JPH11119810A - パソコンとシーケンサを用いた制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御対象からの入出力をシーケンサを介して
コンピュータで行なうことによりインターフェースの問
題の解決を図り、シーケンサで行なう処理を簡単なもの
とし処理速度の高速度化を図り、シーケンサとコンピュ
ータ間の通信をパラレル伝送とし通信速度の高速化を図
り、シーケンサとコンピュータで使用するソフトを構造
化言語で表しメーカーが異なっても使える用にし、ソフ
トのブロック化、標準化を図る。 【解決手段】 パーソナルコンピュータ１とシーケンサ
７の一方の入力部２を他方の出力部８に接続し一方の出
力部３を他方の入力部１０に接続し、さらにシーケンサ
７の入力部１１には制御対象１５，１６の状態を表す状
態量を入力し出力部９は制御対象１５，１６へ接続され
ているパソコン１とシーケンサ７を用いた制御装置であ
って、シーケンサ７に入力された状態量はパーソナルコ
ンピュータ１に伝送され、パーソナルコンピュータ１か
ら制御指令がシーケンサ７の出力部９を通して制御対象
１５，１６に伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータとシーケンサを用いて制御対象を制御する制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シーケンサはシーケンス回路（ラダー回
路）をソフトウェアで実現する装置である。従来のリレ
ーと配線による回路に代って内部メモリに書き込まれた
プログラムによりラダー図の処理を行なう。回路の変更
時に配線変更が不要で、プログラムをキー操作で変更す
るのみで容易に対処できるなどの理由から、生産設備の
制御用として急速に普及している。例えば、クレーンの
自動運転制御等でも入出力、制御、演算等全てシーケン
サのラダーソフトで行われている。

【０００３】コンピュータによるクレーンの自動運転制
御も行われており、入出力、制御、演算等全てコンピュ
ータのアセンブラ、Ｃ言語等のソフトで行なう。コンピ
ュータはパーソナルコンピュータ（以下パソコンと呼
ぶ）、ワンボード等を使用する。なお、シーケンサとコ
ンピュータとの組み合わせも行われており、クレーンの
制御はシーケンサで行われ、在庫管理、画像処理等がパ
ソコンで処理されている。シーケンサとパソコン間の通
信は、ＲＳ−２３２Ｃによるシリアル伝送で行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）シーケンサのみの場合、高度の演算処理を行なう
ためには、ラダープログラムの容量が大となり、プログ
ラム量に限界がある。また演算処理を多くすると処理速
度が極端に遅くなり、命令語の無い演算も多い。画像処
理、ＡＩ（人工知能）処理は不可能に近い。ラダーソフ
トはメーカーにより異なり、伝送系もソフトが異なり、
かつＣ言語のような構造化言語でないため、ブロック
化、標準化が困難である。 （２）コンピュータのみの場合、専用のインタフェース
が少なく、リアルタイム高速処理をするソフトは、シー
ケンサのラダーソフトに比べ製作が困難で時間もかか
る。 （３）シーケンサとコンピュータとの組み合わせの場
合、シーケンサとパソコン間の伝送が必要となり、ＲＳ
−２３２Ｃによるシリアル伝送では通信速度が遅く、リ
アルタイム処理が困難であり、さらにメーカーにより通
信ソフトが異なる。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、制御対象からの入出力をシーケンサを介してコ
ンピュータで行なうことによりインターフェースの問題
の解決を図り、シーケンサで行なう処理を単純なものと
し処理速度の高速度化を図り、シーケンサとコンピュー
タ間の通信をパラレル伝送とし通信速度の高速化を図
り、シーケンサとコンピュータで使用するソフトを構造
化言語で表しメーカーが異なっても使える用にし、ソフ
トのブロック化、標準化を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、パーソナルコンピュータとシー
ケンサの一方の入力部を他方の出力部に接続し一方の出
力部を他方の入力部に接続し、さらにシーケンサの入力
部には制御対象の状態を表す状態量を入力し出力部は制
御対象へ接続されているパソコンとシーケンサを用いた
制御装置であって、シーケンサに入力された状態量はパ
ーソナルコンピュータに伝送され、パーソナルコンピュ
ータから制御指令がシーケンサの出力部を通して制御対
象に伝送される。

【０００７】パーソナルコンピュータの入力部にシーケ
ンサの出力部を接続し、出力部にシーケンサの入力部を
接続し、シーケンサに制御対象からの入出力を接続する
ことにより、シーケンサはパーソナルコンピュータのイ
ンターフェースとしての働きもすることになり、パーソ
ナルコンピュータのインターフェースの問題は解決され
る。

【０００８】請求項２の発明は、前記パーソナルコンピ
ュータは制御対象の状態量の１つのカウント値を目標カ
ウント値としてシーケンサに指示し、シーケンサは入力
した状態量のカウントデータをカウントし、目標カウン
ト値になったときパーソナルコンピュータに報告する
と、パーソナルコンピュータはこの報告に基づき制御指
令をシーケンサの出力部を通して制御対象に伝達する。

【０００９】制御対象の速度とか移動量などの状態量と
してパルス数をカウントして検出する場合が多い。この
ような単純な処理はシーケンサで行い、より高度な演算
処理や判定処理などパーソナルコンピュータで行なうこ
とにより、全体として処理の高速化を実現することがで
きる。このようにそれぞれが得意の処理を行なうように
することによりシーケンサとパーソナルコンピュータの
ユニット構成を最小数とすることができる。つまりシー
ケンサは本体と入出力ユニットのみとなり、パーソナル
コンピュータは本体と入出力ユニットのみとなる。

【００１０】請求項３の発明は、前記パーソナルコンピ
ュータと前記シーケンサはパラレルデータにより通信す
る。

【００１１】パーソナルコンピュータとシーケンサとの
通信をパラレル伝送とすることにより高速通信が可能と
なり、リアルタイムの高速処理が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本実施形態のパソコ
ンとシーケンサを用いた制御装置のブロック図を示す。
制御対象としてはインバータ制御による電動機の例を説
明するが、これに限定しない。パソコン１本体には拡張
スロットに入力ユニット２と出力ユニット３が取付けら
れている。また通常の部品としてキーボード４、マウス
５が設けられ、モニター用のディスプレー６が設けられ
ている。シーケンサ７はＣＰＵ、メモリを有しラダープ
ログラムにより処理を行ない、入力ユニット１０，１
１、出力ユニット８，９が設けられている。入力ユニッ
ト２と出力ユニット８、および出力ユニット３と入力ユ
ニット１０はパラレル伝送により通信が行われる。なお
配置上パソコン１とシーケンサ７が光伝送を行なう必要
がある場合はパラレル入出力用光伝送装置１７〜２０を
設ける必要がある。

【００１３】ロータリエンコーダ１２は位置とか速度な
どを検出するため制御対象の回転数をパルスで出力す
る。リミットスイッチ１３は各種センサの代表として記
載してある。またスイッチ１４は各種スイッチ、コント
ローラの代表として記載する。これらロータリエンコー
ダ１２、リミットスイッチ１３、スイッチ１４は制御対
象の状態量を表すものである。

【００１４】インバータ１５は制御対象の誘導電動機１
６の回転数を制御する装置で、商用周波数（５０または
５０Ｈｚ）の交流を一旦直流に変換する直流変換部（コ
ンバータ）と、この直流を誘導電動機１６に所望の回転
数を与える周波数の交流に変換する交流変換部（インバ
ータ）とから構成されている。なお、通常の装置では複
数のモーションを行なうので、１２〜１６の機器がモー
ションの数だけ設けられる。

【００１５】次に上記装置の動作について説明する。な
お誘導電動機１６はクレーンを駆動するものとして説明
する。 （１）パソコン１に組み込まれた出力ユニット３よりシ
ーケンサ７の入力ユニット１０に、減速位置、停止位置
をパラレル信号で送る。この例では誘導電動機１６は１
つしか表示してないが、モーションが複数ある場合はこ
の手順をその数に分けて送る。 （２）入力ユニット１０で受け取ったデータは、シーケ
ンサ７の内部レジスタ（メモリ）に記憶される。 （３）シーケンサ７は、記憶したデータの内容によりク
レーンを動かす処理をする。詳細は後述する。 （４）シーケンサ７はクレーンを動かす出力を出力ユニ
ット９よりインバータ１５に出力し、誘導電動機１６を
駆動させる。 （５）クレーンの動きは入力ユニット１１に入力される
ロータリエンコーダ１２、センサ、リミットスイッチ１
３の内容をシーケンサ７で判断し、予め定められた簡単
な処理は行うが、複雑な判断や処理は出力ユニット８よ
りパソコン１の入力ユニット２に送りパソコン１で判断
し処理する。

【００１６】（６）クレーンの操作は、コントローラ１
４より入力ユニット１１に入力され、出力ユニット８よ
り入力ユニット２に送られパソコン１で判断し出力ユニ
ット３より入力ユニット１０へ送信し、この信号を出力
ユニット９よりインバータ１５へ出力し、誘導電動機１
６を駆動する。この場合は、コントローラ１４からの信
号をシーケンサ７をスルーして入力ユニット１０に入力
することになり、シーケンサ７はパソコン１のインター
フェースとして機能している。 （７）パソコン１への入力はキーボード４またはマウス
５で行い、画面への出力はディスプレー６で行う。な
お、システムの構成上クレーンと地上で光伝送を行う場
合はパラレル光伝送装置１７〜２０で伝送する。この場
合パラレルなので伝送手順は不要である。

【００１７】次に誘導電動機１６がクレーンの昇降用に
用いられるものとしてその動作を詳細に説明する。クレ
ーンが目的地に昇降する場合の典型的処理を以下に示
す。 （１）パソコン１の出力ユニット３に６４ビット（また
はそれ以上）の信号を出力する。図２にパソコン１の出
力信号２０の構成例を示す。信号は１ワード１６ビット
の４ワード６４ビットで構成され、昇降用電動機と走行
用電動機に対する命令より構成されている。第１ワード
２１は昇降の目的地までのカウント値を示す目的カウン
ト値１が記載され、第２ワード２２は走行の目的地まで
のカウント値を示す目的カウント値２が記載されてい
る。第３ワード２３は昇降速度を指示する指令ビット１
が記載され、第１ビット２５は巻上げ指令を示し、第３
ビット２６は増速指令を示す。第４ワード２４は走行の
速度を示す指令である。このように目的カウント値とと
もに指令ビットを立てて、インバータ１５に動作方向
（回転方向）と速度（周波数）の指令を出す。この場合
巻上げと増速指令を出すものとする。

【００１８】（２）クレーンが動作を開始しするとロー
タリエンコーダ１２からのパルスがシーケンサ７に送ら
れ、シーケンサ７はカウントを開始し目的カウント値に
達すると（クレーンが目的地にくると）、シーケンサ７
からパソコン１に対し信号が伝送される。図３はシーケ
ンサ７の出力信号３０の構成例を示す。信号はパソコン
１の場合と同様に、１ワード１６ビットの４ワード６４
ビットで構成され、制御対象の状態量を計測する各種セ
ンサからの入力データが記載されている。第１ワード３
１は昇降用のロータリエンコーダ１２からのカウント値
と目的カウント値１との比較を示し、一致した場合、第
１ビット３５の一致フラグを立てる。第２ワード３２は
走行用のロータリエンコーダ１２からのカウント値と目
的カウント値２との比較を示し、一致した場合、第１ビ
ット３６の一致フラグを立てる。第３ワード３３は荷物
を倉庫棚から出し入れするフォークの移動を表す目的カ
ウント値との比較を示し、一致した場合、第１ビット３
７の一致フラグを立てる。第４ワード３４はその他のセ
ンサや操作スイッチの入力ビットを示し、第１ビット３
８はフラグビットを示す。なお、カウンタ比較ビット以
外のセンサ入力はパソコン１が極限での減速、停止判
断、バックアップ判断を行うために用いられる。

【００１９】（３）パソコン１が上記のデータを受け取
ると、カウンタ比較ビットの一致フラグより次の目的地
のカウント値及び指令ビットを立てて、インバータ１５
に次の動作を指令する。この場合巻上げと一定高速速指
令を出す。２つのモーションが同時に動いている場合
は、ビットが変化したもののみマスクをかけて次の信号
を出力する。この場合、他のビットは現状と同じとな
る。 （４）上記手順の繰り返しにより、クレーンが最終目的
地に到達する。

【００２０】次に上記昇降動作をフローチャートで説明
する。図４はクレーン昇降速度の制御図である。現在位
置より目的地１までは増速して上昇し、目的地１と目的
地２の間は一定高速で上昇し、目的地２と目的地３の間
は減速した後一定速で上昇し、目的地３と目的地４の間
はさらに減速した後一定速で上昇し、目的地４で停止す
る。

【００２１】図５は図４の昇降動作を表すフローチャー
トである。パソコン１からシーケンサ７に目的地１のデ
ータが出力され（Ｓ１）、続いて増速上昇指令が出され
る（Ｓ２）。シーケンサ７はロータリエンコーダ１２か
らのパルス数をカウントし、目的地１までのデータのカ
ウント値となったとき目的地１に到達したと判断する
（Ｓ３）。続いてシーケンサ７からパソコン１に一致フ
ラグを出力する（Ｓ４）。

【００２２】パソコン１は目的地１に到達したことを確
認すると、シーケンサ７に目的地２のデータを出力し
（Ｓ５）、続いて一定高速上昇指令を出力する（Ｓ
６）。シーケンサ７はロータリエンコーダ１２からのパ
ルス数をカウントし、目的地２までのデータのカウント
値となったとき目的地２に到達したと判断する（Ｓ
７）。続いてシーケンサ７からパソコン１に一致フラグ
を出力する（Ｓ８）。

【００２３】パソコン１は目的地２に到達したことを確
認すると、シーケンサ７に目的地３のデータを出力し
（Ｓ９）、続いて減速後一定速上昇指令を出力する（Ｓ
１０）。シーケンサ７はロータリエンコーダ１２からの
パルス数をカウントし、目的地３までのデータのカウン
ト値となったとき目的地３に到達したと判断する（Ｓ１
１）。続いてシーケンサ７からパソコン１に一致フラグ
を出力する（Ｓ１２）。

【００２４】パソコン１は目的地３に到達したことを確
認すると、シーケンサ７に目的地４のデータを出力し
（Ｓ１３）、続いて減速後一定速上昇指令を出力する
（Ｓ１４）。シーケンサ７はロータリエンコーダ１２か
らのパルス数をカウントし、目的地４までのデータのカ
ウント値となったとき目的地４に到達したと判断する
（Ｓ１５）。続いてシーケンサ７からパソコン１に一致
フラグを出力する（Ｓ１６）。パソコン１は目的地４に
到達したことを確認すると、シーケンサ７に停止指令を
出力する（１７）。

【００２５】以上がパソコン１とシーケンサ７間のデー
タ処理の手順であるが、目的地を３２ビットで表した
り、指令のビットが多い場合は、６４ビットを２回に送
信したり、６４ビット以上のユニットを使うようにして
もよい。なお、上述の信号の内容は一例であり、ビット
の構成、ビット数は装置に応じて設定される。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、下記の効果を奏する。 （１）シーケンサをパーソナルコンピュータのインター
フェースとしての役割も持たせることにより、パーソナ
ルコンピュータのインターフェースの問題を解決するこ
とができる。 （２）シーケンサには単純な処理を行わせ、他をパーソ
ナルコンピュータで行うようにしたので、シーケンサの
ラダーソフトは単純となる。またパーソナルコンピュー
タは単純作業から解放され、本体や周辺機器の制御をリ
アルタイムで行うことができ、さらに、画像処理、人工
知能処理、データベース処理などの処理を制御の合間に
行うことが可能になる。 （３）シーケンサのメーカーが変わってもソフトを同一
（Ｉ／Ｏ番号、レジスタ番号のみ異なる）とし、パーソ
ナルコンピュータは構造化言語、例えばＣ言語を用いる
ことにより、ソフトのブロック化、ブラックボックス化
が可能になり、大幅なソフトの標準化が可能になる。 （４）シーケンサとパーソナルコンピュータとの間をパ
ラレル伝送にすることにより、伝送速度が高速になり迅
速な制御ができ、伝送ソフトも不要になる。 （５）シーケンサは入出力ユニット４点、パーソナルコ
ンピュータは入出力ユニット２点のみで構成できるので
装置がシンプルで安価になる。 （６）ソフトのデバック、現地調整はパーソナルコンピ
ュータ側で一人で処理できるので大幅なコストダウンに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のパソコンとシーケンサの制
御装置のブロック図である。

【図２】パソコンの出力信号の構成例を示す図である。

【図３】シーケンサの出力信号の構成例を示す図であ
る。

【図４】クレーン昇降速度の制御図である。

【図５】クレーン昇降の動作フロー図である。

【符号の説明】

１ パソコン（パーソナルコンピュータ） ２ 入力ユニット ３ 出力ユニット ４ キーボード ５ マウス ６ ディスプレー ７ シーケンサ ８，９ 出力ユニット １０，１１ 入力ユニット １２ ロータリエンコーダ １３ リミットスイッチ １４ スイッチ，コントローラ １５ インバータ １６ 誘導電動機 １７〜２０ パラレル入出力用光伝送装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パーソナルコンピュータとシーケンサの
   一方の入力部を他方の出力部に接続し一方の出力部を他
   方の入力部に接続し、さらにシーケンサの入力部には制
   御対象の状態を表す状態量を入力し出力部は制御対象へ
   接続されているパソコンとシーケンサを用いた制御装置
   であって、シーケンサに入力された状態量はパーソナル
   コンピュータに伝送され、パーソナルコンピュータから
   制御指令がシーケンサの出力部を通して制御対象に伝送
   されることを特徴とするパソコンとシーケンサを用いた
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記パーソナルコンピュータは制御対象
   の状態量の１つのカウント値を目標カウント値としてシ
   ーケンサに指示し、シーケンサは入力した状態量のカウ
   ントデータをカウントし、目標カウント値になったとき
   パーソナルコンピュータに報告すると、パーソナルコン
   ピュータはこの報告に基づき制御指令をシーケンサの出
   力部を通して制御対象に伝達することを特徴とする請求
   項１記載のパソコンとシーケンサを用いた制御装置。
3. 【請求項３】 前記パーソナルコンピュータと前記シー
   ケンサはパラレルデータにより通信することを特徴とす
   る請求項１または２記載のパソコンとシーケンサを用い
   た制御装置。