JP3901417B2

JP3901417B2 - PLC simulator

Info

Publication number: JP3901417B2
Application number: JP2000018060A
Authority: JP
Inventors: 幸浩川上; 仁山根
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: JP2001209411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パソコン上の仮想ＰＬＣ（仮想プログラマブル・コントローラの意）を用いてＰＬＣ用制御プログラムを模擬的に実行させるＰＬＣシミュレータに係り、特に、仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理を、命令実処理時間の積算値である論理時間を用いて管理するようにしたＰＬＣシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコン上の仮想ＰＬＣ（所謂ＰＬＣエミュレータ）を用いてＰＬＣ用制御プログラムを模擬的に実行させるＰＬＣシミュレータは公知である。
【０００３】
ところで、従来、この種のＰＬＣシミュレータによるプログラム模擬実行に関する計時処理は、パソコンのハードウェアタイマで規定される実時間に基づいて管理されている。ここで、プログラム模擬実行に関する計時処理には、例えば、タイマ命令で定義されたタイマ時間の計時処理や定時割込命令で定義された割込周期時間の計時処理等が含まれる。
【０００４】
また、制御プログラムのサイクルタイム（例えば、入出力更新処理、命令実行処理、周辺サービス処理からなる一連の処理の一巡実行所要時間）の予測は、ＰＬＣのマニュアルに記述されている各命令の処理時間をユーザ自身が積算することで行われている。サイクルタイムを算出する場合、膨大なステップ数の制御プログラムをユーザが計算すると、時間がかかり、計算ミスも発生する。
【０００５】
そこで、サイクルタイム自動試算の一手法として、ＰＬＣシミュレータによるプログラム模擬実行の際の一巡実行時間をパソコンのハードウェアタイマを用いて計測することが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
パソコン上でＰＬＣの命令を模擬的に実行した場合における処理時間は、実際にＰＬＣ上で実行した場合の処理時間と異なる。しかも、この処理時間は、利用するパソコンの性能によっても異なる。
【０００７】
従って、プログラム模擬実行に関する計時処理を、パソコンのハードウェアタイマで規定される実時間に基づいて管理するＰＬＣエミュレータでは、実ＰＬＣと等価な動作を実現することは困難である。
【０００８】
特に、パソコン上のタイマを利用して模擬ＰＬＣによりタイマ割込みを生成すると、タイマのクロック周期の相違から設定できる値（精度）に制限が生じ、制御プログラムで要求する精度が得られない。
【０００９】
また、ＰＬＣシミュレータによるプログラム模擬実行の際の一巡実行時間をパソコンのハードウェアタイマを用いて計測する場合にも、同様な理由から、正確なサイクルタイムを得ることはできない。
【００１０】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、プログラム模擬実行により実現される時間関連動作を、できる限り実ＰＬＣと等価な時間環境で実現させることが可能なＰＬＣシミュレータを提供することにある。
【００１１】
この発明のより具体的な目的は、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、実ＰＬＣと等価なタイマ動作や割込動作を実現することが可能なＰＬＣシミュレータを提供することにある。
【００１２】
この発明のより具体的な他の目的は、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、正確なサイクルタイムを自動試算可能なＰＬＣシミュレータを提供することにある。
【００１３】
この発明のさらに他の目的及び作用効果については、以下の明細書の記載に基づいて、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明のＰＬＣシミュレータは、パソコン上の仮想ＰＬＣを用いてＰＬＣ用制御プログラム及び周辺サービス処理の２つの処理を模擬的に実行させるＰＬＣシミュレータであって、
ＰＬＣ用制御プログラムに使用される各命令の実ＰＬＣにおける実処理時間データを記憶させた実処理時間データ記憶手段と、
仮想ＰＬＣにおけるプログラム模擬実行処理において、個々の命令が処理される毎に、前記実処理時間データ記憶手段に記憶された実処理時間データを参照して、その命令に対応する実処理時間を読み出す実処理時間読出手段と、
周辺サービス処理の要求がある毎に、その周辺サービス処理に要する時間を予め用意された算出式に基づいて算出する所要時間算出手段と、
前記実処理時間読出手段にて読み出される各命令の実処理時間と前記所要時間算出手段にて算出される各周辺サービス処理の所要時間とを積算して論理時間を生成する論理時間生成手段と、を有し、
前記仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理を前記論理時間を用いて管理する、ものである。
【００１５】
このような構成によれば、仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理は論理時間を用いて管理されるため、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、プログラム模擬実行により実現される時間関連動作を、できる限り実ＰＬＣと等価な時間環境で実現させることが可能となる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態では、前記実処理時間データ記憶手段には、ＰＬＣ用制御プログラムに使用される各命令の実ＰＬＣにおける実処理時間データが、ＰＬＣタイプ別に複数タイプに亘り記憶されている。
【００１７】
このような構成によれば、ＰＬＣタイプの別を加味して、実行処理時間を積算して論理時間を生成することから、より正確な論理時間の生成が可能となる。
【００１８】
この発明の好ましい他の実施の形態では、前記仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理には、前記生成された論理時間を基準として、入出力更新処理、命令実行処理、周辺サービス処理の一巡実行時間を測定することで、毎サイクルのサイクルタイムを試算するサイクルタイム試算処理が含まれている。
【００１９】
このような構成によれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、正確なサイクルタイムを自動試算することができる。
【００２０】
この発明の好ましいさらに他の実施形態では、前記サイクルタイム試算処理には、サイクルタイムの最大値と最小値と平均値とを算出する処理が含まれている。
【００２１】
このような構成によれば、ＰＬＣタイプ毎のサイクルタイムを容易に得ることができ、制御システムの用途に合ったＰＬＣタイプを選択することが容易となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施の一形態を図１乃至図５の添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
本発明が適用されたＰＬＣプログラム開発支援装置の構成図が図１に示されている。
【００２４】
同図に示されるように、このＰＬＣプログラム開発支援装置１は、市販のパソコン（例えば、Windows（登録商標）95/98/NT4.0等）上に、実ＰＬＣの機能を模擬的に実現するＰＬＣシミュレータ１０と、ＰＬＣシミュレータ１０を使用してプログラムテストを行う場合のマンマシンインタフェース（ＭＭＩ）等として機能するデバッガ２０と、ＨＭＬ，プログラムツール，ＳＣＡＤＡ等を総称するアプリケーション３０とをソフトウェア的に実現して構成されている。
【００２５】
ＰＬＣシミュレータ１０は、仮想ＰＬＣに相当するシミュレーションメイン処理部１０１と、タイミング処理部１０２と、制御プログラム１０３と、ニモニック処理＆時間データ（本発明の実処理時間データに相当）１０４とを含んでいる。
【００２６】
シミュレーションメイン処理部１０１は、実ＰＬＣの機能を模擬的に実現するＰＬＣエミュレータを用いて制御プログラム１０３を実行することにより、制御プログラム１０３で規定されたシーケンス制御を行うように構成されている。このとき、ＰＬＣエミュレータに対する入力データはデバッガ２０等から付与乃至変更され、制御プログラムの実行の結果として得られる出力データもデバッガ２０等を介して確認可能になされる。また、シミュレーションメイン処理部１０１は、プログラムツール等との通信も実ＰＬＣ同様に行なう。
【００２７】
タイミング処理部１０２は、本発明の要部を構成するものであり、シミュレーションメイン処理部１０１における制御プログラム１０３の実行に際して、制御プログラム１０３を構成する各ニモニックコマンド（命令）毎の処理時間及び通信等の周辺処理時間を積算し、これにより実行論理時間を生成する。タイミング処理部１０２では、制御プログラム１０３を構成する各ステップ毎に処理時間の検証を行うことで、精密な論理時間が計算可能となされている。また、タイミング処理部１０２では、この算出された論理時間に基づいて、シミュレーションメイン処理部１０１における内部時間制御及びタイマ制御等を実行するように構成されている。
【００２８】
制御プログラム１０３は、シミュレーションメイン処理部１０１にて実行されるＰＬＣ用プログラムである。この制御プログラム１０３は、所定のニモニック列（命令列）からなるラダー言語（図８参照）等で記述されている。
【００２９】
ニモニック処理＆時間データ１０４は、ＰＬＣタイプ別に異なるニモニック処理（命令）とニモニック処理毎の実行／非実行のデータとを互いに関連づけたファイル（図７参照）として構成されている。このニモニック処理＆時間データ１０４はパソコンのハードディスク等の補助記憶装置に格納され、必要により、ＰＬＣシミュレータ１０の起動に先立ってパソコンの主メモリ上に展開される。
【００３０】
デバッガ２０は、ＰＬＣシミュレータ１０にて制御プログラム１０３のシミュレーションを実行させる際のマンマシンインタフェース（ＭＭＩ）として機能するものである。このデバッガ２０を使用することにより、（１）ＰＬＣタイプの指定操作、（２）ＰＬＣシミュレータのニモニック処理＆時間データの切替え操作等、（３）シミュレーション結果からサイクルタイムを読込み、表示する操作、等が実現される。
【００３１】
アプリケーション３０は、ＰＬＣの制御プログラム１０３を開発／動作検証するためのプログラムツールや制御システムの運用状態を監視するＳＣＡＤＡ等を総称するものである。
【００３２】
シミュレーションメイン処理部１０１とタイミング処理部１０２の詳細構成図が図２に示されている。
【００３３】
同図に示されるように、シミュレーションメイン処理部１０１には、ニモニック実行／非実行処理時間読込部１０１ａと周辺処理時間算出処理部１０１ｂとが含まれている。また、タイミング処理部１０２には、処理時間積算部１０２ａとタイマ管理部１０２ｂとが含まれている。それらの要素によって、本発明の論理時間の生成並びにそれを用いた計時動作の管理が行われる。
【００３４】
ニモニック実行／非実行処理時間読込部１０１ａは、シミュレーションメイン処理部１０１における各ニモニック（命令）の実行／非実行と連動して、実行時の処理時間（実行処理時間）又は非実行時の処理時間（非実行処理時間）をニモニック処理＆時間データ１０４から読み込み、これをタイミング処理部１０２へと提供する機能を有する。
【００３５】
ニモニック実行／非実行処理時間読込部を含むニモニック実行処理の全体を示すフローチャートが図３に示されている。
【００３６】
同図において、ステップ３０１（ニモニック処理読込み）では、制御プログラム１０３よりニモニック処理（命令コード）を１ステップ分読込む。ステップ３０２（実行条件成立）では、読込んだニモニック処理の実行条件が成立しているか否かを検証する。ステップ３０３（ニモニック処理実行）では、エミュレータを使用してニモニック処理を模擬的に実行する。ステップ３０４（実行処理時間読込み）では、ニモニック処理＆時間データ１０４より当該ニモニックの実行処理時間を読込む。ステップ３０５（非実行処理時間読込み）では、ニモニック処理＆時間データ１０４より当該ニモニックの実行処理時間を読込む。ステップ３０６（タイミング処理部へ通知）では、読込んだニモニック処理時間をタイミング処理部１０２の処理時間積算部１０２ａへ通知する。
【００３７】
図２へ戻って、周辺処理時間算出部１０１ｂは、通信、拡張ユニット、割込み等に対する処理により周辺処理の時間が異なることを考慮して、各周辺処理に要する時間を算出式に基づいて論理時間として算出し、これをタイミング処理部１０２へと提供する機能を実現する。
【００３８】
周辺処理時間算出部を含む周辺処理実行処理の詳細を示すフローチャートが図４に示されている。同図において、ステップ４０１（周辺処理の有無？）では、周辺処理の要求があるか否かを検証する。ステップ４０２（周辺処理実行）では、周辺処理を実行する。ステップ４０３（処理時間算出）では、実行した周辺処理に要した時間をそれぞれの処理の計算式により算出する。ステップ４０４（タイミング処理部へ通知）では、算出した時間をタイミン処理部１０２の処理時間積算部１０２ａへ通知する。
【００３９】
図２へ戻って、処理時間積算部１０２ａは、シミュレーションメイン処理部１０１で実行したニモニック処理の時間及び周辺処理時間を読込み、読み込まれた値をそれまでの論理時間に積算する機能を有する。また、処理時間積算部１０２ａは、スキャニング型ＰＬＣの１サイクルの処理時間（所謂サイクルタイム）を計算すると共に、カレンダ時間の生成も行う機能を有する。
【００４０】
タイマ管理部１０２ｂは、処理時間積算部１０２ａにおける積算結果からタイマ定時割込み起動条件や設定されたタイマの起動条件をチェックし、条件が満たされた場合に割込み等を生成する機能を有する。
【００４１】
タイミング処理部の動作を示すフローチャートが図５に示されている。同図において、ステップ５０１（ニモニック処理／周辺処理時間読込み）では、先ほど説明したニモニック実行／非実行処理時間読込部１０１ａ及び周辺処理時間算出部１０１ｂよりの処理時間を読込む。ステップ５０２（処理時間積算）では、読込んだ処理時間を処理時間データに加え、サイクルタイムとカレンダ時間を計算する。ステップ５０３（タイマ値検証）では、積算した処理時間を用いて、タイマ値を処理時間分だけ減算する。ステップ５０４（タイムアウト？）では、タイムアウト条件が成立したか否かを検証する。ステップ５０５（タイマ割込み生成）では、シミュレーションメイン処理部１０１に対してタイマ割り込み等を生成する。
【００４２】
以上説明したように、この実施形態では、ニモニック実行／非実行処理時間読込部１０１ａ並びに周辺処理時間算出部１０１ｂと、処理時間積算部１０２ａとで本発明の論理時間生成手段を構成している。
【００４３】
そして、この論理時間生成手段で生成された論理時間を用いて、タイマ管理部１０２において、タイマ値の検証（ステップ５０３）及びタイマ割込の生成（ステップ５０５）を行っている。また、処理時間積算（ステップ５０２）で得られた論理時間に基づいて、サイクルタイムの自動試算を行っている。すなわち、こうして得られた論理時間を基準として、入出力更新処理、命令実行処理、周辺サービス処理の一巡実行時間を測定することで、サイクルタイムの試算を行っている。
【００４４】
そのため、この実施形態によれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、実ＰＬＣと等価なタイマ動作や割込動作を実現したり、或いは正確なサイクルタイムを自動試算することが可能となる。
【００４５】
なお、本発明の要旨とするところは、パソコン上の仮想ＰＬＣを用いてＰＬＣ用制御プログラムを模擬的に実行させるＰＬＣシミュレータであって、ＰＬＣ用制御プログラムに使用される各命令の実ＰＬＣにおける実処理時間データを記憶させた実処理時間データ記憶手段と、仮想ＰＬＣにおけるプログラム模擬実行処理において、個々の命令が処理される毎に、前記実処理時間データ記憶手段に記憶された実処理時間データを参照して、その命令に対応する実処理時間を積算して論理時間を生成する論理時間生成手段と、を有し、前記仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理を前記論理時間を用いて管理する、ことにほかならない。
【００４６】
従って、プログラム模擬実行に関する計時処理としては、単に、タイマ処理、定時割込処理、サイクルタイム試算処理に限定されるものではない。その他の任意の計時処理が含まれることは言うまでもない。また、本発明のサイクルタイム試算処理には、プログラム全体が複数のタスクに分割構成されている場合、タスク単位で実行所要時間の試算が可能となされている。このようにタスク毎の実行所要時間がわかると、サイクルタイムを短縮する場合に効率がよい。すなわち、実行所要時間が大なるタスクが判れば、そのタスクに関して集中的にデバッグを行うことにより、サイクルタイムを効果的に短縮することができる。
【００４７】
【実施例】
以下に、この発明の好適な一実施例を図６乃至図９の添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４８】
本発明が適用されたＰＬＣプログラム開発支援装置の一実施例を示す構成図が図６に示されている。
【００４９】
同図に示されるように、この実施例にあっては、実際の制御システムと同様にＳＣＡＤＡがシステム監視として接続された環境で、図８に示される制御プログラムを検証するシステムを構成している。
【００５０】
ＰＬＣシミュレータ１０Ａに対する入力についてはデバッガ２０Ａから仮想的に与えられる。性能評価のために、ＰＬＣタイプＡとＰＬＣタイプＢについてシミュレーションの結果を比較する。
【００５１】
ＰＬＣタイプを指定することにより、図７（ａ），（ｂ）に示されるようなニモニック処理＆時間データ１０４（Ａ），（Ｂ）を展開し、ニモニック処理制御プログラムとして図８に示されるニモニックプログラムをシミュレーションメイン処理部１０１Ａに展開して実行する。
【００５２】
制御プログラムの各コマンド（命令）を実行し、各コマンドの実行／非実行により処理時間をニモニック処理＆時間データ１０４（Ａ），（Ｂ）から読込みタイミング処理部１０２で積算を行う。
【００５３】
以下に、具体的なシミュレーション結果について述べる。
【００５４】
［ＰＬＣタイプＡ（図７（ａ）参照）が指定された場合］
（１）処理時間の積算
図８において、符号［１］で示されるコマンド（命令）ＬＤが条件成立（“１”）の場合、符号［２］で示されるコマンド（命令）ＯＵＴは実行となり、その場合の処理時間の積算は０．０５＋０．２０＝０．２５μｓとなる。
【００５５】
これに対して、コマンド（命令）ＬＤが条件不成立（“０”）の場合、続くコマンド（命令）ＯＵＴは非実行となり、その場合の処理時間の積算は０．０５＋０．０５＝０．１０μｓとなる。
【００５６】
（２）タイミング管理
図８において、符号［１］で示されるコマンド（命令）ＬＤ実行前に設定されていたタイマの値（残り時間）がタイムアウトまで０．１５μｓであれば、コマンド（命令）ＬＤの実行によりタイマの値は０．１０μｓとなり、続くコマンド（命令）ＯＵＴの実行によりタイマの値は−０．１０μｓとなって負の値となるから、タイムアウト条件の成立と判定される。これにより、タイムアウト割込み等を生成する。
【００５７】
（３）時間管理
図８において、符号［１］で示されるコマンド（命令）ＬＤ実行前のカレンダ時間が、ベース時間ｘｘ年ｘｘ月ｘｘ日０時０分０秒０００ｍｓ０００μｓからの経過時間として６００００００００μｓであれば、コマンド（命令）ＬＤ、ＯＵＴの実行によりカレンダ時間は６００００００２５μｓとなる。このようにコマンド（命令）の処理時間を積算することにより、カレンダ時間を論理的に進め、アプリケーションなどを含んだ制御システムとしての時間管理を可能とする。
【００５８】
（４）サイクルタイムの計算
上述の（２）タイミング管理並びに（３）時間管理により、シミュレート時にＰＬＣシミュレータ１０Ａの入力を、デバッガ２０Ａやアプリケーション３０Ａにより、実運用システムと同じような条件で与えることが出来るため、制御命令の実行／非実行も実運用時と同じように発生する。そのため、上述の（１）処理時間の積算に従って処理時間を積算することで、実機ＰＬＣに近いサイクルタイムを得ることが出来る。
【００５９】
従って、制御システムとしての一連の工程を行い、サイクルタイムをシミュレータ内部、あるいは１サイクル毎にデバッガで読込み、履歴を取ることでシステムとして必要となるサイクルタイムを検証することができる。
【００６０】
［ＰＬＣタイプＢ（図７（ｂ）参照）が指定された場合］
（１）処理時間の積算
図８において、符号［１］で示されるコマンドＬＤが条件成立（“１”）の場合には、続くコマンド（命令）ＯＵＴは実行となり、その場合の処理時間の積算は０．０８＋０．３０＝０．３８μｓとなる。
【００６１】
［ＰＬＣタイプ毎のデータ切替え／サイクルタイムの表示］
上述の例で明らかなように、ＰＬＣタイプのデータが異なることで積算時間が異なりサイクルタイム及びタイミングが異なってくる。デバッガ２０ＡよりＰＬＣタイプ指定をすることで、ＰＬＣシミュレータ１０Ａでは展開するデータをＰＬＣタイプＡか、ＰＬＣタイプＢかを切替えることができる。また、デバッガ２０Ａではそれぞれのデータでシミュレーションした結果を表示する。
【００６２】
一連の工程において、図９のような結果が得られたと仮定して、そのときの制御システムの要求仕様が『処理時間は１２０ｍｓ以下』であれば、ＰＬＣタイプＡの性能が必要となることが判る。
【００６３】
なお、図９に示される『サイクルタイム』とは、命令実行処理、入出力更新処理、周辺サービス処理（通信ユニット、拡張ユニット、割り込みユニット等に対する処理等）からなる一連の工程の一巡所要時間のことである。また、ここで言う『ＰＬＣタイプ』とは、ハードウェアと一対一に対応するタイプ種別のことであり、製品としての型式等が同一でもハードウェアが異なればＰＬＣタイプは異なる。
【００６４】
以上の実施形態並びに実施例によれば、次のような格別の作用効果を得ることができる。
【００６５】
（１）パソコン上でＰＬＣの制御プログラムを実機と論理的に同じタイミングでデバッグ乃至テストすることができる。
【００６６】
（２）パソコンのシミュレーション環境で制御プログラムを実行するだけで、自動的にサイクルタイムを短時間で知ることができる。
【００６７】
（３）ニモニック命令の実行／非実行を考慮に入れた、誤差の少ないサイクルタイムを得ることが可能になる。
【００６８】
（４）ＰＬＣタイプ毎のサイクルタイムを容易に得ることができ、制御システムの用途に合ったＰＬＣタイプを選択することが容易となる。
【００６９】
（５）ＰＬＣだけでなく、制御システム全体でＰＬＣシミュレータのタイマを参照することにより、制御システム全体としてのテストを行うこともできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、プログラム模擬実行により実現される時間関連動作を、できる限り実ＰＬＣと等価な時間環境で実現させることが可能なＰＬＣシミュレータを提供することにある。
【００７１】
また、この発明によれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、実ＰＬＣと等価なタイマ動作や割込動作を実現することが可能なＰＬＣシミュレータを提供することができる。
【００７２】
さらに、この発明によれば、使用されるパソコンの性能に影響を受けることなく、正確なサイクルタイムを自動試算可能なＰＬＣシミュレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたＰＬＣプログラム開発支援装置の構成図である。
【図２】シミュレーションメイン処理部とタイミング処理部の詳細構成図である。
【図３】ニモニック実行／非実行処理時間読込部を含むニモニック実行処理の全体を示すフローチャートである。
【図４】周辺処理時間算出部を含む周辺処理実行処理の詳細を示すフローチャートである。
【図５】タイミング処理部の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明が適用されたＰＬＣプログラム開発支援装置の一実施例を示す構成図である。
【図７】ニモニック処理＆時間情報データをＰＬＣタイプ別に表にして示す図である。
【図８】ＰＬＣプログラムのニモニック表記の一例を示す図である。
【図９】ＰＬＣタイプ別サイクルタイム測定結果を表にして示す図である。
【符号の説明】
１ＰＬＣプログラム開発支援装置
１０ＰＬＣシミュレータ
２０，２０Ａデバッガ
３０，３０Ａアプリケーション
１０１，１０１Ａシミュレーションメイン処理部
１０１ａニモニック実行／非実行処理時間読込部
１０１ｂ周辺処理時間算出部
１０２，１０２Ａタイミング処理部
１０２ａ処理時間積算部
１０２ｂタイマ管理部
１０３制御プログラム
１０４，１０４（Ａ），１０４（Ｂ）ニモニック処理＆時間データ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a PLC simulator that simulates execution of a PLC control program using a virtual PLC (meaning virtual programmable controller) on a personal computer. The present invention relates to a PLC simulator that is managed using a logical time that is an integrated value of processing times.
[0002]
[Prior art]
A PLC simulator that executes a PLC control program in a simulated manner using a virtual PLC (so-called PLC emulator) on a personal computer is known.
[0003]
By the way, conventionally, the time measurement processing related to the program simulation execution by this type of PLC simulator is managed based on the real time defined by the hardware timer of the personal computer. Here, the timing process related to the program simulation execution includes, for example, a timer process defined by a timer instruction, an interrupt cycle time defined by a scheduled interrupt instruction, and the like.
[0004]
In addition, the prediction of the cycle time of the control program (for example, the time required for one-round execution of a series of processes including input / output update processing, instruction execution processing, and peripheral service processing) is the processing time of each instruction described in the PLC manual. Is performed by the user himself / herself. When calculating the cycle time, if the user calculates a control program having a huge number of steps, it takes time and a calculation error also occurs.
[0005]
Thus, as one method for automatically calculating the cycle time, it is conceivable to measure the round trip execution time when executing the program simulation by the PLC simulator using a hardware timer of a personal computer.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The processing time when a PLC command is simulated on a personal computer is different from the processing time when it is actually executed on the PLC. Moreover, this processing time varies depending on the performance of the personal computer used.
[0007]
Therefore, it is difficult to realize an operation equivalent to that of a real PLC in a PLC emulator that manages time-measurement processing related to program simulation execution based on real time defined by a hardware timer of a personal computer.
[0008]
In particular, when a timer interrupt is generated by a simulated PLC using a timer on a personal computer, a value (accuracy) that can be set is limited due to a difference in the clock cycle of the timer, and the accuracy required by the control program cannot be obtained.
[0009]
In addition, even when the round-trip execution time at the time of program simulation execution by the PLC simulator is measured using a hardware timer of a personal computer, an accurate cycle time cannot be obtained for the same reason.
[0010]
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and its purpose is to perform time-related operations realized by program simulation execution without being affected by the performance of the personal computer used. Is to provide a PLC simulator that can be realized in a time environment equivalent to a real PLC as much as possible.
[0011]
A more specific object of the present invention is to provide a PLC simulator capable of realizing a timer operation and an interrupt operation equivalent to a real PLC without being affected by the performance of a personal computer used.
[0012]
Another more specific object of the present invention is to provide a PLC simulator capable of automatically calculating an accurate cycle time without being affected by the performance of a personal computer used.
[0013]
Other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art based on the description in the following specification.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
PLC simulator of the present invention is a PLC simulator Ru simulated allowed to perform the two processes of the PLC control program, and peripheral service processing using the virtual PLC on a personal computer,
Actual processing time data storage means for storing actual processing time data in the actual PLC of each instruction used in the PLC control program;
In the program simulation execution process in the virtual PLC, each time an individual instruction is processed, an actual processing time corresponding to the instruction is read by referring to the actual processing time data stored in the actual processing time data storage means. Processing time reading means ;
A required time calculation means for calculating a time required for the peripheral service processing based on a previously prepared calculation formula each time there is a request for the peripheral service processing;
A logical time generating means for generating a logical time by integrating the actual processing time of each instruction read by the actual processing time reading means and the required time of each peripheral service process calculated by the required time calculating means ; Have
Time keeping processing related to program simulation execution by the virtual PLC is managed using the logical time.
[0015]
According to such a configuration, the timing processing related to the program simulation execution by the virtual PLC is managed using the logical time, so that the time relation realized by the program simulation execution is not affected by the performance of the personal computer used. It is possible to realize the operation in a time environment equivalent to the actual PLC as much as possible.
[0016]
In a preferred embodiment of the present invention, the actual processing time data storage means stores the actual processing time data in the actual PLC of each instruction used in the PLC control program in a plurality of types for each PLC type. .
[0017]
According to such a configuration, since the logical time is generated by integrating the execution processing time in consideration of the PLC type , more accurate logical time can be generated.
[0018]
In another preferred embodiment of the present invention, the time measurement process related to the program simulation execution by the virtual PLC is based on the generated logical time as a reference execution time of the input / output update process, the instruction execution process, and the peripheral service process. The cycle time trial calculation process which estimates the cycle time of every cycle by measuring is included .
[0019]
According to such a configuration, it is possible to automatically calculate an accurate cycle time without being affected by the performance of the personal computer used.
[0020]
In still another preferred embodiment of the present invention, the cycle time trial calculation process includes a process of calculating a maximum value, a minimum value, and an average value of the cycle time .
[0021]
According to such a configuration, the cycle time for each PLC type can be easily obtained, and it becomes easy to select a PLC type suitable for the application of the control system.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS.
[0023]
A configuration diagram of a PLC program development support apparatus to which the present invention is applied is shown in FIG.
[0024]
As shown in the figure, the PLC program development support device 1 simulates the functions of an actual PLC on a commercially available personal computer (for example, Windows (registered trademark) 95/98 / NT4.0). Software implementation of the PLC simulator 10, a debugger 20 that functions as a man-machine interface (MMI) or the like when performing a program test using the PLC simulator 10, and an application 30 that collectively refers to HML, program tools, SCADA, and the like Configured.
[0025]
The PLC simulator 10 includes a simulation main processing unit 101 corresponding to a virtual PLC, a timing processing unit 102, a control program 103, and mnemonic processing & time data (corresponding to actual processing time data of the present invention) 104. .
[0026]
The simulation main processing unit 101 is configured to perform sequence control defined by the control program 103 by executing the control program 103 using a PLC emulator that simulates a real PLC function. At this time, input data for the PLC emulator is given or changed from the debugger 20 or the like, and output data obtained as a result of execution of the control program can also be confirmed via the debugger 20 or the like. In addition, the simulation main processing unit 101 performs communication with a program tool or the like in the same manner as the actual PLC.
[0027]
The timing processing unit 102 constitutes a main part of the present invention. When executing the control program 103 in the simulation main processing unit 101, the processing time, communication, etc. for each mnemonic command (command) constituting the control program 103 The peripheral processing time is integrated to generate an execution logical time. The timing processing unit 102 can calculate a precise logical time by verifying the processing time for each step constituting the control program 103. The timing processing unit 102 is configured to execute internal time control, timer control, and the like in the simulation main processing unit 101 based on the calculated logical time.
[0028]
The control program 103 is a PLC program executed by the simulation main processing unit 101. The control program 103 is described in a ladder language (see FIG. 8) composed of a predetermined mnemonic sequence (instruction sequence).
[0029]
The mnemonic process & time data 104 is configured as a file (see FIG. 7) in which different mnemonic processes (commands) for each PLC type are associated with execution / non-execution data for each mnemonic process. The mnemonic processing & time data 104 is stored in an auxiliary storage device such as a hard disk of a personal computer, and is developed on the main memory of the personal computer prior to activation of the PLC simulator 10 if necessary.
[0030]
The debugger 20 functions as a man-machine interface (MMI) when the PLC simulator 10 executes a simulation of the control program 103. By using this debugger 20, (1) PLC type designation operation, (2) PLC simulator mnemonic processing & time data switching operation, etc. (3) Operation for reading and displaying cycle time from simulation results, etc. Is realized.
[0031]
The application 30 is a generic term for a program tool for developing / verifying operation of the PLC control program 103, SCADA for monitoring the operation state of the control system, and the like.
[0032]
A detailed configuration diagram of the simulation main processing unit 101 and the timing processing unit 102 is shown in FIG.
[0033]
As shown in the figure, the simulation main processing unit 101 includes a mnemonic execution / non-execution processing time reading unit 101a and a peripheral processing time calculation processing unit 101b. Further, the timing processing unit 102 includes a processing time integrating unit 102a and a timer management unit 102b. By these elements, generation of the logical time of the present invention and management of timing operation using the logical time are performed.
[0034]
The mnemonic execution / non-execution processing time reading unit 101a is linked to the execution / non-execution of each mnemonic (instruction) in the simulation main processing unit 101, or the processing time during execution (execution processing time) or the processing time during non-execution. (Non-execution processing time) is read from the mnemonic processing & time data 104 and provided to the timing processing unit 102.
[0035]
A flowchart showing the entire mnemonic execution process including the mnemonic execution / non-execution process time reading unit is shown in FIG.
[0036]
In the figure, at step 301 (read mnemonic process), the control program 103 reads mnemonic process (instruction code) for one step. In step 302 (execution condition satisfied), it is verified whether or not the read execution condition of the mnemonic process is satisfied. In step 303 (execution of mnemonic processing), mnemonic processing is simulated by using an emulator. In step 304 (read execution processing time), the execution processing time of the mnemonic is read from the mnemonic processing & time data 104. In step 305 (read non-execution processing time), the execution processing time of the mnemonic is read from the mnemonic processing & time data 104. In step 306 (notify timing processing unit), the read mnemonic processing time is notified to the processing time integrating unit 102a of the timing processing unit 102.
[0037]
Returning to FIG. 2, the peripheral processing time calculation unit 101b considers that the processing time for peripheral processing varies depending on the processing for communication, expansion unit, interrupt, etc., and calculates the time required for each peripheral processing based on the calculation formula. And the function of providing this to the timing processing unit 102 is realized.
[0038]
FIG. 4 shows a flowchart showing details of the peripheral process execution process including the peripheral process time calculation unit. In the figure, in step 401 (whether there is a peripheral process?), It is verified whether there is a request for the peripheral process. In step 402 (peripheral processing execution), peripheral processing is executed. In step 403 (processing time calculation), the time required for the executed peripheral processing is calculated by the calculation formula of each processing. In step 404 (notify timing processing unit), the calculated time is notified to the processing time integrating unit 102a of the timing processing unit 102.
[0039]
Returning to FIG. 2, the processing time accumulating unit 102a has a function of reading the time of the mnemonic processing executed by the simulation main processing unit 101 and the peripheral processing time, and accumulating the read value to the logical time until then. Further, the processing time integration unit 102a has a function of calculating a processing time of one cycle of the scanning PLC (so-called cycle time) and generating a calendar time.
[0040]
The timer management unit 102b has a function of checking a timer scheduled interrupt activation condition or a set timer activation condition from the accumulation result in the processing time accumulation unit 102a, and generating an interrupt or the like when the condition is satisfied.
[0041]
A flow chart showing the operation of the timing processing unit is shown in FIG. In the figure, at step 501 (mnemonic processing / peripheral processing time reading), processing times from the mnemonic execution / non-execution processing time reading unit 101a and the peripheral processing time calculation unit 101b described above are read. In step 502 (processing time integration), the read processing time is added to the processing time data, and the cycle time and calendar time are calculated. In step 503 (timer value verification), the timer value is subtracted by the processing time using the accumulated processing time. In step 504 (timeout?), It is verified whether a time-out condition is satisfied. In step 505 (timer interrupt generation), a timer interrupt or the like is generated for the simulation main processing unit 101.
[0042]
As described above, in this embodiment, the mnemonic execution / non-execution processing time reading unit 101a, the peripheral processing time calculation unit 101b, and the processing time integration unit 102a constitute the logical time generation unit of the present invention.
[0043]
Then, using the logical time generated by the logical time generation means, the timer management unit 102 performs verification of the timer value (step 503) and generation of a timer interrupt (step 505). In addition, the cycle time is automatically calculated based on the logical time obtained in the processing time integration (step 502). That is, the cycle time is estimated by measuring the round-trip execution time of the input / output update process, the instruction execution process, and the peripheral service process on the basis of the logical time thus obtained.
[0044]
Therefore, according to this embodiment, it is possible to realize a timer operation and an interrupt operation equivalent to the actual PLC or to automatically calculate an accurate cycle time without being affected by the performance of the personal computer used. It becomes.
[0045]
The gist of the present invention is a PLC simulator that executes a PLC control program in a simulated manner using a virtual PLC on a personal computer, and each instruction used in the PLC control program is actually executed in the actual PLC. The actual processing time data stored in the actual processing time data storage means and the actual processing time data storage means storing the processing time data and each time each instruction is processed in the program simulation execution processing in the virtual PLC. A logical time generating unit that generates a logical time by adding up the actual processing time corresponding to the instruction, and manages a time measurement process related to the program simulation execution by the virtual PLC using the logical time. , Nothing but.
[0046]
Therefore, the timing process related to the program simulation execution is not limited to the timer process, the scheduled interrupt process, and the cycle time trial calculation process. It goes without saying that any other timing process is included. Further, in the cycle time estimation process of the present invention, when the entire program is divided into a plurality of tasks, it is possible to estimate the required execution time for each task. Thus, knowing the time required for execution for each task is efficient in reducing the cycle time. That is, if a task with a long execution time is found, the cycle time can be effectively shortened by performing intensive debugging on the task.
[0047]
【Example】
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS.
[0048]
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a PLC program development support apparatus to which the present invention is applied.
[0049]
As shown in the figure, in this embodiment, a system for verifying the control program shown in FIG. 8 is configured in an environment in which SCADA is connected as system monitoring as in the actual control system. .
[0050]
Input to the PLC simulator 10A is virtually given from the debugger 20A. For performance evaluation, the simulation results of PLC type A and PLC type B are compared.
[0051]
By specifying the PLC type, the mnemonic processing & time data 104 (A) and (B) as shown in FIGS. 7A and 7B are expanded, and the mnemonic shown in FIG. 8 as the mnemonic processing control program. The program is developed on the simulation main processing unit 101A and executed.
[0052]
Each command (instruction) of the control program is executed, and the processing time is read from the mnemonic processing & time data 104 (A), (B) by the execution / non-execution of each command, and integration is performed by the timing processing unit 102.
[0053]
Hereinafter, specific simulation results will be described.
[0054]
[When PLC type A (refer to FIG. 7A) is specified]
(1) Accumulation of processing time In FIG. 8, when the command (instruction) LD indicated by reference numeral [1] is satisfied (“1”), the command (instruction) OUT indicated by reference numeral [2] is executed, In this case, the accumulated processing time is 0.05 + 0.20 = 0.25 μs.
[0055]
On the other hand, when the command (instruction) LD is not satisfied (“0”), the subsequent command (instruction) OUT is not executed, and the accumulated processing time in this case is 0.05 + 0.05 = 0.10 μs. Become.
[0056]
(2) Timing management In FIG. 8, if the timer value (remaining time) set before execution of the command (instruction) LD indicated by the symbol [1] is 0.15 μs until timeout, the command (instruction) LD The timer value becomes 0.10 μs by execution of the command, and the timer value becomes −0.10 μs and becomes a negative value by execution of the subsequent command (instruction) OUT, so that it is determined that the time-out condition is satisfied. As a result, a timeout interrupt or the like is generated.
[0057]
(3) Time management In FIG. 8, the calendar time before execution of the command (instruction) LD indicated by reference numeral [1] is 600000000 μs as the elapsed time from the base time xx year xx month xx day 0: 0 minutes 0 seconds 000 ms000 μs. If so, the calendar time becomes 6000000025 μs by executing the commands (instructions) LD and OUT. By accumulating the command (instruction) processing time in this way, the calendar time is logically advanced and time management as a control system including an application or the like is enabled.
[0058]
(4) Calculation of cycle time By the above-mentioned (2) timing management and (3) time management, the input of the PLC simulator 10A is given by the debugger 20A and the application 30A under the same conditions as the actual operation system during simulation. Therefore, execution / non-execution of control instructions occurs in the same way as during actual operation. Therefore, by accumulating the processing time according to the above-mentioned (1) integration of the processing time, a cycle time close to the actual PLC can be obtained.
[0059]
Therefore, a cycle time required for the system can be verified by performing a series of steps as a control system, reading the cycle time in the simulator or every cycle with a debugger, and taking a history.
[0060]
[When PLC type B (see FIG. 7B) is specified]
(1) Accumulation of processing time In FIG. 8, when the command LD indicated by reference numeral [1] satisfies the condition (“1”), the subsequent command (instruction) OUT is executed, and the processing time is accumulated in that case. Is 0.08 + 0.30 = 0.38 μs.
[0061]
[Data switching for each PLC type / Display of cycle time]
As is clear from the above example, different PLC type data results in different integration times and different cycle times and timings. By specifying the PLC type from the debugger 20A, the PLC simulator 10A can switch the data to be developed between PLC type A and PLC type B. Further, the debugger 20A displays the result of simulation with each data.
[0062]
Assuming that the results shown in FIG. 9 are obtained in a series of steps, if the required specification of the control system at that time is “processing time is 120 ms or less”, the performance of PLC type A may be required. I understand.
[0063]
Note that the “cycle time” shown in FIG. 9 is the time required for one round of a series of steps including instruction execution processing, input / output update processing, and peripheral service processing (processing for communication units, expansion units, interrupt units, etc.). That is. In addition, the “PLC type” referred to here is a type type that corresponds one-to-one with the hardware, and the PLC type is different if the hardware is different even if the product type is the same.
[0064]
According to the above embodiment and examples, the following special effects can be obtained.
[0065]
(1) A PLC control program can be debugged or tested on a personal computer at the same logical timing as the actual machine.
[0066]
(2) The cycle time can be automatically known in a short time only by executing the control program in the simulation environment of the personal computer.
[0067]
(3) It is possible to obtain a cycle time with less error taking into account execution / non-execution of mnemonic instructions.
[0068]
(4) The cycle time for each PLC type can be easily obtained, and it becomes easy to select a PLC type suitable for the application of the control system.
[0069]
(5) By referring to the timer of the PLC simulator not only for the PLC but also for the entire control system, the test for the entire control system can be performed.
[0070]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the time-related operation realized by the program simulation execution can be performed in the time environment equivalent to the actual PLC as much as possible without being affected by the performance of the personal computer used. It is to provide a PLC simulator that can be realized.
[0071]
Further, according to the present invention, it is possible to provide a PLC simulator capable of realizing a timer operation and an interrupt operation equivalent to those of a real PLC without being affected by the performance of the personal computer used.
[0072]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a PLC simulator capable of automatically calculating an accurate cycle time without being affected by the performance of a personal computer used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a PLC program development support apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a simulation main processing unit and a timing processing unit.
FIG. 3 is a flowchart showing an entire mnemonic execution process including a mnemonic execution / non-execution process time reading unit;
FIG. 4 is a flowchart showing details of peripheral processing execution processing including a peripheral processing time calculation unit.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of a timing processing unit.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a PLC program development support apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram showing mnemonic processing & time information data tabulated by PLC type.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a mnemonic notation of a PLC program.
FIG. 9 is a table showing cycle time measurement results by PLC type.
[Explanation of symbols]
1 PLC program development support device 10 PLC simulator 20, 20A debugger 30, 30A application 101, 101A simulation main processing unit 101a mnemonic execution / non-execution processing time reading unit 101b peripheral processing time calculation unit 102, 102A timing processing unit 102a processing time integration Unit 102b Timer management unit 103 Control programs 104, 104 (A), 104 (B) Mnemonic processing & time data

Claims

パソコン上の仮想ＰＬＣを用いてＰＬＣ用制御プログラム及び周辺サービス処理の２つの処理を模擬的に実行させるＰＬＣシミュレータであって、
ＰＬＣ用制御プログラムに使用される各命令の実ＰＬＣにおける実処理時間データを記憶させた実処理時間データ記憶手段と、
仮想ＰＬＣにおけるプログラム模擬実行処理において、個々の命令が処理される毎に、前記実処理時間データ記憶手段に記憶された実処理時間データを参照して、その命令に対応する実処理時間を読み出す実処理時間読出手段と、
周辺サービス処理の要求がある毎に、その周辺サービス処理に要する時間を予め用意された算出式に基づいて算出する所要時間算出手段と、
前記実処理時間読出手段にて読み出される各命令の実処理時間と前記所要時間算出手段にて算出される各周辺サービス処理の所要時間とを積算して論理時間を生成する論理時間生成手段と、を有し、
前記仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理を前記論理時間を用いて管理する、ＰＬＣシミュレータ。Using the virtual PLC on a personal computer to a PLC simulator Ru simulated allowed to perform the two processes of the PLC control program, and peripheral service processing,
Actual processing time data storage means for storing actual processing time data in the actual PLC of each instruction used in the PLC control program;
In the program simulation execution process in the virtual PLC, each time an individual instruction is processed, an actual processing time corresponding to the instruction is read by referring to the actual processing time data stored in the actual processing time data storage means. and the processing time read-out means,
A required time calculation means for calculating a time required for the peripheral service processing based on a previously prepared calculation formula each time there is a request for the peripheral service processing;
A logical time generating means for generating a logical time by integrating the actual processing time of each instruction read by the actual processing time reading means and the required time of each peripheral service process calculated by the required time calculating means ; Have
A PLC simulator for managing a time measurement process related to program simulation execution by the virtual PLC using the logical time.

前記実処理時間データ記憶手段には、ＰＬＣ用制御プログラムに使用される各命令の実ＰＬＣにおける実処理時間データが、ＰＬＣタイプ別に複数タイプに亘り記憶されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＰＬＣシミュレータ。2. The actual processing time data storage means stores actual processing time data in the actual PLC of each instruction used in the control program for PLC over a plurality of types for each PLC type. PLC simulator described in 1.

前記仮想ＰＬＣによるプログラム模擬実行に関する計時処理には、前記生成された論理時間を基準として、入出力更新処理、命令実行処理、周辺サービス処理の一巡実行時間を測定することで、毎サイクルのサイクルタイムを試算するサイクルタイム試算処理が含まれている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＬＣシミュレータ。In the time measurement process related to the program simulation execution by the virtual PLC, the cycle time of each cycle is measured by measuring the round-trip execution time of the input / output update process, the instruction execution process, and the peripheral service process on the basis of the generated logical time. The PLC simulator according to claim 1 or 2, characterized in that a cycle time calculation process for calculating is calculated.

前記サイクルタイム試算処理には、サイクルタイムの最大値と最小値と平均値とを算出する処理が含まれている、ことを特徴とする請求項３に記載のＰＬＣシミュレータ。The PLC simulator according to claim 3, wherein the cycle time calculation process includes a process of calculating a maximum value, a minimum value, and an average value of cycle times.

請求項１乃至４のいずれかに記載のＰＬＣシミュレータの各構成手段を実現するためのコンピュータプログラムを格納した記録媒体。The recording medium which stored the computer program for implement | achieving each structure means of the PLC simulator in any one of Claims 1 thru | or 4.