JP6812726B2 - 制御ユニット、データリフレッシュ方法、データリフレッシュプログラム - Google Patents

制御ユニット、データリフレッシュ方法、データリフレッシュプログラム Download PDF

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Description

本発明は、FAシステムの制御ユニット、および、FAシステムにおけるデータリフレッシュ技術に関する。
現在、FA(Factory Automation)システムが多く活用されている。
FAシステムでは、特許文献1、2に記載のように、制御ユニット(プログラマブルロジックコントローラ)によって、FAシステムの各外部機器の制御を行っている。
この際、制御ユニットは、外部機器等の制御ユニットに接続される機器に対して、制御用のデータの一括変換(データリフレッシュ)を行う。具体的には、制御ユニットは、FAシステムの制御用の一連のプログラムを実行後、データリフレッシュを行い、再度、一連のプログラムを実行する。以下、この処理を繰り返すことによって、FAシステムの制御が実現される。
特開2007−140655号公報 特開2000−105604号公報
しかしながら、従来の制御ユニットは、外部からプログラムの変更を受け付けると、データリフレッシュを含む全てのプログラムを一時停止してしまう。このため、例えば、温度制御を行っている場合には、温度制御が一時停止して、温度が変化してしまう。また、サーボモータの制御が一時停止して、サーボモータを用いて形状が制御される物品の不良の発生等が生じてしまう。すなわち、FAシステムの制御が一時的に停止し、各種の不具合が生じてしまう。
したがって、本発明の目的は、プログラムの変更時等にデータリフレッシュの不要な停止を防止できる制御ユニットおよびデータリフレッシュ技術を提供することにある。
この発明の制御ユニットは、システムプログラム、制御プログラム、および、制御用データが記憶されたメモリと、制御用データを参照してシステムプログラムおよび制御プログラムを実行する演算制御部と、演算制御部をFAシステムの機器に接続する入出力ユニットと、を備える。システムプログラムには、入出力ユニットを介した機器とメモリとの制御用データのデータリフレッシュが含まれている。演算制御部は、制御プログラムの変更を受け付けると、制御プログラムの実行を停止する。演算制御部は、データリフレッシュを含むシステムプログラムの一部を実行しながら制御プログラムの変更を実行し、制御プログラムの実行を再開する。
この構成では、制御プログラムの変更時に、システムプログラムの一部が実行され、データリフレッシュが継続される。
この発明によれば、プログラムの変更時等にデータリフレッシュの不要な停止を防止できる。
本発明の実施形態に係る制御ユニットを含むFAシステムの概略構成を示すブロック図である。 システムプログラムおよび制御プログラムの構成を示す図である。 サポートツールの構成を示す図である。 演算制御部におけるデータリフレッシュ処理のフローチャートである。 サポートツールにおけるプログラム変更処理のフローチャートである。
本発明の実施形態に係る制御ユニット、および、データリフレッシュ技術について、図を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る制御ユニットを含むFAシステムの概略構成を示すブロック図である。図2は、システムプログラムおよび制御プログラムの構成を示す図である。図3は、サポートツールの構成を示す図である。
図1に示すように、制御ユニット10は、PC(パーソナルコンピュータ)20、入力機器31、および、出力機器32に接続されている。制御ユニット10、入力機器31、および出力機器32は、所定のデータネットワークによって接続されている。これら制御ユニット10、入力機器31、出力機器32によって、FA(Factory Automation)システムが実現されている。
入力機器31は、例えば、スイッチやセンサ等のFAシステムにおける所定のデータを取得する機器である。出力機器32は、リレーコイル、モータ、ランプ等のFAシステムにおける所定の動作を実行する機器である。なお、図1では、入力機器31および出力機器32は、それぞれ1台しか記載していないが、それぞれ複数台であってもよい。
制御ユニット10とPC20とは、一般的なデータ通信用ケーブル等によってローカル接続されている。PC20には、サポートツール201が組み込まれている。サポートツール201を用いて作成されたプログラムや設定情報は、制御ユニット10によってダウンロードされる。
制御ユニット10は、演算制御部101、メモリ102、および、入出力ユニット103を備える。
演算制御部101は、メモリ102および入出力ユニット103に接続されている。入出力ユニット103は、上述のデータネットワークを介して入力機器31および出力機器32に接続されている。
図1に示すように、メモリ102には、システムプログラム120S、制御プログラム120C、および、制御用データ120Dが記憶されている。図2に示すように、システムプログラム120Sは、スケジューラプログラム121、データリフレッシュプログラム122、モーション演算プログラム123、および、シーケンス命令演算プログラム124を有する。制御プログラム120Cは、シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125を有する。
制御用データ120Dは、システムプログラム120Sと制御プログラム120Cとを実行する際に参照するデータである。
スケジューラプログラム121は、演算制御部101で実行する各種の処理のスケジュールを管理するプログラムである。
データリフレッシュプログラム122は、メモリ102内の制御用データ120Dと入出力ユニット103とのデータの一括交換、および、メモリ102内の制御用データ120Dと、当該入出力ユニット103を介した入力機器31および出力機器32とのデータの一括交換を実行するプログラムである。より具体的には、データリフレッシュプログラム122は、入出力ユニット103を介して入力機器31からのデータを制御用データ120Dに反映させる処理と、モーション演算プログラム123およびユーザプログラム125による演算結果を入出力ユニット103を介して出力機器32に出力する処理とを実行するプログラムである。
モーション演算プログラム123は、入力機器31によって取得したデータに基づいて、モータ(サーボモータ等)等のモーション機器の制御用の演算を行うプログラムである。
シーケンス命令演算プログラム124は、システムプログラム120Sと制御プログラム120Cとに属しており、サポートツール201によって作成されたラダー図に基づくプログラムである。
ユーザプログラム125は、サポートツール201によって作成された各種設定を実行するプログラムである。
演算制御部101は、制御用データ120Dを参照しながら、システムプログラム120Sと制御プログラム120Cとを継続的に実行する。具体的には、演算制御部101は、スケジューラプログラム121に基づいて、モーション演算プログラム123、シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125を実行する。この際、演算制御部101は、制御用データ120Dを参照する。
演算制御部101は、これらモーション演算プログラム123、シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125の実行が完了すると、データリフレッシュプログラム122を実行する。具体的には、演算制御部101は、データリフレッシュプログラム122を用いて、メモリ102内の制御用データ120Dと、入出力ユニット103を介した入力機器31および出力機器32のデータの一括変換を実行する。
演算制御部101は、データリフレッシュが終了すると、データ変換された制御用データ120Dを参照して、モーション演算プログラム123、シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125を実行する。以下、演算制御部101がこの一連の処理を繰り返すことによって、FAシステムの制御が実現される。
図3に示すように、サポートツール201は、設定ツール221、プログラミングツール222、転送ツール223、および、判断ツール224を有する。設定ツール221は、上述の各種設定を含むユーザプログラム125を作成するツールである。プログラミングツールは、ラダー図を作成するツールであり、言い換えればシーケンス命令演算プログラム124を作成するツールある。転送ツール223は、設定ツール221で作成されたユーザプログラム125、プログラミングツール222で作成されたシーケンス命令演算プログラム124を、演算制御部101に転送するデータ形式に変換し、これらの転送を実行するツールである。判断ツール224は、ユーザプログラム125およびシーケンス命令演算プログラム124を転送する際に、データリフレッシュを停止させる必要があるか否かを判断するツールである。
このような構成において、各種設定やラダー図の変更等に伴って、ユーザプログラム125およびシーケンス命令演算プログラム124を書き換える場合、演算制御部101は、次に示す処理を実行する。図4は、演算制御部におけるデータリフレッシュ処理のフローチャートである。
図4に示すように、演算制御部101は、ユーザプログラム125およびシーケンス命令演算プログラム124の書き換え、すなわち、ダウンロード指示を受け付ける(S11)。ダウンロード指示を受け付けていない期間は、演算制御部101は、上述のように、制御用データ120Dを参照して、データリフレッシュを含むシステムプログラム120Sと制御プログラム120Cを用いた制御を継続的に実行する。
演算制御部101は、ダウンロード指示を参照し、データリフレッシュを継続しながら制御プログラム120Cを変更するか否かを検出する(S101)。
演算制御部101は、データリフレッシュを継続させる設定であれば(S12:YES)、制御プログラム120Cの実行を停止して、制御プログラム120Cのアンロードを実行する(S13)。この際、演算制御部101は、シーケンス命令演算プログラム124を除き、データリフレッシュプログラム122を含むシステムプログラム120Sの一部を停止させることなく、継続的に実行する。
次に、演算制御部101は、サポートツール201からダウンロードした制御プログラム120C(シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125)をロードする(S14)。この際、演算制御部101は、シーケンス命令演算プログラム124を除き、データリフレッシュプログラム122を含むシステムプログラム120Sの一部を停止させることなく、継続的に実行する。
次に、演算制御部101は、制御プログラム120Cの実行を再開する(S18)。
このような処理を実行することによって、制御ユニット10は、データリフレッシュを一時停止させることなく、制御プログラム120Cの変更を実行できる。これにより、データリフレッシュの一時停止による上述のようなFAシステムにおける不具合の発生を防止できる。
なお、演算制御部101は、データリフレッシュを継続させない設定であれば(S12:NO)、データリフレッシュプログラム122の実行を停止する(S15)。演算制御部101は、制御プログラム120Cのアンロードを実行し(S16)、サポートツール201からダウンロードした制御プログラム120Cをロードする(S17)。そして、演算制御部101は、システムプログラム120Sおよび制御プログラム120Cの実行を再開する(S18)。
この構成によって、FAシステムの管理者等は、データリフレッシュの停止を伴うシステムプログラム120Sおよび制御プログラム120Cの変更を必要とするか否かを選択することができる。
また、サポートツール201では、図3の構成を備えることによって、図5に示すように、制御プログラム120Cの変更時に、データリフレッシュの停止が必要か否かを判断してから転送することも可能である。図5は、サポートツールにおけるプログラム変更処理のフローチャートである。
サポートツール201は、プログラミングツール222を用いて、プログラマによるラダー図の入力を受け付ける(S21)。また、サポートツール201は、設定ツール221を用いて、プログラムによる各種設定の入力を受け付ける(S22)。これらの処理によって、シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125を有する制御プログラム120Cは作成される。なお、ステップS21とステップS22の順は、この順に限らず、逆であってもよい。
サポートツール201は、判断ツール224を用いて、サポートツール201で作成、変更したプログラムと、制御ユニット10のメモリ102に記憶されたプログラムとの照合を実行する(S23)。
サポートツール201は、判断ツール224を用いて、照合結果に基づいて、制御プログラム120Cの変更時にデータリフレッシュの停止が必要か否かを判断する。
サポートツール201は、データリフレッシュの停止が必要でないことを検出すると(S24:YES)、転送ツール223を用いて、制御プログラム120C(シーケンス命令演算プログラム124およびユーザプログラム125)の転送を開始する(S25)。
サポートツール201は、データリフレッシュの停止が必要であることを検出すると(S24:NO)、PC20のディスプレイ等に警告表示を行う(S26)。
サポートツール201は、プログラマから転送の操作入力を受け付けると(S27:YES)、制御プログラム120Cの転送を開始する(S25)。一方、サポートツール201は、プログラマから転送の操作入力を受け付けなければ(S27:NO)、処理を終了する。
10…制御ユニット
20…PC
31…入力機器
32…出力機器
101…演算制御部
102…メモリ
103…入出力ユニット
120C…制御プログラム
120D…制御用データ
120S…システムプログラム
121…スケジューラプログラム
122…データリフレッシュプログラム
123…モーション演算プログラム
124…シーケンス命令演算プログラム
125…ユーザプログラム
201…サポートツール
221…設定ツール
222…プログラミングツール
223…転送ツール
224…判断ツール

Claims (4)

  1. システムプログラム、制御プログラム、および、制御用データが記憶されたメモリと、
    前記制御用データを参照して前記システムプログラムおよび前記制御プログラムを実行する演算制御部と、
    前記演算制御部をFAシステムの機器に接続する入出力ユニットと、を備え、
    前記システムプログラムには、前記入出力ユニットを介した前記機器と前記メモリに記憶されている制御用データに対するデータリフレッシュを実行するためのデータリフレッシュプログラムと、シーケンス制御にかかる命令を実行するためのシーケンス命令演算プログラムが含まれており、
    前記制御プログラムには、ユーザプログラムと、前記シーケンス命令演算プログラムと、が含まれており、
    前記演算制御部は、
    前記制御プログラムの変更を受け付けると、前記制御プログラムの実行を停止し、
    前記制御プログラムに属していないプログラムであって、少なくとも前記データリフレッシュプログラムを含む前記システムプログラムの一部のプログラムを停止せずに実行しながら前記制御プログラムの変更を実行し、
    前記制御プログラムの変更後、変更した前記制御プログラムの実行を再開する、
    制御ユニット。
  2. 前記演算制御部は、
    前記データリフレッシュを継続しながらの前記制御プログラムの変更の指示を受けた時に、前記シーケンス命令演算プログラムを除き、且つ、前記データリフレッシュプログラムを含む前記システムプログラムの一部のプログラムを停止せずに実行しながら前記制御プログラムの変更を実行する、
    請求項1に記載の制御ユニット。
  3. FAシステムの機器に接続され、
    メモリに記憶されている制御用データを参照して、前記メモリに記憶されているシステムプログラムおよび制御プログラムを実行する、演算処理装置が行うデータリフレッシュ方法であって、
    前記システムプログラムには、入出力ユニットを介した前記機器と前記メモリに記憶されている制御用データに対するデータリフレッシュを実行するためのデータリフレッシュプログラムと、シーケンス制御にかかる命令を実行するためのシーケンス命令演算プログラムが含まれており、
    前記制御プログラムには、前記シーケンス命令演算プログラムが含まれており、
    前記演算処理装置が、
    前記制御プログラムの変更を受け付ける処理と、
    前記制御プログラムの変更を受けて前記制御プログラムの実行を停止する処理と、
    前記制御プログラムに属していないプログラムであって、前記データリフレッシュプログラムを含む前記システムプログラムの一部のプログラムを停止せずに実行しながら前記制御プログラムの変更を実行する処理と、
    前記制御プログラムの変更後、変更した前記制御プログラムの実行を再開する処理と、
    行う、データリフレッシュ方法。
  4. FAシステムの機器に接続され、
    メモリに記憶されている制御用データを参照して、前記メモリに記憶されているシステムプログラムおよび制御プログラムを実行する、演算処理装置に行わせるデータリフレッシュプログラムであって、
    前記システムプログラムには、入出力ユニットを介した前記機器と前記メモリに記憶されている制御用データに対するデータリフレッシュを実行するためのデータリフレッシュプログラムと、シーケンス制御にかかる命令を実行するためのシーケンス命令演算プログラムが含まれており、
    前記制御プログラムには、前記シーケンス命令演算プログラムが含まれており、
    前記演算処理装置に、
    前記制御プログラムの変更を受け付ける処理と、
    前記制御プログラムの変更を受けて前記制御プログラムの実行を停止する処理と、
    前記制御プログラムに属していないプログラムであって、且つ、前記データリフレッシュプログラムを含む前記システムプログラムの一部のプログラムを停止せずに実行しながら前記制御プログラムの変更を実行する処理と、
    前記制御プログラムの変更後、変更した前記制御プログラムの実行を再開する処理と、
    行わせる、データリフレッシュプログラム。
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