JP2009294966A - ラダープログラムの変更方法等 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ等の物理的位置を調整する必要なく、センサ検出信号等のタイミング調整が可能としてプログラマブルコントローラで機械制御を容易にする。
【解決手段】プログラミングツール１０の表示画面に横軸に時間の経過、縦軸にラダープログラム上でラダー記号で表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すタイミングチャートを表示し、このタイミングチャート上で入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整することにより、入力接点に関わるラダープログラムを変更する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ラダープログラムの変更方法、表示画面、プログラミングツール、制御システムに関する。

ラダープログラムは、ラダー図形式で制御シーケンスを定めるプログラムを記述する１つの方式である。ラダー図には、回路図がはしご状に描かれており、両端の垂直な二つの母線が動力をシンボリックに表わし、その間で水平に結ぶ平行な線上に入力接点や出力接点がラダー記号で示される。ラダー図ではその処理の内容をこれら接点の関係として表示している。

そして、ユーザは、パーソナルコンピュータ等のプログラミングツールにてラダープログラムを作成し、その作成したラダープログラムをプログラマブルコントローラに転送ロードする。こうしてラダープログラムをロードしたプログラマブルコントローラにおいては、ラダー図上のラダー記号で示される入出力接点に対応して実際の入出力接点（実機入出力接点）に入出力デバイスを接続し、ラダープログラムに従い、実機入出力接点を通じて、例えば、ベルトコンベア上を搬送するボトルの位置をセンサで検出し、そのセンサ検出信号から、アクチュエータを駆動して液体注入、キャップ取り付け、キャップ締め付け等の一連の機械動作を制御するようになっている。

このような一連の機械動作にあってはベルトコンベアを駆動するモータ速度、センサによるボトル検出、アクチュエータによるボトルへの液注入、ボトルのキャップ取り出し、ボトルへのキャップ締め付けのタイミングは工程順に沿って制御されることが必要である。

そのため、例えば、センサの物理的な取り付け位置が正規の位置からずれているような場合、実機入力接点に入力されるセンサ検出信号の入力タイミングがずれるので、センサの物理的な取り付け位置を調整することが行われている。このことはベルトコンベア駆動モータ、アクチュエータ等においても同様にそれぞれ調整することが行われている。

しかしながら、このセンサの取り付け位置は、往々にして工場内の状況、制御盤の位置関係などの事情により、容易に調整することができない場合があり、その取り付け調整には多大な時間と労力とが要求される場合がある。なお、このようなプログラマブルコントローラの先行文献として下記特許文献１を挙げることができる。
特開平１０−１６１７１０

したがって、本発明により解決すべき課題は、センサ等のデバイスの物理的な取り付け位置がずれていたりしていても、その物理的位置を調整する必要なく、プログラマブルコントローラで機械制御をできるようにすることである。

本発明の請求項１に記載のラダープログラムの変更方法は、横軸に時間の経過、縦軸に、ラダープログラム上、ラダー記号で表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すタイミングチャートを表示し、このタイミングチャート上で入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整することにより、上記入力接点に関わるラダープログラムを変更することを可能としたことを特徴とするものである。

本発明では、タイミングチャート上で入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整することにより、上記入力接点に関わるラダープログラムを変更することができるので、例えば、入力接点に接続されているセンサ等のデバイスの取り付け位置がずれていたりしていても、その物理的位置を調整する必要なく、プログラマブルコントローラで機械の制御を行うことができる。

本発明の請求項２に記載の表示画面は、請求項１に記載の方法に用いるタイミングチャートを表示することができるようになっている、ことを特徴とするものである。この表示画面を例えばプログラマブルコントローラに装備することにより、プログラマブルコントローラ内でタイミングチャートをユーザ操作して入力接点への入力信号の波形調整を行うようにしてもよい。また、この表示画面を携帯機器に装備し、プログラマブルコントローラと携帯機器とを接続し、この携帯機器にてプログラマブルコントローラのラダープログラムを変更できるようにしてもよい。

本発明の請求項３に記載のプログラミングツールは、表示画面にタイミングチャート表示ウインドウを呼び出すと共に、このタイミングチャート表示ウインドウに横軸に時間の経過、縦軸にラダープログラム上でラダー記号で表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すタイミングチャートを表示し、このタイミングチャートに表示する入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整して、その入力接点に関わるラダープログラムを変更可能とした、ことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に記載の制御システムは、プログラマブルコントローラに上記記載のプログラミングツールを接続し、プログラマブルコントローラの実機接点への信号の入力タイミングをプログラミングツールのタイミングチャート表示ウインドウ上のタイミングチャートに表示し、ユーザ操作で上記タイミングチャートに表示する信号波形を調整して、その調整に関わるラダープログラムを変更し、その変更したラダープログラムをプログラマブルコントローラにロードするようになっている、ことを特徴とするものである。

本発明によれば、センサ等のデバイスの取り付け位置がずれていたりしていてもその物理的位置を調整する必要なく、表示画面に表示したタイミングチャートにおいて入力接点への入力信号の波形調整にて、シーケンス制御の調整ができるようになる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係るラダープログラムの変更方法、表示画面、プログラミングツール、制御システムを説明する。

図１を参照して、実施の形態の制御システムは、ラダープログラムを作成し転送するプログラミングツール１０と、プログラミングツール１０から転送されたラダープログラムに従い制御を行うプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１２と、制御１サイクル（後述するロータリエンコーダ１４の１回転サイクル）の間に所定のインパルス信号をプログラマブルコントローラ１２に入力するロータリエンコーダ１４と、を備える。プログラマブルコントローラ１２とロータリエンコーダ１４は共に制御盤１６に設置されている。

制御システムはまた、プログラマブルコントローラ１２により制御される生産設備の一例として、ベルトコンベア１８と、プログラマブルコントローラ１２からの駆動信号によりベルトコンベア１８を駆動するモータ２０と、ベルトコンベア１８上を搬送するボトル２２を検出し、その検出信号をプログラマブルコントローラ１２に入力する複数の第１、第２、第３センサ２４，２６，２８と、ベルトコンベア１８上を搬送させられるボトル２２に対してプログラマブルコントローラ１２からの駆動信号により液注入機構３０、キャップ取り出し機構３２、キャップ締め付け機構３４を作動させる複数のアクチュエータ（図示略）と、を備える。３６はキャップ，３８はボトル２２に注入した液体を示す。

ベルトコンベア１８上を搬送させられるボトル２２が第１搬送位置で第１センサ２４により検出されると、その検出信号はプログラマブルコントローラ１２に与えられる。プログラマブルコントローラ１２は、この検出信号に応答して、液注入機構３０を駆動するアクチュエータに駆動信号を出力することで、ボトル２２に液３８が注入される。

ボトル２２が第２搬送位置で第２センサ２６により検出されると、その検出信号がプログラマブルコントローラ１２に与えられる。プログラマブルコントローラ１２は、この検出信号に応答して、キャップ取り出し機構３２を駆動するアクチュエータに駆動信号を出力することで、キャップ３６が取り出しされる。

ボトル２２が第３搬送位置で第３センサ２８により検出されると、その検出信号がプログラマブルコントローラ１２に与えられる。プログラマブルコントローラ１２は、この検出信号に応答して、キャップ締め付け機構３４を駆動するアクチュエータに駆動信号を出力することで、キャップ３６がボトル２２に締め付けられる。

図２を参照して、プログラミングツール１０は、汎用パーソナルコンピュータからなり、実施の形態の説明に必要な機能部として、タイミングチャート表示部４０と、タイミングチャート格納部４２と、タイミングチャートを変更操作するためのマウスやキーボード等の操作部４４と、基本のソフトウエアをはじめとして、編集したラダープログラムや、タイミングチャートをウインドウ画面に呼び出したり、タイミングチャートを生成したり、それに変更を加えたり、プログラマブルコントローラ１２に転送したりするためのプログラム、その他各種のアプリケーションプログラムを格納するメモリ４６と、プログラマブルコントローラ１２との通信のための通信インターフェース４８と、上記プログラムに従い、上記各部を統括制御するＣＰＵ５０とを有する。

タイミングチャート表示部４０は、通常のディスプレイとして、プログラミン作業用画面としての表示や、ラダープログラムの表示や、タイミングチャートを表示したりする表示画面を有している。このタイミングチャートは、この表示画面上に操作部４４の操作により呼び出しされるウインドウ画面上に表示されるようになっている。タイミングチャートは、図６以降にも示すように、横軸に時間の経過、縦軸にラダープログラム上でラダー記号にて表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すものである。ユーザは、この表示画面に表示するタイミングチャート上で入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を、操作部４４を用いて調整することができるようになっている。タイミングチャート表示画面にはマウスカーソルが表示されており、上記信号波形のうち、調整したい信号波形部分をその波形調整幅に応じてドラッグアンドドロップすることで調整することができるようになっている。このドラッグアンドドロップ操作信号は、ＣＰＵ５０に入力され、ＣＰＵ５０はこのドラッグアンドドロップ操作信号に応じて、その信号波形を調整位置に変化させる一方、その調整に応じてラダープログラムを後述するように変更する。

タイミングチャート格納部４２は、タイミングチャート表示部４０に表示するためのタイミングチャートのデータを格納記憶している。このタイミングチャートは、ユーザにより機械をどのように制御するかに沿って作成されている。また、ユーザは、このタイミングチャートに沿ってもラダープログラムを作成することができる。

メモリ４６は、このプログラミングツール１０を用いてユーザが作成したラダープログラムを格納することができるものである。タイミングチャート表示画面上のタイミングチャートで入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を、操作部４４を用いて調整した場合、その変更されたタイミングチャートは、タイミングチャート格納部４２に格納しなおされる。また、上記したようにＣＰＵ５０は、タイミングチャートの変更に伴いラダープログラムを変更する。

通信インターフェース４８は、プログラマブルコントローラ１２との通信に用いるインターフェースであり、プログラマブルコントローラ１２にラダープログラムを転送したり、プログラマブルコントローラ１２からラダープログラムを受信することができる。

ＣＰＵ５０は上記したごとく、プログラミングツール１０内の各部を統括制御するものである。

図３を参照して、プログラマブルコントローラ１２は、実施の形態の説明に必要な機能部として、ラダープログラムメモリ５２と、プログラミングツール１０との通信のための通信インターフェース５４と、センサやアクチュエータ等のデバイスに対する信号の入出力に用いる入出力インターフェース５６と、これらを統括制御するＣＰＵ５８とを備える。プログラマブルコントローラ１２の入力接点や、出力接点の図示は略している。

ラダープログラムメモリ５２は、プログラミングツール１０から転送されてきたラダープログラムをロードしている。通信インターフェース５４は、プログラミングツール１０の通信インターフェース４８に、通信ケーブルを介して、あるいは、ネットワークを通じて、接続される。入出力インターフェース５６には、センサ２４，２６，２８や図示略のアクチュエータ等のデバイスが接続され、センサ２４，２６，２８等からは入力接点を介して検出信号が入力され、アクチュエータ等へは、出力接点を介して駆動信号を出力することができるようになっている。ＣＰＵ５８は上記した各部を統括制御するものである。

次に、上記ラダープログラムのうち、第２センサ２６によりキャップ３６を取り出すラダープログラムを、図４を参照して、説明する。

図４に示すラダープログラム（ラダー図とも称することができる）では、ラダー記号で表す入力接点Ｘ３０、タイマＴＭ１、入力接点Ｍ３０、タイマＴＭ２、入力接点Ｍ３１、タイマＴＭ３、出力接点Ｙ３０、によりラダー図化されたプログラムになっている。入力接点Ｘ３０には第２センサ２６、入力接点Ｍ３０，Ｍ３１にはロータリエンコーダ１４が接続される。タイマＴＭ１−ＴＭ３は、オンディレイタイマである。このラダープログラムの詳細説明は略する。

以上のようにしてベルトコンベア１８上を搬送するボトル２２に対して、液注入、キャップ取り出し、キャップ締め付けの各工程が実施されるが、上記において、例えば、図５で示すように、第２センサ２６の取り付け位置が正規の位置Ａから位置ＢやＣにずれて、第２センサ２６によるボトル検出タイミングが早すぎたり、遅すぎたりした場合では、キャップの取り出しや、次の工程であるキャップ締め付けに不具合が発生したりすることになる。そのため、第２センサ２６による検出タイミングの調整が必要となる。そして、実施の形態では第２センサ２６の物理的な取り付け位置の調整を何等行う必要がなく、プログラミングツール１０の表示画面上に表示したタイミングチャートに対するユーザ操作により、第２センサ２６の検出タイミングを調整可能としたものである。

以下、図５で示すベルトコンベア１８上を搬送するボトル２２に対して、キャップ取り出し工程に関して図６ないし図８を参照して、タイミングチャートを説明する。図６以降に示すタイミングチャートは、図２のプログラミングツール１０のタイミングチャート表示部４０において表示されるタイミングチャートを示す。また、図６ないし図８において横軸は時間の経過であるが、ロータリエンコーダ１４の１回転すなわち回転角度０度から３６０度までを１サイクルとする。なお、実施の形態では説明の都合でキャップ取り出し工程に関して説明するが、この工程に限定されるものでは何等ないことはもちろんである。もちろんベルトコンベア１８を用いた機械制御は説明の一例にすぎない。さらに、ベルトコンベア１８は直線的に示したが、ドラム形態に工程を配置し、ドラム中心から一定角度ごとに各工程を区分けするようなドラム形態であってもよい。ロータリエンコーダ１４は工程が直線状であってもドラム状であっても適用することができる。

図６（ａ）は、第１入力接点Ｘ３０へのセンサの検出信号の入力タイミング、図６（ｂ）は第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダ１４のインパルス信号の入力タイミング、図６（ｃ）は第３入力接点Ｍ３１へのロータリエンコーダ１４のインパルス信号の入力タイミング、図６（ｄ）は出力接点Ｙ３０からのキャップ取り出し信号を示す。

図６（ａ）の検出信号と図６（ｂ）のインパルス信号とが一致すると、図６（ｄ）のキャップ取り出し信号がＯＮに立ち上がり、図６（ｃ）のインパルス信号が出力されると、図６（ｄ）のキャップ取り出し信号がＯＦＦに立ち下がる。このキャップ取り出し信号によりキャップ取り出し機構３２のアクチュエータが作動されることでキャップ３６が取り出され、ボトル２２に装着される。この場合、センサ２６は図５の正規の位置Ａに取り付けられているので、タイミングチャート画面上で操作部４４であるマウス操作をしてタイミングチャートを変更する必要はない。

しかし、図７（ａ）の実線で示すように、センサ２６の取り付け位置が正規位置Ａではなく不正規位置Ｂであるために、第１入力接点Ｘ３０へのセンサ検出信号の入力タイミングが早すぎて、図７（ｂ）の実線で示す第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダのインパルス信号の入力タイミングと比較して一致せずにずれている場合、マウス操作で図７（ａ）の破線で示すように第１入力接点Ｘ３０へのセンサ検出信号の入力タイミング波形をずらすと、第１タイマＴＭ１にはそのずらした分に相当するオンディレイ動作時間がセットされ、これにより、第１入力接点Ｘ３０のセンサ検出信号の入力タイミングを第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダのインパルス信号の入力タイミングに一致させることができ、図６（ｄ）で示すようにキャップ取り出し信号を正規の状態で出力させ、キャップ取り出しが行われる。この場合、センサ２６の取り付け位置は不正規位置Ｂのままであり、その物理的位置は変更されていない。

また、図８（ａ）の実線で示すようにセンサ２６の取り付け位置が正規位置Ａではなく不正規位置Ｃであるために、第１入力接点Ｘ３０へのセンサ検出信号の入力タイミングが遅すぎて、図８（ｂ）の実線で示す第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダのインパルス信号の入力タイミングと比較して一致せずにずれている場合、マウス操作で図８（ｂ）の破線で示すように第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダのインパルス信号の入力タイミング波形をずらすと、第２タイマＴＭ２にはそのずらした分に相当するオンディレイ動作時間がセットされ、これにより、第１入力接点Ｘ３０のセンサ検出信号の入力タイミングと第２入力接点Ｍ３０へのロータリエンコーダのインパルス信号の入力タイミングとを一致させることができ、図６（ｄ）で示すようにキャップ取り出し信号を正規の状態で出力させ、キャップ取り出しが行われる。この場合、センサ２６の取り付け位置は不正規位置Ｃのままであり、その物理的位置は変更されていない。

こうしてタイミングチャートで第１入力接点Ｘ３０へのセンサ検出信号の入力タイミングや第２入力接点Ｍ３０、第３入力接点Ｍ３１へのロータリエンコーダ１４のインパルス信号の入力タイミングをずらすと、そのずらした分だけ、各タイマＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３それぞれでオンディレイ時間が設定されるように、ラダープログラムが変更される。

そして、上記変更したラダープログラムをプログラミングツール１０の通信インターフェース４８からプログラマブルコントローラ１２の通信インターフェース５４を介して転送すると共にプログラマブルコントローラ１２のラダープログラムメモリ５２にロードする。

以上説明したように本実施形態では、プログラマブルコントローラ１２にプログラミングツール１０を接続し、プログラマブルコントローラ１２の入力接点への信号の入力タイミングをプログラミングツール１０のタイミングチャート表示部４０に表示しているタイミングチャートで表示し、ユーザ操作でタイミングチャートに表示する信号波形を調整して、その調整に関わるラダープログラムを変更すると共に、その変更したラダープログラムを、プログラマブルコントローラ１２にロードするようにしたので、センサ等のデバイスの取り付け位置がずれていたりしていてもその物理的位置を調整する必要なく、シーケンス制御の調整ができるようになる。

図１はパーソナルコンピュータとプログラマブルコントローラと制御対象である設備とを備える制御システムの構成を示す図である。 図２はパーソナルコンピュータの概略ブロック構成を示す図である。 図３はプログラマブルコントローラの概略ブロック構成を示す図である。 図４はラダー図形式のプログラムを示す図である。 図５は図１の設備の一部を示す図である。 図６は図５の設備を制御するラダープログラムに対応するタイミングチャートである。 図７（ａ）（ｂ）は図６（ａ）（ｂ）に対応するタイミングチャートである。 図８（ａ）（ｂ）は図６（ａ）（ｂ）に対応するタイミングチャートである。

符号の説明

１０ プログラミングツール
１２ プログラマブルコントローラ
１４ ロータリエンコーダ
１６ 制御盤
１８ ベルトコンベア
２０ モータ
２２ ボトル
２４，２６，２８ センサ
３０，３２，３４ 機構
３６ キャップ

Claims (4)

1. 横軸に時間の経過、縦軸にラダープログラム上でラダー記号で表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すタイミングチャートを表示し、このタイミングチャート上で入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整することにより、上記入力接点に関わるラダープログラムを変更することを可能とした、ことを特徴とするラダープログラムの変更方法。
2. 請求項１に記載の方法に用いるタイミングチャートを表示することができるようになっている、ことを特徴とする表示画面。
3. 表示画面にタイミングチャート表示ウインドウを呼び出すと共に、このタイミングチャート表示ウインドウに横軸に時間の経過、縦軸にラダープログラム上でラダー記号で表示される入力接点や出力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を表すタイミングチャートを表示し、このタイミングチャートに表示する入力接点のＯＮ／ＯＦＦ変化を示す信号波形を調整して、その入力接点に関わるラダープログラムを変更可能とした、ことを特徴とするプログラミングツール。
4. プログラマブルコントローラに請求項３に記載のプログラミングツールを接続し、プログラマブルコントローラの実機接点への信号の入力タイミングをプログラミングツールのタイミングチャート表示ウインドウ上のタイミングチャートに表示し、ユーザ操作で上記タイミングチャートに表示する信号波形を調整して、その調整に関わるラダープログラムを変更し、その変更したラダープログラムをプログラマブルコントローラにロードするようになっている、ことを特徴とする制御システム。

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