JP2538661B2 - プログラマブル操作制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械装置等の操作パネルとしてのプログラ
マブル操作制御装置、特に機械装置の制御を行うシーケ
ンス機能と操作表示パネルの制御機能とを併せもつプロ
グラマブル操作制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の操作制御装置の一例を示す斜視図で
ある。

同図から概念的に理解できるように、従来の操作制御
装置は、機械装置等の制御用としては、押しボタンスイ
ッチ、動作表示ランプなどが多数個、組み合わされたも
のから成っており、その個々のスイッチやランプには、
それぞれ固有の対象物（例えばモータとかソレノイド・
リレーなど）と動作機能が割付けられている。

例えば、或るスイッチはモータ制御用のスイッチであ
るとか、また或るランプはモータの動作状況を示すラン
プである、などのように、個別に対象物と動作機能が割
付けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の操作制御装置では、制御対象とする
機械が複雑になるにつれ、該機械を構成する部品の数も
増すので、該部品個々に割り当てるスイッチやランプの
数が増し、結果として大型化せざるを得なかった。

そこで、かかる従来の操作制御装置では、大型化に伴
って製造コストが高くなること、操作すべきスイッチや
ランプの数が多くなることから、操作の対象となるスイ
ッチやランプの選択が容易でなくなること、同様に故障
や異常が発生したとき、何を操作すれば良いか、大型の
パネル全体を見て判断しなければならず、操作性が良く
ないこと、制御が複雑化すると操作機能も複雑になるた
め、パネル設計に時間がかかり、製作納期が長引くこ
と、などの問題点があった。

ところで、機械制御であっても、最近では個々の機械
毎にリレー配線方式による制御回路を個別に作ることか
ら、シーケンサを用いて制御機能をプログラム化する動
きが主流になってきている。

一方、CRT（陰極線管）とか液晶パネルを用いて変更
可能な操作パネル用表示画面を構成し、該表示画面の表
示内容の変更に伴い、表示物としてのランプやスイッチ
の機能を、それに対応するように変更するという技術は
すでに実現されている。その代表例がコンピュータや計
測装置の表示操作部（オペレーションコンソール）であ
るが、かかる表示操作部では、或る特定用途のもの（例
えば、Computer Aided Design（CAD）とか、ワークス
テーションなど）では、操作により表示画面の内容を次
々に変更して、同一表示面を多重に利用することが行わ
れている。

しかし、この種の変更可能な操作パネル用表示画面を
持つ装置では、表示画面の内容は、メーカ側が予めプロ
グラムの形で内蔵させておき、ユーザは何時もそれをた
だ使用するだけというもので、ユーザ側が自由に表示画
面内容を変更できるというものではなかったから、使い
勝手（自由度）に欠けるという点、また操作の内容は、
装置内のCPUへデータ形式で入力され、CPUはその入力デ
ータに応じた制御を行うというのが主体で、操作内容を
外部の装置へ直接出力するというものではなかったか
ら、応用性に欠けるし、機械装置などの制御用操作制御
装置としての基本機能にも欠けるという点、などで不十
分なものであった。

したがって、本発明の課題は操作性が良好で、その上
使い勝手が良く、しかも基本機能を充分に備えた高機能
の操作制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題解決のため、本発明によるプログラマブル操
作制御装置は、外部信号を読み取る読取手段と、外部装
置に対して制御出力を発する出力手段と、操作画面また
は表示画面と対応する画面データを記憶する記憶手段
と、この記憶手段から読み出される画面データにしたが
ってスイッチ項目を表示する表示パネルと、このパネル
表示画面上のスイッチ項目に対応して操作されその都度
当該項目の情報を発生して出力するスイッチと、前記各
部の制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段はスイ
ッチからの操作データを動作手順に反映させつつ外部装
置の制御と、操作表示パネルの制御とを内蔵プログラム
によって、操作表示パネルの制御よりも外部装置の制御
を優先して時系列に実行するようにしたことを特徴とす
る。

〔作用〕

シーケンサ機能と操作表示機能とを制御手段にて共通
に制御することにより、操作性を良好にし高機能化を図
る。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の実施例を説明する。第１図
は本発明の一実施例を示すブロック図である。

本実施例は、組立加工機のシーケンス制御を行うとと
もに、操作に必要な操作スイッチや表示部の制御を行
う、プログラマブル操作制御装置を示すものである。組
立加工機は、被加工物を検知するためのセンサ、被加工
物の搬送機構、被加工物に対して加工を加える種々の加
工機構、などから成っていて、被加工物がセンサによっ
て検知され、搬送機構によって搬送され、加工機構によ
って加工されて製品が出来上がるように構成されている
だけでなく、制御装置を備えていて、異常状態が発生し
たときの運転解除や機械の動作調整のために、各センサ
の状態の表示、搬送のための駆動機構によるステップ動
作などを操作パネル上から実施できるようになってい
る。

第１図において、１はCPU（中央処理装置）としての
制御用マイコンシステム、２は表示文字を発生するキャ
ラクタジェネレータ（CG）、３は画面を構成する図形デ
ータを記憶するための画画メモリ（EEPROM）（上記CG2
を用いる代わりに、この画面メモリ３に文字を図形とし
て記憶させるようにしても良い）、４は画面に表示する
数量データなどを保持するためのデータメモリ（RAM）
（このメモリ４に、動作状況を画面毎に記憶させること
で、電源オフとなった後での再起動を容易にすることが
出来、またこのメモリ４は、不揮発性メモリとなるよう
に、バッテリでバックアップするのが良い）、５はバ
ス、６は表示パネルと透明スイッチが一体化した透明タ
ッチキーであるが、そのうち、特に透明スイッチを指す
ときは符号6aを、表示パネルを指すときは符号6bを（6
a,6bとも第１図には直接図示していないが）用いる。

なお透明スイッチ6aは、表示パネル6bの表示画面上に
位置し、該画面に表示されたスイッチ項目に、該透明ス
イッチ6aを構成する透明体を介してタッチすることによ
り、該透明スイッチ6aから対応するスイッチ出力を発生
するようになっており、かかる透明タッチキー６そのも
のは従来から周知のものである。

７はキーエンコーダ（透明スイッチ6aの操作出力を入
力され、これをエンコードしてマイコンシステム１へ伝
える働きをする）、８は操作スイッチ、９はインタフェ
ースIC、10は通常のシーケンス制御用のプログラムの外
に画面作成用のデータを入力し、設定するためのロー
ダ、11Aはシーケンサ機能i/o回路であり、シーケンサ機
能に必要なセンサ類の入力信号、あるいは機械を動かす
ために必要な搬送機構、加工機構などの出力信号が接続
される。これらの入・出力信号はマイコンシステム１で
制御されるのは云う迄もない。つまり、このi/o回路の
外側に図示さぜる機械、この場合は組立加工機がつなが
っており、組立加工機はマイコンシステム１に内蔵した
シーケンサ機能により動作の手順（プログラム）を制御
される。

12は表示ランプ、13は警報リレー、14はブザー、であ
る。

表示ランプ12は、操作パネルとしては、透明タッチキ
ー６の近傍に配置されるわけであるが、その際、該タッ
チキー６の表示パネル6bが例えば液晶とか蛍光表示管な
どで構成されていたとすると、遠方とか明るい所では、
表示ランプ12を視認し難いという問題を生じる。

そこで、表示ランプ12は、アラーム用等として、大型
のランプを用いて個別に点灯できるようにしておき、マ
イコンシステム１からその点灯制御を直接制御するよう
にする。またこの表示ランプ12は、その側に配置する銘
板文字（ランプの用途等を示す）を、表示パネル6bにお
ける画面を利用して構成すれば、銘板文字データをマイ
コンシステム１からの指令によって容易に可変できるか
ら、それに応じて表示ランプ12の機能を幾通りにも使い
分けることができる。警報リレー13、ブザー14は、異常
発生時に動作し、外部にそのことを通知するためのもの
である。

また図示していないが、表示ランプの代わりに操作ス
イッチの一部を配置すれば、表示ランプの場合と同様
に、銘板文字データを変更することによって操作スイッ
チを幾通りにも、透明スイッチ同様に利用することがで
きる。

表示ランプ12、警報リレー13、ブザー14、表示ランプ
12の側の銘板文字表示などの諸動作は、制御用マイコン
システム１のプログラムによって制御されるもので、操
作スイッチ・表示機能i/o回路11Bを介してマイコンシス
テム１がそれらの動作を制御する。ブザー14は、透明タ
ッチキー６の操作がなされたとき、そのことを検知して
短時間鳴動するようにして、操作者にその旨、知らせる
ようにすることもできる。

第２図は、本発明の一実施例としてのプログラマブル
操作制御装置の表示面を示す正面図である。

同図において、第１図におけるのと同じものには同じ
符号を付してある。即ち６は透明タッチキーで、この場
合、16区分されているので、16個のスイッチ素子とそれ
に対応した銘板文字を含むわけである。該区分の一部を
表示ランプ12用に流用することも出来る。操作スイッチ
８としては、何か特定の機能を割付けられた多数のスイ
ッチ8aと、大型の非常停止スイッチ8bなどを考えること
が出来る。

透明タッチキー６を構成する表示パネル6b上の画面に
よるスイッチ配列は、画面が切り換わる毎に変わるの
で、緊急時の操作遥としてユーザが使用し難いという問
題がある。そのため、表示パネル6b上の画面によらない
上述の大型の非常停止スイッチ8bなどを設けておき、緊
急時には素早く操作できるようにしておく。なお、この
種のスイッチには操作頻度の高い、例えば自動運転，停
止，定点停止用などの種々のものが考えられる。

また上記スイッチ8aには、プログラマブル操作制御装
置の機能テストに際しての機能指定スイッチとか、或い
は、何か登録操作のための指定スイッチなど、特殊な用
途を持ったスイッチが含まれても良いことは勿論であ
る。

第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）はそれぞれ第２図にお
ける透明タッチキー６の表示画面例を示している。

第３図（Ａ）は、例えば、シーケンサ機能i/o回路11A
につながる機械として組立加工機を想定しているので、
該組立加工機の電源が入ったときに現れる画面例であ
る。この画面では「画面メニュー」、「生産数」と表示
された枠以外の10個の枠、即ち「自動運転」、「手動運
転」のほか、点検モードに属する「搬送部」、「騒動
部」、……「故障点検」など、合計10個の枠でスイッチ
を構成している。

今「搬送部」を指などでタッチしたとすると、マイコ
ンシステム１が搬送部点検モード用の画面に切り換え、
自動的に画面に応じたスイッチの機能への切り換えを行
う。その結果、第３図（Ｂ）において明らかなように、
搬送部点検モードに必要な各種の操作スイッチが新しく
発生し、それを操作することにより、組立加工機におけ
る個々の要素を駆動出来るようになる。

例えば、「ソレノイド（１）」、「ソレノイド
（２）」と表示された二つの枠（スイッチ）を押せば、
図示せざるソレノイド（１）及びソレノイド（２）を同
時に動作させることが出来る。

また別の画面を選択したいときには、第３図（Ｂ）に
おいて「RET」キーを操作すれば、第３図（Ａ）の画面
に復帰するので、そこで所望のスイッチを操作するよう
にすれば良い。

本発明によるプログラマブル操作制御装置は、以上の
ように構成されているので、例えば第３図（Ａ）に見ら
れるように、「自動運転」、「手動運転」のほか、８種
の点検モードを含め、合計10種の画面を利用でき、もし
各画面に平均12個のキーがあるものとすると、合計120
個のキーが利用でき、これは、120個のキーを一面に備
えた操作パネルと、機能的には等価であると言える。

しかし、一面に120個のキーが配置されていたとすれ
ば、その中の一つを誤りなく選択するのは容易ではな
い。本発明による場合、用途なら用途別に、対象となる
操作スイッチだけが画面に表示されるので、誤りの無い
選択が容易に出来、操作性は格段に向上する。また選択
を容易ならしめるための設計も楽になる。

第４図は、表示パネル6b（透明タッチキー６）におけ
る画面制御の一例を示すフローチャートである。

第１図乃至第３図および第５図を併せ参照しながら第
４図について説明する。

まず、第５図は制御用マイコンシステム１が実行する
プログラムの時間的な経過を示したものである。最近の
シーケンサ（プログラマブルコントローラ）は高機能に
なっており、特にその処理スピードが重要な問題となっ
ている。しかしながら、第１図で説明したように、表示
パネルの画面制御およびタッチキーの読み取りは取扱い
データ量が多いため、画面作成およびそのデータ処理に
は数十msもかかってしまうという問題がある。このた
め、操作パネル６の制御用には補助的な高機能LSIを内
蔵することは当然であるが、それにしても取扱うデータ
量が多いためにどうしても処理時間が長くなり、本質的
に重要なシーケンス制御機能の性能が低下してしまう。

しかしながら、機械装置に対する制御スピードと操作
パネルなどを操作する人に対する制御スピードには、当
然要求レベルに大きな差が存在する。例えば、機械装置
に対しては1ms程度の高速制御性を要求する装置であっ
ても、人間の操作に対する応答性は100ms程度で十分で
ある。つまり、それ以上に応答したとしても人間の方が
対応できないので、見逃しなども生じ逆に不都合が生じ
ることもある。

このため、第５図では制御用マイコンシステム１のプ
ログラム処理の期間T₂の間に短時間だけ操作パネル、つ
まりマンマシンインタフェース用の処理を行い、くり返
して制御する。例えばT₁が1msとすれば、T₂は100μｓ、
またプログラムを切り換えるΔt₁,Δt₂は各50μｓとい
うようにすれば、実行的には１サイクルが1.2msとな
り、シーケンス機能の果す割合は1.0/1.2＝83％にな
り、あまり機能的な低下は生じない。また、この程度の
性能低下であれば、マイコンシステムの性能が高いタイ
プ、最近では例えば32ビットマイクロコンピュータなど
を用いれば、それ自体が問題にならずにグラフィックデ
ィスプレイの制御，タッチキー制御とともにシーケンス
制御機能を実行することが可能となる。

また、操作パネル機能処理T₂では常に同じことをくり
返すということでなく、T₂期間のＮ回、例えば100ms/1.
2＝83回に分割して機能を果し、トータルの100ms毎に操
作パネル機能を果せば良いので、100μｓ×83＝8.3msで
１つの機能が実行できれば良い。なお、新しいグラフィ
ック画面を作る時には、必らずしも100msで作成が完了
する必要もないので、その何倍かで実行しても支障はな
い。

このような制御を実施し易くするために、第１図では
シーケンサ機能i/o回路11Aと操作スイッチ・表示機能i/
o回路11Bとに分けて、必要な部分だけを制御できるよう
に示している。

このような機能を参照して第４図のフローチャートの
機能を説明する。

このフローチャートは第５図のT₂部を示したもので、
一定時間あるいはシーケンサの機能の一巡ごとにその処
理を行い、しかもこのフローチャートの一部分ずつを実
行して行くことで、フローチャート全体の動きとなる。
これらの分割制御はソフトウェア手段を用いれば容易に
実現できるので、説明は省略する。

第４図のステップS1では、第５図のT₁期間で行った実
行データを参照し、図示さぜる組立加工機に故障が発生
していることが判明したとすれば（ステップS2）、第３
図（Ａ）の中の故障点検モード表示をステップS4で行
う。故障発生がなければ、ステップS3へ進み、ここでメ
ニュー要求の有無の判断を行う。

この判断としては、最初に画面作成するときには、当
然メニュー要求があり、また各画面での画面上のRET部
のスイッチを操作して元の画面（第３図（Ａ））に戻っ
たときに、メニューが要求されることになるから、メニ
ュー要求有りの判断となる。そこでステップS5へ進み、
そのときのメニュー表示出力は第３図（Ａ）に示したよ
うな表示画面になる。

かかる表示画面において、透明スイッチ6aおよび第２
図にその配置を示された各種操作スイッチ８が操作され
ると（ステップS6）、RETキーを操作した場合は別とし
て、画面制御が行われるだけでなく、シーケンサ機能へ
データをセットすることができる（ステップS8、S9、S1
0）。

シーケンサ機能は、第５図のT₁期間に上述のスイッチ
操作により入力されたセットデータを読み込み、対象物
（組立加工機）を制御し、その結果をステップS1で参照
したデータに書き込むことにより、操作パネル側（表示
パネル6b）に反映する。

以下、同じフローに従い繰り返して制御される。

第６図にマイコンシステム１が持つデータメモリの一
例を示す。これらのデータは第１図のPROM3,RAM4のいず
れかに存在しており、その順番，配置はかならずしも図
の通りである必要はない。A1は画面データとして第１図
に示すローダ10で機能設定された表示画面データであ
り、このデータを用いて第３図に示した画面をキャラク
タジェネレータ２を用いて作成し、表示する。また、そ
の画面ごとに例えば透明スイッチの機能が異なるので、
そのスイッチ機能A2が同じようにローダで機能をセット
される。A3はA1の画面データに応じて組込表示すべきデ
ータ、例えば第３図の生産量のデータなどがプログラム
的に抽出され、セットされている。また、A4〜A6は操作
パネル側のスイッチ操作結果を読み込んだデータであ
り、セットデータとは表示面を用いて、例えば設定値を
キーインしたデータなどである。これらのデータの中で
A1〜A2はローダがセットし、A4〜A6は操作パネルが作成
したデータである。また、シーケンス機能に必要なデー
タは図示していないが、通常のシーケンサと同じように
作り出すことができる。

なお、第１図ではマイコンシステムとして説明してい
るが、高機能なLSIを用いて、ほゞ同じような機能を果
すことも当然可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作パネルとしての画面上に、当面
必要とするだけの操作スイッチ、銘板文字データを表示
することができるので、操作性が格段に良くなるという
利点がある。また画面を切り換えて他の操作スイッチ、
銘板文字データを呼び出すことができ、つまり画面の多
重利用が可能であるので、使用可能な操作スイッチ、銘
板文字データの数に比して、操作パネルの大きさを非常
に小型化でき、コストも低廉にすることができる。

また、制御用マイコンシステムでシーケンサ機能と操
作パネル機能の両方を一緒に実行し、しかもそれらのプ
ログラム処理を時系列的に分割して行うことにより、こ
れまでシーケンサ機能と操作パネル機能間が通信手段を
介して実行するのに比べ、通信制御時間を大幅に短縮す
ることができるので、機械制御を行うシーケンサ機能の
性能の低下がなく、高性能な操作制御装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の一実施例としてのプログラマブル操作制御装置
の表示面を示す正面図、第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）
はそれぞれ第２図における透明タッチキー６の表示画面
例を示す説明図、第４図はマイコンシステムによる画面
制御の一例を示すフローチャート、第５図は制御用マイ
コンシステムの処理態様を説明するための説明図、第６
図は制御用マイコンシステムが持つデータメモリの一例
を説明するための説明図、第７図は従来の操作制御装置
の一例を示す斜視図、である。 符号説明 １……マイコンシステム、２……キャラクタジェネレー
タ、３……画面メモリ、４……データメモリ、５……バ
ス、６……透明タッチキー、6a……透明スイッチ、6b…
…表示パネル、７……キーエンコーダ、８……操作スイ
ッチ、10……ローダ、11A……シーケンサ機能i/o回路、
11B……操作スイッチ・表示機能i/o回路、12……表示ラ
ンプ、13……警報リレー、14……ブザー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−101807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−185008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−192801（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部信号を読み取る読取手段と、外部装置
   に対して制御出力を発する出力手段と、操作画面または
   表示画面と対応する画面データを記憶する記憶手段と、
   この記憶手段から読み出される画面データにしたがって
   スイッチ項目を表示する表示パネルと、このパネル表示
   画面上のスイッチ項目に対応して操作されその都度当該
   項目の情報を発生して出力するスイッチと、前記各部の
   制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段はスイッチ
   からの操作データを動作手順に反映させつつ外部装置の
   制御と、操作表示パネルの制御とを内蔵プログラムによ
   って、操作表示パネルの制御よりも外部装置の制御を優
   先して時系列に実行することを特徴とするプログラマブ
   ル操作制御装置。