(57)【要約】【課題】ＰＬＣ機能とＨＭＩ機能とを備えた制御装置においてその保守性、安全性の向上と、ＰＬＣ機能の応答性、高速性の向上を図る。【解決手段】ＰＬＣ機能を有したＣＰＵ内蔵のＰＬＣ機能モジュール１２とこのＰＬＣ機能モジュール１２により制御される外部機器の状況表示や操作制御のＨＭＩ機能を有したＣＰＵ内蔵のＨＭＩ機能モジュール１８とを相互にＰＬＣバスを介して分離可能に接続しかつ相互のＣＰＵを非同期独立に動作可能にすると共にＰＬＣバス経由で相互に通信可能とした構成。【選択図】図１
2008171055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵ＣＰＵにより少なくとも表示、操作の処理を周期的に実行するＨＭＩ機能モジュールと、
このＨＭＩ機能モジュールに対して、内蔵ＣＰＵにより少なくともロジック処理を周期的に実行するＰＬＣ機能モジュールを接続するためのＰＬＣバスと、
を備えた、ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
上記ＰＬＣバスにＰＬＣ機能モジュールが接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
上記両モジュールそれぞれの内蔵ＣＰＵは、上記ＰＬＣバスで相互に分離することが可能になっている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
上記両モジュールそれぞれの内蔵ＣＰＵは、互いに非同期独立に上記処理を実行可能することが可能になっている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
上記両モジュールそれぞれは、それぞれの内蔵ＣＰＵにより、上記ＰＬＣバスを通じて上記周期内で互いに通信して情報の授受を実行可能になっている、ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
上記ＰＬＣ機能モジュールはリモートＩ／Ｏの拡充が可能なネットワークインターフェースを備える、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項７】
上記ＨＭＩ機能モジュールは、上記ＰＬＣ機能モジュールを分離可能に装着することが可能なＰＬＣバススロットを備える、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラマブル表示器やパネルコンピュータ等のＨＭＩ（ヒューマンマシーンインターフェース）機能を有する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場設備等の外部機器の制御にＰＬＣが用いられている。ＰＬＣは、ＣＰＵとメモリとを内蔵したＦＡ（ファクトリーオートメーション）制御装置であり、制御盤や操作盤等に設置した各種の入力用外部機器（センサやスイッチなど）からの入力信号を取り込み、所定のシーケンスプログラム条件で各種出力用外部機器（電磁弁やモータ、表示灯など）を制御するものである（特許文献１）。
【０００３】
ＰＬＣはシーケンスプログラムを演算実行することによりＰＬＣに接続される外部機器のシーケンス制御を行うようになっている。ＰＬＣはそれ自体および外部機器の状態を常に監視し、これら機器のデータを収集し、内部メモリに格納する。
【０００４】
一方、プログラマブル表示器は、ＨＭＩ機器として、ＲＳ２３２Ｃなどのシリアル通信ケーブルによって接続され、相互にデータの通信が可能とされるＰＬＣを通じて外部機器の状況を表示するとともにＰＬＣを通じて外部機器を操作することができるようになっている（特許文献１）。なお、ＨＭＩ機能を備えたＨＭＩ機器にはパネルコンピュータ等も含まれる。
【０００５】
このようなＰＬＣとＨＭＩ機器であるプログラマブル表示器には外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等からシーケンスプログラムと表示プログラムがインストールされる。 シーケンスプログラムは一般にラダー言語、Ｃ言語、アセンブラ言語等が用いられる。またプログラマブル表示器ではタッチパネル画面に外部機器を操作するための操作部品を表示しユーザは表示器に表示されている操作部品を操作して外部機器を操作することができるようになって、外部機器とユーザとのインタフェースを形成するＨＭＩ機器となる。このようなＰＬＣとプログラマブル表示器それぞれをＰＬＣ機能部とＨＭＩ機能部として両機能を共に備え、内部の１ＣＰＵにより制御可能とした制御装置も開発されてきている（特許文献２，３）。
【特許文献１】特開２００５−３３９４３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０２６６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＰＬＣ機能部とＨＭＩ機能部とを１ＣＰＵで制御する場合、そのＣＰＵには処理能力が高い高性能なＣＰＵの搭載が必要である。
【０００７】
加えて、ＰＬＣ機能部とＨＭＩ機能部とが構造上一体化されているので、内部の何処かに不具合が発生した場合では装置全体に影響が及んでしまい保守性、安全性が低くなる。
【０００８】
また、ＰＬＣ機能部とＨＭＩ機能部とを１ＣＰＵで制御する場合、ＰＬＣ機能とＨＭＩ機能とを１つの演算周期上で同期処理する必要が生じて、特に応答性、高速性が必要とされるＰＬＣ機能部の効率が著しく低下し、さらに、Ｉ／Ｏの拡張が必要な場合、ＨＭＩ機能に影響し、画面表示の安定性が低下する、等の課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による制御装置は、内蔵ＣＰＵにより少なくとも表示、操作の処理を周期的に実行するＨＭＩ機能モジュールと、このＨＭＩ機能モジュールに対して、内蔵ＣＰＵにより少なくともロジック処理を周期的に実行するＰＬＣ機能モジュールを接続するためのＰＬＣバスとを具備したことを特徴とするものである。
【００１０】
この制御装置は、その名称に限定されない。
【００１１】
ＰＬＣ機能は、制御システムにおいて外部機器を所定のシーケンスプログラムに従い制御を行うことができる機能であり、また、ＨＭＩ機能は制御システムにおいてユーザが表示、操作、等の制御を行うことができる機能を言う。
【００１２】
本発明ではＰＬＣバスに当初からＰＬＣ機能モジュールを接続することができ、また、オプションで後からＰＬＣバスにＰＬＣ機能モジュールを接続することができる。
【００１３】
本発明では、両モジュールそれぞれが内蔵ＣＰＵを有するのでそれぞれのモジュールには処理能力が高い高性能なＣＰＵの搭載が必要性が低減する。
【００１４】
本発明では、両モジュールそれぞれの内蔵ＣＰＵでそれぞれＨＭＩとＰＬＣの機能を制御するので、両モジュール内部の何処かに不具合が発生してもその不具合の影響は不具合が発生したモジュールに止まらせることができその保守性、保全性が向上する。
【００１５】
本発明では、それぞれのモジュールでＰＬＣ機能とＨＭＩ機能を制御することができるのでＰＬＣ機能の応答性、高速性を向上することができる。
【００１６】
本発明では、両モジュールそれぞれの内蔵ＣＰＵが互いに非同期独立に上記処理を実行可能することが可能であるため、ＰＬＣ機能モジュールの内蔵ＣＰＵの演算処理の負担が軽くなり、ＰＬＣ機能の応答性が向上する。
【００１７】
本発明では、上記両モジュールそれぞれは、それぞれの内蔵ＣＰＵにより、上記ＰＬＣバスを通じて上記周期内で互いに通信してＨＭＩ機能モジュールの表示情報の授受を実行することが可能である。
【００１８】
本発明では、ＰＬＣ機能モジュールにリモートＩ／Ｏの拡充が可能なネットワークインターフェースを設けた場合、ＰＬＣ機能モジュール側でそのＩ／Ｏの拡張に対処できる結果、Ｉ／Ｏの拡張でＨＭＩ機能モジュールにおけるＨＭＩ機能に影響しなくなり、ＨＭＩ機能モジュールにおける画面表示の安定性を向上させることができるようになる。
【００１９】
本発明では、上記ＨＭＩ機能モジュールは、上記ＰＬＣ機能モジュールを分離可能に装着することが可能なＰＬＣバススロットを設けた場合、ＨＭＩ機能モジュールにＰＬＣ機能モジュールのＰＬＣバススロットに装着するだけで、ＰＬＣ機能モジュールをＨＭＩ機能モジュールに電気的、機械的に接続することができるようになる。また、ＰＬＣ機能モジュールをＨＭＩ機能モジュールのＰＬＣバススロットに搭載して通信可能に接続するのでこれらモジュール間で従来通信に使用していたようなシリアル通信ケーブルが不要になり、省配線が可能になる。
【００２０】
なお、本発明の制御装置は、その背面に、上記ＰＬＣ機能モジュールを分離・装着することが可能なＰＬＣバススロットを備えたプログラマブル表示器と称することができる。
【００２１】
なお、本発明の制御装置は、その背面のＰＬＣバススロットに上記ＰＬＣ機能モジュールが分離可能に装着されているプログラマブル表示器と称することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、内蔵ＣＰＵにより少なくとも表示、操作の処理を周期的に実行するＨＭＩ機能モジュールと、このＨＭＩ機能モジュールに対して、内蔵ＣＰＵにより少なくともロジック処理を周期的に実行するＰＬＣ機能モジュールを接続するためのＰＬＣバスとを備えた制御装置であるので、このＰＬＣバスにＰＬＣ機能モジュールを接続した場合、上記両モジュールそれぞれの内蔵ＣＰＵは、上記ＰＬＣバスで相互に分離することが可能であり、その保守性、安全性の向上と、ＰＬＣ機能の応答性、高速性の向上等が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を説明すると、図１を参照して、実施の形態の制御装置１０は、ＰＬＣ機能モジュール１２と、このＰＬＣ機能モジュール１２の装着が可能な拡張モジュールアダプタ１４と、この拡張モジュールアダプタ１４の装着が可能なＰＬＣバススロット１６を備えたＨＭＩ機能モジュール１８と、を備える。
【００２４】
ＨＭＩ機能モジュール１８は、プログラマブル表示器とし、ＰＬＣ機能モジュール１２はＰＬＣとして、この制御装置１０は、分離可能なＰＬＣ付きプログラマブル表示器と称することもできる。
【００２５】
このＨＭＩ機能モジュール１８のＰＬＣバススロット１６には、ＰＬＣ機能モジュールを装着した拡張モジュールアダプタ１４が装着されることにより、ＰＬＣ機能モジュール１２はＨＭＩ機能モジュール１８にバス接続されるようになっている。
【００２６】
ＰＬＣ機能モジュール１２、拡張モジュールアダプタ１４、ＰＬＣバススロット１６それぞれには上記装着で相互に電気的に接続する図示略のコネクタを内蔵している。
【００２７】
このコネクタの詳細は略する。
【００２８】
ＨＭＩ機能モジュール１８には図示略の電源装置が内蔵されており、ＰＬＣ機能モジュール１２は、ＨＭＩ機能モジュール１８にバス接続されることにより、ＨＭＩ機能モジュール１８の電源装置から電源の供給を受けることができる。
【００２９】
この場合、ＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８それぞれに電源装置を装備してもよい。両モジュール１２，１８に電源装置を装備することにより、一方に不具合があっても、他方には該一方側からの電源装置の供給の支障を受けることがないから、その分、上記不具合の影響を軽減することができる。
【００３０】
拡張モジュールアダプタ１４には図示略の他の拡張モジュールを装着可能としてもよい。この拡張モジュールとしては例えばメモリカードモジュール、等がある。
【００３１】
また、ＨＭＩ機能モジュール１８は、図示を略するが、シリアルポート、音声入出力ポート、ＵＳＢポート、等を備える。また、ＰＬＣバススロット１６に拡張モジュールアダプタが装着されない場合、カバーが装着可能になっている。
【００３２】
図１（ａ）では、ＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８とが電気的かつ機械的に分離されている状態を示し、図１（ｂ）はＰＬＣ機能モジュール１２が拡張モジュールアダプタ１４に収納され、この拡張モジュールアダプタ１４がＨＭＩ機能モジュール１８のＰＬＣバススロット１６に装着されることにより、ＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８とが電気的かつ機械的に接続された状態を示している。
【００３３】
ＰＬＣ機能モジュール１２は、図示を略するが、拡張モジュールアダプタ１４を介さず直接、ＨＭＩ機能モジュール１８に設けたＰＬＣバススロット１６に装着可能としてもよい。
【００３４】
また、実施の形態ではＰＬＣ機能モジュール１２は、ＨＭＩ機能モジュール１８にオプション的に装着される形態であるが、両者を対等な関係で相互に分離、接続可能な形態としてもよい。
【００３５】
本発明はその分離の形態に特に限定されない。
【００３６】
すなわち、当初からＰＬＣ機能モジュール１２をＨＭＩ機能モジュール１８に分離可能に組み込む態様と、ユーザの要望等に応じてオプション的にＰＬＣ機能モジュール１２をＨＭＩ機能モジュール１８に装着する態様としてもよい。
【００３７】
図２はＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８の概略ブロック図を示す。
【００３８】
ＰＬＣ機能モジュール１２は、ＣＰＵ１２ａ、メモリ１２ｂ、通信ＩＦ（バスインターフェース）１２ｃ、Ｉ／Ｏドライバ１２ｄ、ローカルＩ／Ｏ１２ｅ、リモートＩ／Ｏ接続用のネットワークＩＦ１２ｆ、を備え、これらは相互にバス接続されている。
【００３９】
ＰＬＣ機能モジュール１２は、メモリ１２ｂに格納されている制御シーケンスに従いローカルＩ／Ｏ１２ｅ等に接続されている入力用外部機器から入力される信号に基づいて出力用外部機器に与える制御データの演算処理を行うと共に、通信ＩＦ１２ｃを介してＨＭＩ機能モジュール１８と通信することが可能になっている。
【００４０】
入力用外部機器としては、センサ（温度センサ、光センサなど）、スイッチ（押ボタンスイッチ、リミットスイッチ、圧力スイッチなど）のような機器が用いられる。
【００４１】
出力用外部機器としては、アクチュエータ、リレー、電磁弁、などが用いられる。これらの入力用外部機器および出力用外部機器は、製造ラインなどの所要各部に配置される。
【００４２】
ＨＭＩ機能モジュール１８はＣＰＵ１８ａ、メモリ１８ｂ、液晶表示部１８ｃ、入力部１８ｄ、通信ＩＦ（バスＩＦ）１８ｅ、等を備え、これらは相互にバス接続されている。ＨＭＩ機能モジュール１８は、メモリ１８ｂに格納する表示プログラムに従いＣＰＵ１８ａが各部の動作を制御している。
【００４３】
ＨＭＩ機能モジュール１８の入力部１８ｄはタッチパネル式になっていて液晶表示部１８ｃのユーザ画面上の外部機器等に対応したＨＭＩ部品を操作することにより、ＰＬＣ機能モジュール１２を制御して入力用や出力用の外部機器を制御することができるようになっている。
【００４４】
そしてＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８とは、互いの通信ＩＦ１２ｃ、１８ｅを介して、ＰＬＣバス２０で接続されており、両モジュール１２，１８間の通信はこのＰＬＣバス２０を介して行うことができるようになっている。
【００４５】
図２ではＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８とがＰＬＣバス２０で接続されているが、この接続状態は、図１（ａ）で示すように、ＨＭＩ機能モジュール１８のＰＬＣバススロットにＰＬＣ機能モジュール１２が装着されている状態である。
【００４６】
ここでＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８それぞれにＣＰＵ１２ａ，１８ａ（ＭＰＵを含む）を搭載してそれぞれが独立してＰＬＣ機能とＨＭＩ機能とを制御することができるようになっているから、これらモジュール１２，１８に搭載するＣＰＵ１２ａ，１８ａとしては処理能力が高い高性能なＣＰＵを搭載する必要性が低減する。
【００４７】
また、ＰＬＣ機能とＨＭＩ機能をそれぞれのモジュール１２，１８に内蔵したＣＰＵ１２ａ，１８ａで制御するので、両モジュール１２，１８内部の何処かに不具合が発生した場合ではその不具合の影響は不具合が発生したモジュールに止まらせることができその保守性、保全性が向上する。
【００４８】
さらに、ＰＬＣ機能モジュール１２ではそのＰＬＣ機能として、図３（ａ）の円周１周を１スキャン周期とし、該円周上に示す矢印の向きにスタート（ＳＴＡＲＴ）し、予め登録しているシーケンスプログラムに従い、Ｉ／Ｏドライバからの入力、通信サービス、Ｉ／Ｏドライバへの出力、ロジック（演算）処理を周期的（サイクリック）に実行し、高応答性を要求するＰＬＣ機能で待ち時間が無いロジック処理が可能となっている。この円周１サイクルを実行するのに要する時間をスキャンタイム（演算周期）と称する。上記通信サービスにＨＭＩ機能モジュール１８との通信サービスを含む。この通信サービスはパケット通信である。
【００４９】
ＨＭＩ機能モジュール１８ではそのＨＭＩ機能として、図３（ｂ）の円周１周を１スキャン周期とし、該円周上に示す矢印の向きにスタート（ＳＴＡＲＴ）し、制御プログラムに従い、表示、操作処理、通信サービス処理を周期的に実行するようになっている。この通信サービスにＰＬＣ機能モジュール１２との通信サービスを含む。この通信サービスはパケット通信である。
【００５０】
そして、ＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８との通信はそれぞれの図３（ａ）、図３（ｂ）で示すスキャン内の通信サービスでＰＬＣバス２０を通じて高速に通信することができるので、それぞれのモジュール１２，１８は互いに非同期独立して自身の機能の制御を行うことができ、ＰＬＣ機能モジュール１２におけるＰＬＣ機能の応答性、高速性が飛躍的に向上する。上記通信の方式は特に限定しない。その通信手順の説明は略する。
【００５１】
また、Ｉ／Ｏの拡張が必要な場合、図４で示すように、ＰＬＣ機能モジュール１２のネットワークＩＦ１２ｆにＰＬＣのリアルタイム分散処理を可能とするＣＵｎｅｔ（システムネットワーク）等を構成するリモートＩ／Ｏ２４をマルチドロップ形式で通信ケーブル２２で接続しそのＩ／Ｏ拡張に対処できる。
【００５２】
その結果、Ｉ／Ｏの拡張でＨＭＩ機能モジュール１８におけるＨＭＩ機能に影響しなくなり、ＨＭＩ機能モジュール１８における画面表示の安定性を向上させることができるようになる。
【００５３】
以上説明したように本実施の形態では、ＰＬＣ機能モジュール１２と、ＨＭＩ機能モジュール１８それぞれにＣＰＵ１２ａ，１８ａを搭載してそれぞれが独立してＰＬＣ機能とＨＭＩ機能とを制御することができるので、両モジュール１２，１８内部の何処かに不具合が発生してもＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８を分離することができることにより、不具合発生部の保守が特定化可能となりその保全性を大きく向上させることができる。
【００５４】
また両モジュール１２，１８のいずれかに不具合が発生しても、それぞれのＣＰＵ１２ａ，１８ａは独立化しているので、その不具合が当該装置を用いた制御システム全体の停止（システムダウン）に波及することを有効に防止することができると共に当該不具合発生時にはシステム全体を安全側へ制御を移行させることが可能となり、装置としての安全性を大きく向上させることができる。
【００５５】
さらに、ＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８はそれぞれＰＬＣ機能とＨＭＩ機能の制御を互いに非同期独立制御することができるので、ＨＭＩ機能モジュール１８で管理する表示情報の授受を特定のタイミングで処理することによりＰＬＣ機能モジュール１２のＣＰＵ１２ａの演算処理に負担をかけずに済むからＰＬＣ機能の応答性、高速性を向上し、当該制御装置１０を用いる制御システムの効率をアップすることができる。
【００５６】
さらには、Ｉ／Ｏの拡張が必要な場合、ＰＬＣ機能モジュール１２側でそのＩ／Ｏの拡張に対処できる結果、Ｉ／Ｏの拡張でＨＭＩ機能モジュール１８におけるＨＭＩ機能に対する影響を抑制し、ＨＭＩ機能モジュール１８における画面表示の安定性を向上させることができるようになる。
【００５７】
また、画面編集用のパーソナルコンピュータとプログラム編集用のパーソナルコンピュータを同一の通信経路であるＰＬＣバス２０で利用することができるので、上記パーソナルコンピュータをＨＭＩ機能モジュール１８の通信ＩＦ１８ｅに接続し、このパーソナルコンピュータからＨＭＩ機能モジュール１８の表示部１８ｃの表示画面を編集することができ、このＨＭＩ機能モジュール１８を経由してＰＬＣ機能モジュール１２のシーケンスプログラムの編集も可能である。また、１台のパーソナルコンピュータでＰＬＣ機能モジュール１２とＨＭＩ機能モジュール１８の双方の保守管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る制御装置を分解した状態で示す図、図１（ｂ）は同制御装置を組立てた状態で示す図である。
【図２】図２は制御装置の概略ブロック図である。
【図３】図３（ａ）は制御装置のＰＬＣ機能モジュールの１スキャンを示す図、図３（ｂ）は同制御装置のＨＭＩ機能モジュールの１スキャンを示す図である。
【図４】図４はＰＬＣ機能モジュールにリモートＩ／Ｏを接続した制御装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  制御装置
１２  ＰＬＣ機能モジュール
１４  拡張モジュールアダプタ
１６  ＰＬＣバススロット
１８  ＨＭＩ機能モジュール
【図１】
2008171055.tif 000003
【図２】
2008171055.tif 000004
【図３】
2008171055.tif 000005
【図４】
2008171055.tif 000006