(57)【要約】【課題】簡単な設定でシミュレーション動作を実現できるとともに、高速で大容量、かつ連続的にシミュレーションができるとともに、大容量の動作結果を一括で表現でき、その結果を外部の媒体に保存できるシミュレーション装置を得る。【解決手段】シミュレーション装置は、制御装置の動作をシミュレーションするシミュレーション装置において、対象となる上記制御装置と通信する機能を有する通信機構と、上記制御装置の内部情報を取込むデータ収集機構と、上記取込むデータを表示するモニタリング機構と、入出力の情報が定義される入出力設定表および上記入出力のロジックが設定される特徴量設定表に基づきシミュレーションの動作を制御するシミュレーション生成機構と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置の動作をシミュレーションするシミュレーション装置において、
対象となる上記制御装置と通信する機能を有する通信機構と、
上記制御装置の内部情報を取込むデータ収集機構と、
上記取込むデータを表示するモニタリング機構と、
入出力の情報が定義される入出力設定表および上記入出力のロジックが設定される特徴量設定表に基づきシミュレーションの動作を制御するシミュレーション生成機構と、
を具備することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
上記制御装置は所定量のデータを一旦記憶するリング式メモリを備え、
上記データ収集機構は、上記リング式メモリに所定の期間に亘って記憶されたデータを一括して収集することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
上記モニタリング機構は、当該シミュレーション装置の入出力結果を入出力別に時間と状態の３次元のイメージで表示することを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
当該シミュレーション装置から得た入出力結果を外部の装置で利用できる媒体に保存する保存機能を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プログラマブルロジックコントローラのシミュレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生産工場等に設置される自動機械の制御装置として、プログラマブルロジックコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称す）が用いられることが多い。このＰＬＣは、内部にＣＰＵ、Ｉ／Ｏ、プログラムメモリ等を有する。そして、このＣＰＵは、Ｉ／Ｏで取り込んだ信号を、プログラムメモリから読み出されたシーケンスプログラムに従って演算処理し、その演算処理結果をＩ／Ｏから出力する。
このＰＬＣによる制御により自動機械が正確に動作するか否かの動作確認テストを行う場合、ＰＬＣが制御する自動機械の動作を人が操作する方法と、エミュレータコンピュータを用いた方法が提案されている。
【０００３】
しかし、この作業者による操作と実際の機械装置とのタイミングが異なる。さらには実際の機械装置と同じように各動作毎にテストするようにするとスイッチ類及びランプの数が膨大なものとなり、テスト装置が複雑高価になり、かつスイッチ及びランプ以外の模擬ができないので、実際の機械装置と同じようにテストできず、また全く同じ動作を繰り返して再現できないという問題があった。
【０００４】
また、エミュレータコンピュータを用いた方法においては、ＰＬＣが制御する対象の動作を人が操作する方法と同じように、作業者による操作が必要とするのでその操作に時間が掛かるとともに、この操作と実際の機械装置とのタイミングが異なるようになり、さらにはスイッチ及びランプ以外の模擬ができないので、実際の機械装置と同じようにテストできず、また全く同じ動作を再現できないという問題があった。
【０００５】
そこで、ＰＬＣ制御対象の動作シミュレーションシステムは、主制御装置、収集データ表示装置、データ記録装置及び要求データ表示装置からなる搬送コントローラに、ストッカー制御装置とＰＬＣとを直列的に接続し、これにＰＬＣプログラムのテストを行うテストプログラムを接続して構成したことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０３９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のシミュレーション装置はＰＬＣにパーソナルコンピュータを直列的に接続し、これにＰＬＣプログラムのテストを行うテストプログラムを接続して構成しているので、ＰＬＣ制御方法を把握した上で、テストプログラムを作成しなければならず、対象となる設備のシミュレーションの前に、このシミュレーション装置の動作確認を実施することが必要である。また、対象となる設備を十分に把握しないと実機に相当したテストプログラムを作ることができず、また実機が変わる毎にテストプログラムを作成する必要があり、多大な時間が必要であるなどの問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な設定でシミュレーション動作を実現できるとともに、高速で大容量、かつ連続的にシミュレーションができるとともに、大容量の動作結果を一括で表現でき、その結果を外部の媒体に保存できるシミュレーション装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るシミュレーション装置は、制御装置の動作をシミュレーションするシミュレーション装置において、対象となる上記制御装置と通信する機能を有する通信機構と、上記制御装置の内部情報を取込むデータ収集機構と、上記取込むデータを表示するモニタリング機構と、入出力の情報が定義される入出力設定表および上記入出力のロジックが設定される特徴量設定表に基づきシミュレーションの動作を制御するシミュレーション生成機構と、を具備する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、制御装置とプログラムレスで通信してデータを収集できるように構成し、動作ロジックを特徴量の設定により制御できるように構成したので、シミュレーション用のプログラムの作成を作成する必要がなくなる。また、プログラムを作成しなくてすむので、確認作業が必要なくなり、不良のなりシミュレーション装置を短時間で作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
【図３】リング式メモリでのデータを収集する手順を示すフローチャートの前半である。
【図４】リング式メモリでのデータを収集する手順を示すフローチャートの後半である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
【図６】モニタリング機構のモニタに表示された３次元グラフである。
【図７】この発明の実施の形態４に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
この発明の実施の形態１に係るシミュレータ２は、図示しない自動機械を制御するＰＬＣ１の動作をシミュレーションする。
シミュレータ２は、ＰＬＣ１とＵＳＢ接続するための通信機構３、通信機構３を介してＰＬＣ１内の情報を取込むデータ収集機構４、データ収集機構４で収集したデータや設定値を表示するモニタリング機構５、入出力設定表６と特徴量設定表７からシミュレータ２の動作を制御するシミュレーション生成機構８から構成される。
【００１３】
次に、シミュレータ２の動作について説明する。
ＰＬＣ１が制御する自動機械は複雑な構造であっても、機能で分解すると単純な構成要素、例えば、アクチュエータやモータ等に分解されることが多い。従って、ＰＬＣ１からの入出力が如何なる種類の構成要素に接続され、その構成要素が如何なる応答をするかをシミュレートすればよい。
【００１４】
自動機械を機能で分解するのに際し、制御の短軸動作に着目し、直線運動（往復動作）と回転運動の２種類に分類する。さらに、その短軸動作の特徴として動作速度、動作時間、加速度、変動、一次遅れ、二次遅れ、外乱、連動係数等の係数を定量的に与える。
入出力設定表６で、ＰＬＣ１のＩＯ（アドレス）と構成要素（位置検出センサ、バルブ等）を紐付ける。この紐付けにより、ＰＬＣ１の決められたアドレスがＯＮすることで、決められた信号が入力されたことを認識することができる。また、出力したい構成要素に対してどのアドレスをＯＮすればよいかが分かる。
なお、この入出力設定表６は、ＰＬＣ１の設計中に作成するデバイスー覧表と兼ねることができ、作業の効率化とミスの削減が可能となる。
【００１５】
次に、特徴量設定表７では、その構成要素の動作の特徴を具体的に表現する。
構成要素の動作は分解すれば、直線運動と回転運動の２種類に分けることができ、その組合せで複雑な動作を可能にしている。
シミュレータ２ではＰＬＣ１からの指令により、この２種類の運動に分解する。例えば、ローラーなら回転運動、シリンダーなら直線運動に分類する。
【００１６】
そして、その運動に関して特徴を加える。シリンダーの場合を例に取って説明する。
入出力設定表６に、シリンダーが伸びる方向と縮む方向へそれぞれ動作するときのＰＬＣ１のアドレス、シリンダーの動作を確認するセンサーのＰＬＣ１のアドレスを設定し、機器をＰＬＣ１内のアドレスに割付ける。
また、指令が届いてから動き出すまでの時間を一次遅れ時間、動き出してから定速度になるまでの時間を加速時間、シリンダーが動作する速度、２本のシリンダーが運動するときの速度への相互の影響を示す連動係数を特徴量として設定し、シミュレーション生成機構８はこの条件で返信する模擬動作を決定する。
ゆえに、通信機構３でＰＬＣ１からの信号を受信し、シミュレーション生成機構８で入出力設定表６と特徴量設定表７に基づきシリンダーの動作を模擬し、模擬した結果を通信機構３を経由してＰＬＣ１に返信する。同時に、データ収集機構４に入力した情報をモニタリング機構５に表示し、操作者に状況を提示する。
【００１７】
このように、入出力設定表６や特徴量設定表７といった、特にソフトウェア技術を認知していない技術者にも扱いやすいデータを変更することで、ソフトウェアを改変しなくても良いし、また改変しないので改変に伴う不具合を回避し、様々な自動機械を制御するＰＬＣ１をシミュレーション対象とすることができる。
また、シミュレーション対象自体の変更にも短時間で対応可能である。
また、通信においても設定表により通信機能を変更するので短時間で対応可能であり、且つ動作の状態をビジブルに提示できて人の判断を支援することができる。
また、特徴量設定表７では、特徴量を複数組み合わせることができることで、シミュレータ２の対象に限定されずにシミュレータ２を生成することができる。
【００１８】
実施の形態２．
上述の実施の形態１において、ＰＬＣ１は一般的にメモリ容量が少なく、内部に保存できる情報量が少ない。一方、通信機能を使って、ＰＬＣ１のメモリ情報を外部に取り出すには時間が長く掛かり、高速の監視には向いていないので、ＰＬＣ１の動作を高速で監視する場合、内部のメモリを使う必要があるが、わずかな時間分しか監視できない。
【００１９】
図２は、この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。図３、図４は、リング式メモリでのデータを収集する手順を示すフローチャートである。
この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置は、シミュレーション対象のＰＬＣ１内にリング式メモリ９を備えることが、この発明の実施の形態１に係るシミュレーション装置と異なり、それ以外は同様であり、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
【００２０】
ＰＬＣ１では、リング式メモリ９に高速にデータを保存し、所定量のデータが溜まった時点で一括してシミュレーション装置に送信する。リング式メモリ９には、数十個のアドレスで特定されるメモリ領域が設けられ、例えば、第１回目のデータ収集が実行されると、先頭のアドレスのメモリ領域に記憶され、第２回目のデータ収集が実行されると、先頭の次のアドレスのメモリ領域に記憶され、第３回目以降も同様に順次繰り下げたアドレスのメモリ領域に記憶する。そして、最後尾のアドレスのメモリ領域に記憶した後のデータ収集では先頭のアドレスのメモリ領域に上書きする。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置の動作について説明する。
ＰＬＣ１でデータ収集を開始するとリング式メモリ９に高速でデータが溜まっていく。このときに、１個ずつデータを送っていると、通信時間がかかってデータ収集時間に間に合わない。
しかし、所定量が溜まるまでは、通信を行わず、所定量が溜まった時点で、通信を開始する。と同時にデータ収集も継続する。通信が終わった時点では、データ収集が進みリング式メモリ９内にデータが溜まっているが、その量が所定量になるまでは、通信を再開しない。
次に、データ量が所定量に溜まると再度通信を行う。リング式メモリの最後尾に達したら、頭に戻す。
しかし、このとき、頭の部分は既に通信が終わっているためデータの欠落にはならない。
【００２２】
実施の形態２では、ＰＬＣ１の中に、リング式メモリ９を配置して、高速でリング式メモリ９に記憶し、所定の時間遅れを持たせて所定量のデータを通信することで、連続性を保つことができる。
このように、限られたメモリで高速かつ大容量の連続したデータの収集が可能となる。
大容量の連続したデータを収集できることでプログラムの動作を詳細に把握することができ、プログラムの評価を行うことができる。
【００２３】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。図６は、モニタリング機構のモニタに表示された３次元グラフである。
この発明の実施の形態３に係るシミュレーション装置は、この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置とモニタリング機構５Ａが異なり、それ以外は同様であり、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
上述の実施の形態２では、大容量のデータを入手することができるが、そのデータ全体を把握するのは困難である。
そこで、モニタリング機構５Ａは、図６に示すように、大容量のデータを３次元グラフとして表示する。データの種類を奥行き、時間の経過を横軸、データの変化量を縦軸にした３次元グラフを作成し、表示する。
【００２４】
このように３次元グラフを作業者に提示することで、大容量のデータを一目で把握できる。
なお、この情報は、設計値と結果を重ねたり、減算させたりすることで、さらに判別がしやすくなる。
また、縦軸の情報を色に変えて表現することで、２次元にデータを表現することができる。
例えば、ビットのＯＮ−ＯＦＦ信号の変化で良ければ、ＯＮ時に赤、ＯＦＦ時に緑として、２次元の表に色で提示することで、さらに判別がしやすくなる。
【００２５】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係るシミュレーション装置の構成を示す構成図である。
この発明の実施の形態４に係るシミュレーション装置は、この発明の実施の形態２に係るシミュレーション装置に保存機構１０を追加したことが異なり、それ以外は同様であり、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
保存機構１０は、入手したデータを媒体に追加保存する。
【００２６】
上述の実施形態２では、大容量の３次元データを入手することができるが、そのデータを表計算ソフト等で評価すると便利である。通常、データ収集中はファイル操作が出来ないが、分割した通信機能を利用して、ファイル保存についても、一括で行うことなく、順次行うことで、データ収集の終了を待たずにデータを利用することが可能になる。
この保存機構１０を利用して、収集途中のデータを利用してほぼリアルタイムにデータを評価することが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  制御装置（ＰＬＣ）、２  シミュレータ、３  通信機構、４  データ収集機構、５、５Ａ  モニタリング機構、６  入出力設定表、７  特徴量設定表、８  シミュレーション生成機構、９  リング式メモリ、１０  保存機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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