JP3540292B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プログラマブル・ロジック・コントローラ(以下、PLCと略称する)などの制御手段と、その制御手段の制御状態を表示する表示手段とを一組の制御装置として構成し、その制御装置を複数組ネットワーク回線で接続し、1または複数台のホストコンピュータなどの上位装置で制御するようにした制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、典型的な従来技術の制御装置の概略的構成を示すブロック図である。上述のように、複数n台のPLCt1,t2,…,tn(以下、総称するときには参照符tで示す)は、それぞれ専用の表示装置p1,p2,…,pn(以下、総称するときには参照符pで示す)を備えており、またネットワーク回線1を介して、ホストコンピュータ2と接続されている。PLCtは、ホストコンピュータ2からの制御出力に応答して、図示しない1または複数の制御対象機器を制御するとともに、それらの制御対象機器の状態を図示しないセンサなどから受信し、対応する表示装置pに表示させる。
【0003】
前記PLCtは、製造メーカー毎に、また同一メーカーであっても場合によっては製品毎に、通信に使用するプロトコルが相互に異なることがある。したがって、図4で示すような制御装置は、各PLCtのプロトコルが相互に等しいか、互換性のある同一メーカーの製品で、場合によってはバージョンまでが近い場合にしかネットワーク構成ができず、参照符t0で示すような他社製のPLCをこのネットワーク回線1に参加させるためには、途中にプロトコル変換器3を介在する必要がある。PLCt0には、専用の表示装置p0が接続されている。
【0004】
したがって、あまり大きなネットワークを構築することができず、また制御プログラムは、ネットワーク毎、すなわちプロトコル毎に用意しなければならないという問題があった。このため本件出願人は、先に特願平10−117117号で、全く新たな制御装置を提案した。その制御装置の構成を、図5に示す。
【0005】
図5で示す制御装置では、メーカーやバージョンなどが相互に異なり、それぞれ固有のプロトコルa,b,cを有するPLCa1,b1,c1が、表示装置a2,b2,c2を介して、前記ネットワーク回線1に接続されている。ネットワーク回線1は、たとえばTCP/IPなどの汎用のプロトコルdで通信を行うようになっている。したがって、各表示装置a2,b2,c2は、それぞれ対応するPLCa1,b1,c1に固有のプロトコルa,b,cと、共通のプロトコルdとを変換する機能を有している。
【0006】
すなわちこれは、PLCa1,b1,c1は、元来、リレーを使用した制御用シーケンサから発達してきたものであり、スイッチのON/OFF制御や、センサからのデータの取込みなどの入出力回路としての機能には優れているけれども、データ通信機能には劣っており、一方で表示装置a2,b2,c2は、パーソナルコンピュータの応用装置として発達してきており、汎用のパーソナルコンピュータに対しては、汎用のプロトコルdによって容易に通信を行うことができ、また接続されることが必須である対応するPLCa1,b1,c1に対しては、専用の前記プロトコルa,b,cがそれぞれ開発されているためである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように構成される制御装置は、比較的大容量の画像データを扱う表示装置a2,b2,c2を、比較的小容量のデータを扱うPLCa1,b1,c1とネットワーク回線1との間に介在することによって、ホストコンピュータ2から各PLCa1,b1,c1への制御出力や、PLCa1,b1,c1からホストコンピュータ2への制御状態を表すデータなどは、該表示装置a2,b2,c2を介して、それぞれ何ら支障なく伝送することができるとともに、該表示装置a2,b2,c2の高い演算処理能力を利用してプロトコル変換を行い、ホストコンピュータ2側では、共通のプログラムで各PLCa1,b1,c1を制御することができるという、斬新な制御装置である。
【0008】
これによって、前記プロトコル変換器3などを用いることなく、プロトコルの異なる種々のPLCをネットワーク回線1に接続することができるようになり、システムの拡張や変更を容易に行うことができるとともに、プログラムの作成工数を大幅に簡略化することができる。
【0009】
しかしながら、前記図4で示す制御装置では、前述のとおり、プロトコルが一致するPLCtでしか、ネットワークを構築することができず、したがってネットワークの規模はあまり大きくない。このため、ホストコンピュータ2は、各PLCtのデータが必要となると、対応する表示装置pを呼出し、データの送信を行わせる、いわゆるポーリングによって必要なデータを得ている。
【0010】
しかしながら、図5で示す制御装置では、共通化したプロトコルdによってネットワークが大規模化し、前記ポーリングによるデータ収集では、ネットワーク回線1のトラヒックが輻輳し、必要な箇所へ、必要充分なデータを伝送することができないという問題がある。
【0011】
本発明の目的は、ネットワーク回線のトラヒックを軽減することができる制御装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る制御装置は、複数の制御手段と、制御手段からのその制御に関する情報を表示する表示手段と、ネットワーク回線に接続された上位装置とを有する制御装置において、前記制御手段の少なくとも一部の間では、相互に異なる固有のプロトコルが使用され、前記複数の制御手段は、それぞれ対応する表示手段を介して前記ネットワーク回線に接続されており、前記制御手段と上位装置との間に介在する表示手段が、ネットワーク回線側の共通のプロトコルと各制御手段側の固有のプロトコルとの変換を行い、前記ネットワーク回線を介する上位装置からの共用化プログラムによる制御出力を、プロトコル変換して前記制御手段へ伝送し、当該制御出力に応答して制御手段が制御対象を制御することによって、前記上位装置が前記共用化プログラムで各制御手段を制御すると共に、データ配信のタイミングおよび配信すべきデータのストアアドレスを予め前記各表示手段に送信しておき、前記各表示手段は、前記制御に関する情報のうち、予め設定した配信すべき前記ストアアドレスのデータをストアし、上記タイミングとしての予め定める事象の発生、予め定める時刻または予め定める周期の少なくとも何れか一つが満足された時点で、ストアしたデータを、前記上位装置または他の表示手段のうちの予め設定した少なくとも何れか一つへ配信することを特徴とする。
【0013】
上記の構成によれば、制御手段にそれぞれ対応し、比較的大容量である画像データを扱う表示手段は、ON/OFFデータなどの比較的小容量のデータを扱う制御手段に比べて、演算処理能力が高いことを利用して、固有のプロトコルを有する制御手段を、この表示手段を介して、TCP/IPなどの汎用のプロトコルのネットワーク回線に接続し、ホストコンピュータなどの上位装置や他の制御手段と対応する表示手段との間で伝送すべきデータやプログラムのプロトコル変換を行うようにした、汎用性の向上された拡張や変更を容易に行うことができる制御装置において、各表示手段からのデータの配信を、上位装置や他の制御手段に対応した表示手段からの送信要求によることなく、各表示手段が自発的に行うことによって、大規模ネットワーク化によって増加するネットワーク回線のトラヒックを軽減する。
【0014】
すなわち、上位装置からの制御出力などは、従来通り所定の出力タイミングに出力されるのに対して、センサ出力データなどの制御手段からの制御に関する情報は、予め定める事象の発生、予め定める時刻または予め定める周期の少なくとも何れか一つが満足された時点で、配信するようにする。
【0015】
したがって、表示手段への送信要求データの伝送が減少し、ネットワーク回線のトラヒックを軽減することができる。
【0016】
また、請求項2の発明に係る制御装置では、前記予め定める事象は、アラームの発生であることを特徴とする。
【0017】
上記の構成によれば、配信されてきたデータを保存しておくと、故障などの不具合の履歴として利用することができ、メンテナンス時の利便性を向上することができる。
【0018】
さらにまた、請求項3の発明に係る制御装置では、前記予め定める事象は、制御対象による一連の作業終了であることを特徴とする。
【0019】
上記の構成によれば、たとえば製造ラインで最も加工時間の長い工作機械を制御する制御手段に対応した表示手段から前記作業終了を報知させることによって、加工品の搬送などの製造ラインの動作を同期させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図1〜図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0021】
図1は、本発明の実施の一形態の制御装置の機能的構成を示すブロック図である。PLCA1,B1,C1は、ホストコンピュータ11からの制御出力に応答して、モータや電磁弁などの制御対象機器12を制御する。また、PLCA1,B1,C1は、センサ13などによって前記制御対象機器12の制御状態を検知し、その検知結果は、対応する表示装置A2,B2,C2で画像表示されるとともに、表示装置A2,B2,C2が後述するようなタイミングで、ホストコンピュータ11や他の表示装置へ配信し、表示や前記制御出力の演算、さらには分析などに使用される。このようにして、該制御装置は、工作機械や製造ラインなどの制御を行う。
【0022】
なお、図1の例では、PLCは参照符A1,B1,C1の3台設けられているけれども、1台、2台または4台以上であってもよく、またホストコンピュータ11も複数台設けられていてもよいことは言うまでもない。また図1の例では、制御対象機器12およびセンサ13は、図面の簡単化のために、PLCB1,C1に関して省略している。
【0023】
PLCA1,B1,C1と、それらに対応する表示装置A2,B2,C2との間は、それぞれ接続ケーブルA3,B3,C3によって接続されており、各PLCA1,B1,C1のメーカーや、バージョンなどによって予め定められている専用のプロトコルA,B,Cによって、それぞれデータ通信を行う。表示装置A2,B2,C2は、パーソナルコンピュータの応用装置として発達してきており、汎用のパーソナルコンピュータに対しては、汎用のプロトコルDによって容易に通信を行うことができ、また接続されることが必須である対応するPLCA1,B1,C1に対しては、専用のプロトコルA,B,Cがそれぞれ開発されている。
【0024】
したがって、表示装置A2,B2,C2は、PLCA1,B1,C1とホストコンピュータ11との間に介在されており、該表示装置A2,B2,C2を、イーサネット(登録商標)などのネットワーク回線14を介してホストコンピュータ11と接続し、そのプロトコルには、参照符Dで示すように、共通のプロトコル、たとえばTCP/IP上のプロトコルを用いて、該表示装置A2,B2,C2によって、プロトコルDとプロトコルA,B,Cとの間のプロトコル変換をそれぞれ行う。こうして、共通のプロトコルDによって、大規模なネットワーク回線14が構築されている。
【0025】
ネットワーク回線14にはまた、ルータおよび公衆電話回線などを介して、メンテナンス用に、前記表示装置A2,B2,C2の製造メーカーなどの遠隔地に設置されている外部ホスト15が接続可能となっており、したがって社内外のパーソナルコンピュータなども接続可能となっている。
【0026】
注目すべきは、本発明では、各表示装置A2,B2,C2毎に、データ配信手段31が設けられている。ホストコンピュータ11では、設定手段21によって、どのノードにどのような種類の表示装置が接続されているのかなどを表すノード情報と、各PLCA1,B1,C1に接続されている制御対象機器やセンサのシンボル名ならびに各表示装置A2,B2,C2毎のデータ配信タイミングや送信すべきデータのストアアドレスおよび受信したデータのストアアドレス等の配信データとなどから成るネットワークファイル22が予め作成されている。各ノードに接続される表示装置A2,B2,C2の機種設定などのネットワークファイル22の作成や変更が行われると、ホストコンピュータ11からは、必要に応じて、前記ノード情報および/または配信データが送信され、前記データ配信手段31に予め設定される。
【0027】
ホストコンピュータ11からはまた、前記ネットワークファイル22を参照して、アプリケーション部23からインタフェイス回路24を介して、各PLCA1,B1,C1への制御出力が送信され、その制御出力は、前記データ配信手段31内の対応するストアアドレスにストアされ、その制御出力に応答した制御対象機器12の制御が行われる。各表示装置A2,B2,C2では、センサ13の検出結果などの制御状態を表すデータが、前記データ配信手段31内の対応するストアアドレスに、所定周期やホストコンピュータ11からの要求などの必要に応じてサンプリングされてストアされており、その表示装置A2,B2,C2に規定されたデータ配信タイミングとなると、そのデータ配信タイミングに配信すべきストアアドレスのデータが、配信対象機器へ配信される。ホストコンピュータ11に配信されたデータは、前記インタフェイス回路24を介してアプリケーション部23に与えられ、表示や前記制御出力の演算、さらには分析などに使用される。
【0028】
また、ホストコンピュータ11には、データファイル25に、前記各プロトコルA,B,CとプロトコルDとの間の変換データが予め登録されており、該変換データは、ネットワーク回線14に接続されるPLCの変更などのメンテナンス時に、必要とする表示装置へ、インタフェイス回路24を介して配信される。
【0029】
これに対応して、各表示装置A2,B2,C2は、インタフェイス回路26と、画像メモリ27と、プロトコル変換回路28と、表示パネル29と、入力手段30と、前記データ配信手段31とを備えて構成されている。インタフェイス回路26およびプロトコル変換回路28は、ホストコンピュータ11との間、およびPLCA1,B1,C1との間で通信を行う2wayドライバを構成し、前記データファイル25から与えられるプロトコル変換データを用いて、リアルタイムで、入出力されるデータのプロトコル変換を行う。
【0030】
このようなプロトコル変換は、ネットワーク回線14上で共通の前記プロトコルDと、各PLCA1,B1,C1毎に固有のプロトコルA,B,Cとの変換テーブルや、変換関数などを用いて行うことができ、それらのテーブルや関数は、前記データファイル25に予め格納されており、前述のような各ノードに接続される表示装置A2,B2,C2の機種設定などが行われるネットワークファイル22の作成時に選択され、プロトコル変換回路28に設定される。
【0031】
画像メモリ27には、たとえば製造ラインを模した背景画面に、各制御対象機器の名称や単位などを併せた不変のキャラクタおよびイメージデータが予め格納されており、このキャラクタおよびイメージデータに、プロトコル変換回路28から入力される制御状態を表す可変のデータが合成されて、表示パネル29によって画像表示される。
【0032】
表示装置A2,B2,C2は、対応するPLCA1,B1,C1とともに、製造ラインの操作卓などに一体に組込まれ、または独立して配置され、制御盤などとして使用される。表示パネル29の前面側には、タッチパネルなどの入力手段30が設けられており、その入力結果に応答して、データ入力や、制御対象機器12の間接的な制御を行うことができる。表示装置A2,B2,C2は、汎用のパーソナルコンピュータとほぼ同様に構成されており、内部バスラインを介して、中央演算処理装置、ROMやRAMなどのメモリ、ハードディスク装置などの外部記憶装置、およびグラフィックコントローラや通信コントローラなどが、相互に接続されて構成されている。
【0033】
図2は、前記データ配信動作の一例を説明するための図である。この図2は、ネットワーク回線14の各ノードには表示装置A2,B2,C2が接続されており、各PLCA1,B1,C1は100個の入出力端を有する例を示している。各PLCA1,B1,C1の前記入出力端が、出力端の場合には、メモリの対応するストア領域へ前記ホストコンピュータ11からの制御出力が格納され、そのストア内容に応答した制御が前記制御対象機器12に行われる。これに対して、入力端である場合には、そのストア領域にセンサ13などからの制御状態を表すデータが書込まれる。この図2の例では、表示装置A2が接続されるPLCA1の100個の各入出力端に対応したストア領域には、100〜199のストアアドレスが割当てられており、PLCB1の100個の入出力端に対応したストア領域には、200〜299のストアアドレスが割当てられており、PLCC1の100個の入出力端に対応したストア領域には、300〜399のストアアドレスが割当てられている。
【0034】
図2の例では、表示装置A2のデータ配信手段31は、予め定める時刻○○:○○となると、アドレス100〜199のストア領域のデータ、すなわち全ての入出力データを配信し、そのデータはホストコンピュータ11および表示装置B2にストアされることを表している。同様に、表示装置A2からは、10秒周期毎にアドレス100〜149のストア領域のデータが、20秒周期毎にアドレス150〜199のストア領域のデータが、該表示装置A2の電源ON時にアドレス140〜159のストア領域のデータが配信されることを表している。
【0035】
また、図2の例では、ホストコンピュータ11は、各表示装置A2,B2,C2から配信される全てのデータをストアしており、これに対して、製造ラインの最も上流側に設けられるPLCA1に対応した表示装置A2は、下流側のPLCB1,C1にそれぞれ対応した表示装置B2,C2からの配信データの取込みは行っていないことを表している。しかしながら、表示装置B2,C2は、それぞれ製造ラインの上流側にある表示装置A2,B2からの全ての配信データを取込んでおり、表示装置C2では、表示装置A2からの一部のデータも取込んでいることを表している。各表示装置A2,B2,C2には、データ配信手段31内に、配信データの格納に必要なストア領域が形成されている。
【0036】
ホストコンピュータ11および各表示装置A2,B2,C2でのデータの取込みは、配信元からの配信データの、たとえばIPアドレスに受信先のアドレスを格納しておくことによって行われてもよく、また受信先が多く存在する場合には、前記IPアドレスを一斉同報として、受信側で、配信データの配信元のIPアドレスに応答して、データを取込むか否かを決定するようにして行われてもよい。無論、全ての表示装置A2,B2,C2が、ホストコンピュータ11と同様に、全ての配信データに対応したストア領域を有し、全ての配信データを保有してもよいことは言うまでもない。また、この図2の例では、説明の簡略化のために、送信データのストアアドレスと受信データのストアアドレスとは相互に一致しているけれども、相互に異なっていてもよい。
【0037】
図3に、データ配信動作の他の例を示す。この図3の例では、各表示装置A2,B2,C2は、対応するPLCA1,B1,C1からアラームが発生した時点で、所定のアドレス190〜199,290〜299,390〜399のストア領域のデータをそれぞれ配信する。したがって、この配信データを取込んだホストコンピュータ11では、この配信データを保存しておくことによって、故障などの不具合の履歴として利用することができ、メンテナンス時の利便性を向上することができる。
【0038】
さらにまた、図3において、表示装置B2は、端子121の出力が立下がると、該端子121に対応したアドレス221のストア領域のデータを配信し、そのデータは、他の表示装置A2,C2にともに取込まれるので、該データが最も加工時間の長いPLCB1での加工終了を表すと、各PLCA1,B1,C1は、加工品の搬送などの動作を同期して行うことができるようになる。
【0039】
以上のように本発明に従う制御装置では、演算処理能力が高く、データ通信に対する適性の高い表示装置A2,B2,C2を、PLCA1,B1,C1と、ホストコンピュータ11または外部ホスト15との間に介在し、ホストコンピュータ11からの制御出力や、PLCA1,B1,C1からの制御状態データなどを、それぞれPLCA1,B1,C1およびホストコンピュータ11へ、プロトコル変換して伝送することができるようにした制御装置において、各表示装置A2,B2,C2からのデータの配信タイミングを、図2および図3で示すように、電源のONまたはOFFおよび特定の端子の出力の立上がりまたは立下がりなどの予め定める事象の発生や、予め定める時刻または予め定める周期のいずれかが満足された時点として、各表示装置A2,B2,C2が、ホストコンピュータ11や他の表示装置からの送信要求によることなく、自発的にデータを配信するように構成しているので、前記送信要求がほぼ無くなり、プロトコルの共通化によるネットワーク回線14の大規模化によって増加する該ネットワーク回線14のトラヒックを軽減することができる。これによって、必要な箇所へ、必要充分なデータを伝送することができる。
【0040】
【発明の効果】
請求項1の発明に係る制御装置は、以上のように、複数の制御手段と、制御手段からのその制御に関する情報を表示する表示手段と、ネットワーク回線に接続された上位装置とを有する制御装置において、前記制御手段の少なくとも一部の間では、相互に異なる固有のプロトコルが使用され、前記複数の制御手段は、それぞれ対応する表示手段を介して前記ネットワーク回線に接続されており、前記制御手段と上位装置との間に介在する表示手段が、ネットワーク回線側の共通のプロトコルと各制御手段側の固有のプロトコルとの変換を行い、前記ネットワーク回線を介する上位装置からの共用化プログラムによる制御出力を、プロトコル変換して前記制御手段へ伝送し、当該制御出力に応答して制御手段が制御対象を制御することによって、前記上位装置が前記共用化プログラムで各制御手段を制御すると共に、データ配信のタイミングおよび配信すべきデータのストアアドレスを予め前記各表示手段に送信しておき、前記各表示手段は、前記制御に関する情報のうち、予め設定した配信すべき前記ストアアドレスのデータをストアし、上記タイミングとしての予め定める事象の発生、予め定める時刻または予め定める周期の少なくとも何れか一つが満足された時点で、ストアしたデータの配信を、上位装置や他の制御手段に対応した表示手段からの送信要求によることなく、前記予め定める事象の発生、予め定める時刻または予め定める周期の少なくとも何れか一つが満足された時点で、各表示手段が自発的に行う。
【0041】
それゆえ、表示手段への送信要求データの伝送が減少し、大規模ネットワーク化によって増加するネットワーク回線のトラヒックを軽減することができる。
【0042】
また、請求項2の発明に係る制御装置は、以上のように、前記予め定める事象を、アラームの発生とする。
【0043】
それゆえ、配信されてきたデータを保存しておくと、故障などの不具合の履歴として利用することができ、メンテナンス時の利便性を向上することができる。
【0044】
さらにまた、請求項3の発明に係る制御装置は、以上のように、前記予め定める事象を、制御対象による一連の作業終了とする。
【0045】
それゆえ、たとえば製造ラインで最も加工時間の長い工作機械を制御する制御手段に対応した表示手段に前記作業終了を報知させることによって、加工品の搬送などの製造ラインの動作を同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図2】図1で示す制御装置におけるデータ配信動作の一例を示す図である。
【図3】図1で示す制御装置におけるデータ配信動作の他の例を示す図である。
【図4】典型的な従来技術の制御装置の概略的構成を示すブロック図である。
【図5】他の従来技術の制御装置の概略的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 ホストコンピュータ(上位装置)
12 制御対象機器(制御対象)
13 センサ
14 ネットワーク回線
15 外部ホスト(上位装置)
21 設定手段
22 ネットワークファイル
23 アプリケーション部
24,26 インタフェイス回路
25 データファイル
27 画像メモリ
28 プロトコル変換回路
29 表示パネル
30 入力手段
31 データ配信手段
A,B,C,D プロトコル
A1,B1,C1 PLC(制御手段)
A2,B2,C2 表示装置(表示手段)
A3,B3,C3 接続ケーブル
Claims (3)
- 複数の制御手段と、制御手段からのその制御に関する情報を表示する表示手段と、ネットワーク回線に接続された上位装置とを有する制御装置において、
前記制御手段の少なくとも一部の間では、相互に異なる固有のプロトコルが使用され、
前記複数の制御手段は、それぞれ対応する表示手段を介して前記ネットワーク回線に接続されており、
前記制御手段と上位装置との間に介在する表示手段が、ネットワーク回線側の共通のプロトコルと各制御手段側の固有のプロトコルとの変換を行い、前記ネットワーク回線を介する上位装置からの共用化プログラムによる制御出力を、プロトコル変換して前記制御手段へ伝送し、当該制御出力に応答して制御手段が制御対象を制御することによって、前記上位装置が前記共用化プログラムで各制御手段を制御すると共に、
データ配信のタイミングおよび配信すべきデータのストアアドレスを予め前記各表示手段に送信しておき、前記各表示手段は、前記制御に関する情報のうち、予め設定した配信すべき前記ストアアドレスのデータをストアし、上記タイミングとしての予め定める事象の発生、予め定める時刻または予め定める周期の少なくとも何れか一つが満足された時点で、ストアしたデータを、前記上位装置または他の表示手段のうちの予め設定した少なくとも何れか一つへ配信することを特徴とする制御装置。 - 前記予め定める事象は、アラームの発生であることを特徴とする請求項1記載の制御装置。
- 前記予め定める事象は、制御対象による一連の作業終了であることを特徴とする請求項1記載の制御装置。
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