(57)【要約】【課題】複数モデルの生産を行う生産設備のシーケンス制御で、モデルごとの仕様の相違に対する設備運転上及び制御仕様の入力処理を簡易化すること。【解決手段】シーケンス制御装置は、外部から変数値の読み出しおよび書き込みが可能なプログラマブルコントローラＰＬＣ、データ通信装置、変数値の読み出しおよび書き込みを行うことによってＰＬＣを制御する管理コンピュータとを備える。そして、ＰＬＣのラダー図を「変数」表示の一般化ラダー図に置換え、判定条件処理および結果処理をパソコンで演算処理してＰＬＣに送信し、設定する。従って、モデルごとの詳細制御仕様の相違に対する入力処理（プログラム）を簡易化することができ、ＰＬＣのラダー図の生成も容易となる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から変数値の読み出しおよび書き込みが可能であり、被制御装置を制御するプログラマブルコントローラと、
前記プログラマブルコントローラと管理コンピュータとを接続するデータ通信装置と、
前記データ通信装置によって前記プログラマブルコントローラと接続され、前記プログラマブルコントローラから変数値を読み出して加工した結果をプログラマブルコントローラへ書き込むことによって前記プログラマブルコントローラに制御データを供給する管理コンピュータとを備えたことを特徴とするシーケンス制御装置。
【請求項２】
前記管理コンピュータは、
プログラマブルコントローラから変数値を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段によって読み出された変数値および予め設定されている制御情報に基づいて条件判断結果を求める条件判断結果生成手段と、
前記条件判断結果生成手段によって生成された条件判断結果情報をプログラマブルコントローラの変数値として書き込む書き込み手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のシーケンス制御装置。
【請求項３】
前記プログラマブルコントローラは、処理形式と処理内容を変数とする一般化ラダー図によってプログラムされ、
前記管理コンピュータは、前記変数と対応したプログラマブルコントローラの判断結果処理部の処理形式と処理内容の情報をデータベースとして保存することを特徴とする請求項１に記載のシーケンス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシーケンス制御装置およびシーケンス制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プログラマブルコントローラ（以下ＰＬＣと記す）と管理用パーソナルコンピュータをデータ通信装置を介して結合し、自動化設備の制御と管理を連携して行う設備制御・管理方式が普及している。このシステムでは、パーソナルコンピュータはデータ通信装置を介して制御用データをＰＬＣに設定することと制御特性データをＰＬＣから取得して生産管理データを作成する等の管理機能を分担し、ＰＬＣはラダー図から誘導されたプログラムによるシーケンス制御を行い、制御機能を分担している。
【０００３】
図７は、従来のＰＬＣにおけるプログラムであるラダー図を示す説明図である。ＰＬＣでのシーケンス制御は、図７に例示する３本のラダーから成るラダー図に示されたラダーごとの条件判断部で入力信号の状態の論理関係から制御動作の条件判断を行い、結果処理部では条件判断の結果、条件が成立していれば、処理形式に従って特定の出力信号の状態を設定する、あるいは特定のジャンプ先へジャンプする等の処理を行う。
【０００４】
ラダー図の条件判断に関係する入力信号要素及び結果処理部の処理形式、即ち出力信号の状態設定を行うかジャンプするか等の別、更に設定する出力信号名あるいはジャンプ先等のパラメータはすべて図７に示すように固定、換言すれば「固有名詞」で表されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同種製品の複数モデルの中から選択された１モデルの生産を多数のステップを経て順に行う生産設備のシーケンス制御においては、制御内容が全モデルに共通な共通ステップと、寸法、形状、詳細構造がモデルごとに異なるため、ラダー図の条件判断部及び結果処理部等の制御内容がモデルごとに異なる特異ステップとがある。
【０００６】
条件判断部の相違とは、条件判断部を構成する信号数、信号名及びそれらの論理関係の相違である。また、結果処理部の相違とは、処理形式、即ち出力信号の状態設定を行うか指定ステップへジャンプするかの別、及び設定するパラメータ、即ち出力信号名あるいはジャンプ先の相違である。
【０００７】
これらの相違に対して、選択されたモデルについての制御を的確に行う方法が例えば以下の２種類が考えられる。
第１の方法は、モデル毎に制御内容が異なる特異ステップごとに各モデルに対応するラダー図を作成し、選択されたモデルを識別して対応した制御を行う方法である。図８は、モデル数がＡ及びＢの２個の場合のラダー図のある特異ステップ（Ｎｏ２０）に関する例を示す説明図である。この場合、モデル数が多いほど１ステップに対するモデル対応ラダーの本数が多くなり、ラダー図全体が大規模かつ複雑になり、ラダー図作成のエラーにつながり易いという問題点があった。
【０００８】
また、ＰＬＣによる制御は、ラダー図の全ラインを毎回スキャンする原理になっているので、多数のモデルの内、生産対象となるのは常に１モデルなのに対して生産対象外の多数のモデルについても本来無用なスキャンを行わなければならず、制御のエラーにつながるという問題点もあった。
【０００９】
第２の方法は、ラダー図を簡素化し、無用なスキャンを避けるために、モデルごとにラダー図を用意し、生産対象モデルが変わる都度、ＰＬＣのモデル対応プログラムを入れ替える方法である。しかし、この方法においては、モデル変更の都度生産設備を停止し、ＰＬＣのプログラムを入れ替え、再起動するという時間的無駄を生じ、生産性の低下につながるという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決し、同種製品の複数モデルの生産を行う生産設備のシーケンス制御で、生産工程の複数の特異ステップにおいて、モデルごとの詳細制御仕様の相違に対する設備運転上及び制御仕様の入力処理を簡易化することにある。なお、関連する公知文献としては、例えば特開平０７−７２７８９号公報がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のシーケンス制御装置は、外部から変数値の読み出しおよび書き込みが可能であり、被制御装置を制御するＰＬＣと、前記ＰＬＣとコンピュータとを接続するデータ通信装置と、前記データ通信装置によって前記ＰＬＣと接続され、前記ＰＬＣから変数値の読み出しおよび書き込みを行うことによって前記ＰＬＣに制御データを供給する管理コンピュータとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ＰＬＣにおけるモデル毎に異なる処理が必要な特異ステップのラダー図を、特異モデル対応の「固有名詞」で表わした図７のようなラダー図の代わりに「変数」表示の図２のような一般化ラダー図に置換えることにより、ラダー図が全モデルに共通となる。そして、Ｘ１〜の判定条件と結果処理のＴ１〜及びＹ１〜がモデル毎に異なるので、これを各モデルに関するデータベースとしてパソコンに記憶させ、選択されたモデルについてパソコンで演算処理してＰＬＣに送信し、設定する。
【００１３】
従って、同種製品の複数モデルの生産を行う生産設備のシーケンス制御において、ＰＬＣとコンピュータとが共働して制御を行うことにより、モデルごとの詳細制御仕様の相違に対する設備運転上及び制御仕様の入力処理（プログラム）を簡易化することができ、また、ＰＬＣのラダー図の生成も容易となる。更に、ＰＬＣが無用なスキャンを行う必要がなくなり、ＰＬＣのプログラムを入れ替え、再起動するという時間的無駄を生じることもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のシーケンス制御装置を組立設備に適用したときのシステム構成例を示すブロック図である。システムは組立ロボット（１）、ＰＬＣ（２）、両者間で入出力信号の状態を通信する入出力インターフェース（３）、管理用コンピュータ（４）、管理用コンピュータとＰＬＣの間のデータ通信装置からなり、データ通信装置は、ＰＬＣ側に装備したリンク装置ボード（５）、管理用コンピュータ側に装備したリンクサポートボード（６）及び両者をつなぐケーブル（７）で構成する。
【００１５】
管理用コンピュータ（４）はＰＬＣ（２）とのデータ通信により生産開始及び終了の指示並びに生産モデルの指定等生産設備の管理を行うと共に、モデル別生産数量、組立所要時間等生産管理及び生産統計に関するデータを取得整理する生産管理機能と、選択された生産モデルに対する一般化ラダー図に関する制御データ供給機能とを持っている。
【００１６】
ＰＬＣ（２）は、選定された一般化ラダー図に対応してステップ番号１から順に各ステップを実行するが、次のステップ以外のステップにジャンプする場合もある。このときのジャンプ条件とジャンプ先は選択されたモデルによって異なる。本発明においては、ジャンプ条件とジャンプ先は各ステップ、モデルごとにデータベースとして管理用コンピュータの制御データ供給機能に付属のデータとして記憶されており、後述する方法によってＰＬＣに制御データを供給する。
【００１７】
データ通信装置は管理用コンピュータ（４）がＰＬＣ（２）のパラメータが記憶されているデータ領域からデータを読み出しおよび書き込みができる機能を提供する。データ通信装置としては、例えばオムロン（登録商標）の「コントローラリンク」（商品名）を使用可能である。
このデータ通信装置においては、管理用コンピュータ及びＰＬＣに実装された各ボードによってそれぞれのメモリのデータ領域へのアクセスが可能であり、パラメータデータの読書きができる。データはケーブルを介して相手のボードに伝送される。
【００１８】
管理用コンピュータはＰＬＣのデータ領域の入力側のデータを読込んで演算処理し、結果をＰＬＣのデータ領域の出力側へ書き込む。従って、演算処理はデータ通信によって中断されることはなく、ＰＬＣの動作はデータ通信装置がないときと同じであり、単に読込む入力データがデータ通信によって変動するだけである。
【００１９】
図２は、本発明の一般化ラダー図を示す説明図である。ラダー図を煩雑化する原因となっている既述のラダー図の「固有名詞」による表現に代わってラダー図の因子を「変数」で表してラダー図を一般化する。図８に示す２個のモデルに対するラダー図は、１モデルがｎ本のラダーで構成されているとき、各ラダーの条件判断結果をＸｉ、結果処理形式をＴｉ、結果処理パラメータをＹｉ等の変数で表すと、変数を用いて表した一般化ラダー図は図２のようになる。
【００２０】
図８の２個のモデルに対応するラダーはそれぞれ変数で表して一般化したラダー図にモデル固有の変数値を代入した特殊な場合となる。従って、特異ステップについてはモデル数の如何に関わらず、唯１組のラダー図で表現できる。即ち図８は図２に置換えられる。本発明においては、特異ステップを図２に示すようなラダー図としてプログラムしておく。
【００２１】
各ラダーの条件判断結果Ｘｉは、モデルごとに固有の入力信号とその論理関係で決定され、結果処理形式Ｔｉ及び結果処理パラメータＹｉはそれぞれモデルごとに固定した固有名詞となっているので、これらを管理用コンピュータのモデル対応データベースに記憶しておく。
【００２２】
図２の入力条件判定結果Ｘｉは、等価ラダー図としてモデルＡ及びＢについてそれぞれ図１０のように表わされ、管理用コンピュータでのデータベースによるＸｉの値の算出は、図１０のラダー図でＸｉの値を算出することと等価である。
【００２３】
上記等価ラダー図による条件判定に必要な入力信号の状態は、ＰＬＣのデータ領域に記憶され、管理用コンピュータ側からデータ通信装置を介して読取ることができ、読取ったデータによりＸｉの値を算出後、データ通信装置を介して結果処理変数、Ｔｉ，Ｙｉの値と共にＰＬＣのデータ領域に一般化ラダー図の変数の値として書込む。ＰＬＣはこれらの値をそのデータ領域から読取り、一般化ラダー図の演算処理をして制御を行う。
【００２４】
図４は、本発明の条件判断等の処理に使用する表を示す説明図である。また、図５は、本発明の条件判断等の処理に使用する演算式を示す説明図である。本発明のデータベースの形として、条件判断部については図４に示すような入力信号状態に対する条件判断結果Ｘｉの表から検索する方式、あるいは図５に示すような入力信号状態に対する条件判断結果Ｘｉに関するブール代数式から算出する方式のどちらでも良い。
図６は、本発明の出力処理に使用する表を示す説明図である。データベースの結果処理部のパラメータは、図６に示すようなデータベースのデータ表から検索される。
【００２５】
図３は、本発明のシステムにおける管理コンピュータの処理を示すフローチャートである。ステップ（Ａ）においては、モデル番号の初期値等が設定される。ステップ（Ｂ）においては、ＰＬＣのデータ領域からステップ番号を読み出すことにより取得する。ステップ（Ｃ）においては、ステップ（Ｂ）において取得したステップ番号が直前の生産サイクルから変化したか否かが判定され、結果が否定の場合にはステップ（Ｂ）に戻るが、肯定の場合にはステップ（Ｊ）に移行する。
【００２６】
ステップ（Ｊ）においては、前回処理したステップにおいて管理コンピュータからＰＬＣのデータ領域に書き込まれたパラメータＸｉにゼロを書き込むことによってＸｉを全てクリアする。
【００２７】
ステップ（Ｄ）においては、ステップ番号が１であるか否かが判定され、判定結果が肯定の場合にはステップ（Ｅ）に移行して、これから生産すべき対象モデルのモデル番号を設定する。モデル番号情報は、例えば生産計画に従い、１日に生産すべきモデル番号および台数情報を予め入力しておき、当該情報に基づき順にモデル番号を設定していく方式でもよいし、モデル番号を切り替える場合にのみオペレーターが手動でモデル番号の入力操作を行うようにし、操作しなければ前サイクルで生産したモデル番号と同じモデルについて処理を繰り返すようにしてもよい。
【００２８】
ステップ（Ｆ）においては、モデル毎に処理の異なる特異ステップか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはステップ（Ｂ）に移行するが、肯定の場合にはステップ（Ｇ）に移行する。特異ステップに対応するステップ（Ｇ）においては、モデルに対応した一般化ラダー図の条件判断に必要な入力信号の状態をＰＬＣのデータ領域から読み出すことにより取得する。
【００２９】
ステップ（Ｈ）においては、ＰＬＣから取得した入力信号の状態をパラメータとして条件判断結果Ｘｉを各ラダーについて予め登録されている演算式により算出するか、あるいはデータベースから読み出す。このために、コンピュータには演算式あるいは結果データを登録したデータベースを予め構築（プログラム）しておく。
ステップ（Ｉ）においては、判断結果Ｘｉと結果処理のパラメータＴｉ及びＹｉをＰＬＣに送信してＰＬＣのデータ領域に書き込むことにより、パラメータ値が更新され、ステップＢに戻る。
【００３０】
上記操作により、あるステップ（例えばステップ２０）を終了して他のステップ（例えばステップ２５）へジャンプした場合、ＰＬＣのステップ番号情報が２５となった段階で前特異ステップ（２０）のＸ１〜はすべて”０”にリセットされる。従って、ある特異ステップについて開始するときにはＸ１〜はすべて”０”となっているので、管理用コンピュータからデータベースに基いた制御データが供給されるまでは、条件判定結果の処理は実行されず、前サイクルの制御データによってＰＬＣが暴走することを防いでいる。
【００３１】
次に、ＰＬＣの処理について説明する。ＰＬＣの処理は、特異ステップの処理プログラムが図２に示すラダー図のように変更される以外は従来と同じである。特異ステップの場合には、ラダー図は図２のようにステップ番号以外のパラメータはすべて「変数」で表わされ、条件判定結果Ｘ１〜は制御開始時にすべて”０”に初期化されている。
【００３２】
図９は、特定ステップ毎のラダー図を更に一般化したラダー図を示す説明図である。図２は例えばステップ番号２０についての一般化であるが、ＰＬＣでのデータ処理プログラムをステップ毎ではなく、全特異ステップに共通にするために、図９のように一般化ラダー図の更なる一般化を行う。ＰＬＣでは全ステップの最大ラダー本数のラダーから成るラダー図を扱い、ステップ番号ｍのラダー本数ｎを各特異ステップ毎のデータとしてコンピュータのデータベースに保存する。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、変数表示による一般化ラダー図の導入によってラダー図を全モデルに共通化することによりラダー図の大規模化、煩雑化を避けられるという効果がある。また、ラダー図の共通化により、制御実行時に生産対象外のモデルについての無用なスキャンニングを回避できるという効果もある。更に、生産対象モデルの条件判断部並びに結果処理部の変化に対しては、対応データベースの変更のみで対応できるので、生産設備の操作員は設備の停止やプログラムの入替等の操作を必要とせず、生産性の低下を防止できる。また、データベースの変更は、ラダー図を作成できない制御の非専門家でも容易に対処できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシーケンス制御装置のシステム構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一般化ラダー図を示す説明図である。
【図３】本発明のシステムにおける管理コンピュータの処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の条件判断等の処理に使用する表を示す説明図である。
【図５】本発明の条件判断等の処理に使用する演算式を示す説明図である。
【図６】本発明の出力処理に使用する表を示す説明図である。
【図７】従来のラダー図を示す説明図である。
【図８】モデル数が２個の場合のラダー図の例を示す説明図である。
【図９】一般化ラダー図を更に一般化したラダー図を示す説明図である。
【図１０】本発明による制御と等価なラダー図を示す説明図である。
【符号の説明】
１…組み立てロボット、２…プログラマブルコントローラ、３…入出力インターフェイス回路、４…管理用コンピュータ、５…リンク装置ボード、６…リンクサポートボード、７…ケーブル
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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