは、本実施例1における第2の記憶手段TBL2のテーブル構造図である。この第2の記憶手段TBL2は、各PLC毎に設けられる手段であり、TBL20〜TBL23の連続した4つのフレーム格納領域から構成されている。各格納領域は何れも4バイト領域からなる。そして、これらの各フレーム格納領域TBL20〜TBL23には、例えば、局番が00であるPLC(即ちPLC10)上においては、それぞれ4バイトデータである参照予定定義フレームSF00,SF01,SF02が格納される。TBL23は予備領域である。
この制御処理手順では、まずステップS1において、上記の様な定義フレーム生成処理を各PLC毎に実行することにより、各PLC上における第1の記憶手段及び第2の記憶手段に、それぞれ各出力予定定義フレーム及び各参照予定定義フレームを生成する。
図8に、そのステップS1の動作を図示する。メモリ24を有する図1の各CPUモジュール20は、実際には図8に示す様に、A系統とB系統の2系統の処理系に並列2重化されており、各PLC上における上記の第1の記憶手段及び第2の記憶手段は、勿論、各CPU20上のA系統とB系統の各マイクロプロセッサ(MP−A,MP−B)の上に、2重化されて生成される。
したがって、以下に示す安全通信に係わるイニシャル動作についても、勿論、それぞれA系統とB系統の各処理系で互いに並列に実行されるが、以下ではその1系統の処理についてのみ、図8のフローチャートに沿って説明する。
この時送出されるパケットのデータ構造(フレーム構成)を図9に例示する。このパケットは、上記の出力予定定義フレームRF01(4バイト)を情報部Iの一部として送受信するためのものであり、一般的なパケット交換プロトコルに準拠している。ここでは、特に、送信先アドレス(PLC局番DA)や送信元アドレス(PLC局番SA)が各パケット毎に付与される点に特徴がある。
なお、フレーム・タイプFT(2バイト)には、情報部Iを構成しているデータの種別コード(例:コマンドタイプなど)や、当該フレームのデータ構造等に係わる制御ビットなどが含まれる。また、情報部Iには、通信の同期制御や異常連絡などに可用な制御情報などを含めることができる。
更に、上記の照合処理では、各PLC間における個々の出力変数について、各対応フレーム毎に入力条件と出力条件とが一致すること(出力予定定義フレームRFnm=参照予定定義フレームSFnm)がチェックされる。このため、各PLC間で入出力すべき各出力変数の送受信が、それぞれ正しく実行される状態にあるか否かを、送受信されるべき各出力変数について、全て漏れなく自動的に判定することができる。
したがって、通常通信時には、出力側と参照側との参照関係の定義の不整合によって、シーケンスプログラムに誤動作が生じる恐れがなくなる。
また、定数RFm(例:RF0=OR(RF01,RF02))は、局番mのPCLのCPUモジュール20上の第1の記憶手段に登録されている全てのエントリー(即ち、各出力変数定義フレームRFmi(i=0〜全PLC台数−1))に関する、各対応ビット毎の累計的な全論理和の結果ビットから成る4バイトデータである。
そして、次のステップS24では、出力変数フレームOUTmを、図9の情報部I内の所定の領域にセットし、その宛て先として全PLCを指定すること(全局指定)によって、その送信パケットを他の各PLCに送信する。一方、ステップS25では、当該PLC分散制御システム1を所定の非常停止処理プログラムに従って安全に停止させる。
或いは、以上の様な送信処理を行えば、受信側のPLCのCPUモジュール20を制御するシーケンスプログラムとして、本来とは何ら関係のない別のプログラムが誤ってダウンロードされていて、かつ、この誤操作に対して更に丁度迎合する様な誤った出力予定定義の設定操作が、図4の出力予定定義画面から行われていた場合にも、システムを安全に停止させることができる。
次に、ステップS32では、そのパケットの情報部I(図9)内にある送信元(局番m;m≠n)の出力変数フレームOUTm(:32ビット情報)を取り出す。次に、ステップS34では、「OUTmn=AND(OUTm,SFmn)」なる論理積演算処理、即ち出力変数フレームOUTmに対する自局(:受信局)向けのマスキング処理を行い、自局が参照すべき出力変数だけを選別する。そして、自局にて参照すべき参照ビット(各出力変数)だけが選別された出力変数フレームOUTmnを、ステップS36にて、自局の各入力接点(即ち参照処理プログラム)が参照可能な所定の領域上にコピーする。
より具体的には、ダイアグラム編集プログラム210の実行中に、即ちダイアグラム編集表示手段200においてラダーダイアグラムD1を編集している途中で、実アドレスが上記の範囲内にある出力変数(リンクリレーを表すL型変数)が検出された時点で、所定の編集サブルーチン(即ち、表示アドレスコード編集手段211)を毎回呼び出すことによって、所望のアドレスコードの変更処理(L0x1 x2 →nnLx1 x2 )を当該PLC上における各出力変数に対してそれぞれ実施することができる。ただし、ここでnnは入力された局番で、図11では、局番入力手段220から入力される局番’01’に相当する。
既存プログラム(オブジェクトコードD0)に何ら修正を加えることなく、このプログラムの複製(コピープログラム)を複数台のPLC間で、同時に使用することができ、これによって、既存プログラムの流用率、即ちオブジェクトプログラムの生産性が効果的に向上する。この様な、既存プログラムの流用は、例えば図2の局番「02」にて実行されるラダープログラム(オブジェクトプログラム)をそのまま同図2の局番「01」に適用しようとする際などに有効となる。また、同図2の局番「01」や局番「02」と同様のスレーブPLCが多数並列に配備されるPLC分散制御システムにおいては、更に同様の作用・効果を多数回にわたって同様に受託することができる。
局番入力手段220(局番取得手段)からの入力情報(局番)に基づいて、オブジェクトコードD0上では区別がつかない同一形式の出力変数(L000〜L01F)に対して、そのアドレスの先頭に局番(ステーション・アドレス)を付与することができる。したがって、ラダーダイアグラムD2上においては、各PLCの出力変数を区別して正確に識別することができ、その識別も容易となる。
ラダーダイアグラムD2上におけるPLC#01の出力変数のアドレス表示において、該PLCの局番「01」を含む形式の論理的なアドレスコード、即ち、図6のところでも言及したコーディング形式の論理アドレス(01L00,y1 y2 Lz1 z2 )が用いられ、これによって、ラダーダイアグラムD2上に表示される出力変数のアドレス表記に対するSEやシステム運用管理者などの視覚的な認識性が向上するため、当該分散制御システムの運用管理が容易となる。
したがって、このダイアグラム編集表示手段200を実施例1のPLC分散制御システム1に適用すれば、以上の各実施例に示したそれぞれの作用・効果に係わる更なる相乗効果に基づいて、通信回線のテストなどに係わる運用効率を効果的に向上させることができると共に、信頼性の高い安全通信を実現することができ、更には、既存プログラムの再利用性を効果的に向上させると同時に、該PLC分散制御システムを構成する各PLCが出力する個々の出力変数の識別を、該システムのSEや運用管理者に対して容易にすることができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
(変形例1)
例えば、上記の実施例1では、安全通信のイニシャル動作処理において、対応関係にある各予定定義フレームを照合するために、出力予定定義フレームの方を相手方のPLCに送信しているが、逆に、参照予定定義フレームの方を相手方の各PLCに送信して、同様の照合処理を行ってもよい。この様な送受信を行っても、同様の作用・効果を得ることができる。
また、本発明のPLC分散制御システムを構成するために相互に接続するPLCの台数は任意でよく、また、各PLCを構成するために接続するI/Oモジュールの接続台数も任意でよい。PLC分散制御システムの通信ネットワークについては、リングバスの代わりに線形バスを用いてそれを構成してもよい。
また、上記の実施例1においては、2重化されたリングバス14の片方の通信配線を異常時のバックアップ用とし、平常時には用いない構成としたが、ネットワーク回線の2重化については、パケット通信に基づく論理的な通信回線レベルでの2重化形態に必ずしも限定する必要はなく、物理的な通信配線レベルで通信の2重化を図ってもよい。
また、実施例2の図11のラダーダイアグラムD2におけるダイヤグラムの表現形態については、テキスト形式の表示方式を採用してもよい。
また、実施例1の図4の出力予定定義形態についても、チェックボックス・マトリックスなどによるGUIを用いる代わりに、テキスト形式の入力方式を採用してもよい。
また、実施例2の図11の局番入力手段220は、ユーザーに局番を入力させるための手段であったが、本発明の局番取得手段を構成するに当たっては、診断命令や問い合わせコマンドなどを用いて、自動的に局番が取得される様にしてもよい。
10 : マスターPLC
14 : リングバス
20 : CPUモジュール
30 : 通信制御モジュール
40 : I/Oモジュール
50 : パソコン
ESB0: 非常停止ボタン
RF01: 出力予定定義フレーム
SF01: 参照予定定義フレーム
TBL1: 第1の記憶手段
TBL2: 第2の記憶手段
WD00: 出力予定定義画面(定義情報入力手段)
200 : ダイアグラム編集表示手段
210 : ダイアグラム編集プログラム
211 : 表示アドレスコード編集手段
220 : 局番入力手段(局番取得手段)
Claims (5)
- 通信手段を有するPLCを複数台接続することによって構成されるブロードキャスト型又はマルチキャスト型のPLC分散制御システムにおいて、
各前記PLCは、
自PLC上において実行されるラダーダイアグラム中の出力コイルを模擬する各出力変数の他の前記PLCに対する出力予定の有無を、その各出力変数毎に定義する出力予定定義情報からなる出力予定定義フレームを他の各前記PLC対応にそれぞれ記憶する第1の記憶手段と、
他の前記PLC上において実行されるラダーダイアグラム中の出力コイルを模擬する各出力変数に対する参照予定の有無を、その各出力変数毎に定義する参照予定定義情報からなる参照予定定義フレームを他の各前記PLC対応にそれぞれ記憶する第2の記憶手段と、
前記出力予定定義フレームまたは前記参照予定定義フレームを他の各前記PLCに送信する送信手段と、
前記出力予定定義フレームまたは前記参照予定定義フレームを他の各前記PLCから受信する受信手段と、
前記出力予定定義フレームと前記参照予定定義フレームとを各対応フレーム毎にそれぞれ照合する照合手段と、
前記照合手段による照合結果に基づいて、前記PLC分散制御システムにおける通常通信の開始の是非を判定する通常通信開始判定手段と
を有する
ことを特徴とするPLC分散制御システム。 - 前記送信手段は、
送信すべき目的の送信データに前記自PLCの局番を付与する局番付与手段を有し、
各前記PLCは、
前記出力予定定義情報の入力を受け付ける定義情報入力手段と、
前記定義情報入力手段によって入力された入力情報に基づいて、前記出力予定定義フレームを前記第1の記憶手段上にそれぞれ生成する第1のフレーム生成手段と
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のPLC分散制御システム。 - 各前記PLCは、
自PLC上において実行される前記ラダーダイアグラムのソースプログラム中から前記参照予定定義情報を抽出する定義情報抽出手段と、
前記定義情報抽出手段によって抽出された抽出情報に基づいて、前記参照予定定義フレームを前記第2の記憶手段上にそれぞれ生成する第2のフレーム生成手段と
を有する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のPLC分散制御システム。 - 通信手段を有するPLCを複数台接続することによって構成されるPLC分散制御システムにおいて、
送信すべき目的の送信データに自PLCの局番を付与して他の各前記PLCに送信する送信手段を有し、
各前記PLCは、
自PLC上で実行されるラダーダイアグラムの動作内容を所定の画面上または紙面上に表示するダイアグラム編集表示手段を有し、
前記ダイアグラム編集表示手段は、
前記PLC分散制御システムにおける前記自PLCの局番を取得する局番取得手段と、 前記ラダーダイアグラムを具現するオブジェクトプログラム上において出力コイルを模擬する各出力変数のアドレスコードを、取得された前記局番を含む形式の論理的なアドレスコードに書き換える表示アドレスコード編集手段と
を有する
ことを特徴とするPLC分散制御システム。 - 前記送信手段は、
送信すべき目的の送信データに前記自PLCの局番を付与する局番付与手段を有し、
各前記PLCは、
自PLC上で実行されるラダーダイアグラムの動作内容を所定の画面上または紙面上に表示するダイアグラム編集表示手段を有し、
前記ダイアグラム編集表示手段は、
前記PLC分散制御システムにおける前記自PLCの局番を取得する局番取得手段と、 前記ラダーダイアグラムを具現するオブジェクトプログラム上において出力コイルを模擬する各出力変数のアドレスコードを、取得された前記局番を含む形式の論理的なアドレスコードに書き換える表示アドレスコード編集手段と
を有する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のPLC分散制御システム。
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