专利名称：：工厂控制系统和联锁原因确定方法
技术领域：
：本发明涉及工厂控制系统，尤其涉及进行工厂控制程序的编制、显示和诊断的装置。
背景技术：
：一般而言，工厂控制系统中，系统程序员将使工厂自动运转用的程序作为工厂控制装置的控制程序，进行编制、试验、调整后，供给工厂运营者D而且，系统程序员为了安全地控制工厂，必须在控制程序内装备回转机械等工厂设备的启动、运转的联锁条件(设备运转允许条件)。工厂运营者当然关心联锁条件是否成立，因此要求将其提示成工厂运营者容易理解。作为已有的工厂控制系统，已提出工厂设备异常时作为联锁状态图进行显示的系统(参考日本国专利特开平11—242507号公报)。
发明内容然而，日本国专利特开平11—242507号公报记载的工厂控制装置系统存在下列缺点。(a)在联锁诊断显示中使用与程序员编制的联锁程序相同的联锁图，所以联锁电路的输入信号多的情况下，难以一看就知道成为其不成立的原因的接点。而且，联锁电路的接点又是别的联锁电路的输出线圈的所谓多级联锁电路的情况下，不能回查电路以了解不成立的原因接点。(b)仅存储联锁条件不成立的1周期的状态，因此联锁条件不成立的原因接点有多个而且是"或"逻辑单元时，不能知道其中哪个原因信号为触发信号使联锁条件不成立，也就是不知道联锁不成立的第1原因。'(C)不能说对系统程序员提示诊断联锁不成立的当前原因、过去原因、过去最新原因中的第l原因的统一编程方法，所以系统程序员实现联锁诊断功能在技术上和成本上都显著困难。本发明是考虑上述各点而完成的，其目的在于提供一种具有以下3种功能的工厂控制系统(l)用于诊断联锁条件的统一的控制程序的编制和执行功能、(2)不能启动工厂设备时显示仅由多个原因信号构成的梯形电路的功能、以及(3)工厂设备异常停止时显示仅由多个原因信号及其触发信号构成的梯形电路的功能。为了达到上述目的，本发明的工厂控制系统，配备编制包含联锁条件和联锁诊断的控制程序的程序编制单元；执行所述控制程序的程序目标的工厂控制单元；以及联锁诊断单元，该联锁诊断单元具有逻辑动作部和显示部，以更新并显示当前时间点前的规定时间点的所述联锁条件成立与否、或过去最新的不成立时刻，并且即使形成多级联锁电路也仅确定其不成立的起源因素变量，而且用图形语言自动显示。本发明能一方面对系统程序员提供已有联锁电路插入图2所示联锁诊断功能块D1AG的统一且简便的编程方法，且另一方面对工厂运营者将联锁不成立时的原因接点和触发接点作为梯形电路按当前和过去最新以一看就能理解的形状进行提供。图1是示出本发明实施例1的总体组成的示意图。图2是示出包含联锁的控制程序例的序列图。.图3是示出梯形图一逻辑式变换部的变换逻辑的说明图。图4是示出联锁诊断功能块的内部数据和动作的说明图。图5是示出一例联锁诊断画面的说明图。图6是示出得到逻辑式一梯形图变换部的结果的梯形电路例的电路图。图7是本发明实施例2的FBD形式的联锁诊断电路的电路图。图8是该实施例2的MIL形式的联锁诊断电路的电路图。图9是该实施例2的ISA形式的联锁诊断电路的电路图。图IO是示出本发明实施例3的总体组成的示意图。标号说明IO是控制程序编制单元，ll是程序编译器，12是梯形图一逻辑式变换部，13是程序加载客户机部，20是联锁诊断单元，21是逻辑式读出部，23是原因确定逻辑式变换部，24是逻辑式组合部，25是逻辑式一梯形图变换部，30是数据库部，31是源文件部，32是目标文件部，33是逻辑式文件部，40是目标存储器，41是数据存储器，42是码存储器，50是标准处理部，51是程序加载服务器部，52是程序执行处理部，53是工序输入输出部，54是联锁状态读出服务器部，C是接点，LAN是局域网。具体实施例方式下面，参照本发明的实施例。实施例1(组成)首先，用图1至图8说明实施例1。图1是示出本发明实施例1的总体组成的示意图。此实施例1由实质上3个部分组成作为工厂控制装置的控制器CONT、作为控制程序编制显示装置的计算机COMP、以及连接两者的LAN(局域网)。控制器CONT实质上分为2个部分组成，具有存放控制程序目标用的目标存储器40、以及实施该存储器的写入、读出、执行的标准处理部50。目标存储器40又由数据存储器41和码存储器42组成。数据存储器41除通常的变量外，还包含后文阐述的联锁诊断功能块DIAG的内部数据。码存储器42除通常的程序码外，还包含联锁诊断功能块的内部码。标准处理部50的组成部分具有将经LAN递送的控制程序的目标差信号配置到数据存储器41和码存储器42用的程序记载服务器部51、执行控制器CONT内的控制程序(即码存储器内容)用的程序执行处理部52、将来自工厂的工序信号供给控制程序用的工序输入输出部53、以及读出正在执行控制程序的联锁电路状态用的联锁状态读出服务器部54。另一方面，计算机COMP实质上分为3个部分组成系统程序员编制控制程序用的控制程序编辑单元10、存放控制程序和联锁的逻辑式的数据库部30、以及工厂运营者觉察联锁不成立的原因用的联锁诊断单元20。控制程序编辑单元10的组成部分具有作为内部处理将控制程序的源文件变换成目标为佳用的程序编译器11、将控制程序内指定的联锁电路变换成逻辑式用的梯形图(LD)—逻辑式变换部12、以及将控制程序的目标文件递送给调制器用的程序客户机部13。数据库部30的组成部分具有存放控制程序的源文件用的源文件部31、存放控制程序的目标文件用的目标文件部32和存放知道的联锁电路的逻辑式用的逻辑式文件部33。源文件部31包含后文阐述的联锁诊断功能块的源。目标文件32包含后文阐述的联锁诊断功能块的内部数据和码。联锁诊断单元20由逻辑动作部和显示部工厂。逻辑动作部的组成部分有从文件读出指定的联锁的逻辑式用的逻辑式读出部21、从控制器读出知道的联锁电路的过去和当前的接点状态用的联锁状态读出客户机部22、根据逻辑式和其接点状态确定联锁的不成立原因用的原因确定逻辑式变换部23、将多级逻辑式组合成1个逻辑式用的逻辑式组合部24、以及根据逻辑式描绘梯形图用的逻辑式一梯形图(LD)变换部25。显示部显示逻辑动作部的动作结果。(作用)系统程序员使用控制程序编辑单元10，编制包含工厂设备的联锁逻辑的控制程序。图2是使用JISB3503(或IEC61131-3)规定的梯形图语言编制成的控制程序的实例，其内容示出运转回转机械M30的联锁电路和启动电路。而且，图2从上位下依次设置输出联锁条件C5的联锁电路、输出M30的运转条件的联锁电路、以及M30运转指令电路。最上方的联锁电路由接点BI至B5、联锁诊断功能块DIAG、以及线圈C5构成，将此线圈C5的接点C5插入到第2的M30运转联锁电路。此第2的M30运转联锁电路由接点Cl至C7、联锁诊断功能块DIAG和线圈RUN一PRM构成，将此线圈RUN—PRM的接点RUN一PRM插入到第3的M30运转指令电路。M30运转电路由接点START一PB、START一PRM、STOP—PB、M300—RUN和RUN—PRM以及线圈M30—RUN构成。联锁电路具有在其输出线圈前连接联锁诊断功能块DIAG的特征。系统程序员保存控制程序时，将该控制程序存放到数据库部30的源文件部31，而且源文件将程序编译器11产生的结果作为数据库部30的目标文件32加以保存。这时，梯形图一逻辑式变换部12发现联锁诊断功能块，就检索连接在其输入的梯形电路，产生联锁的逻辑式，作为数据库部30的逻辑式进行保存。图3输出梯形图一逻辑式变换部12的变换逻辑。联锁的逻辑式能使用联锁诊断功能块DIAG的输入自变量BI连接的梯形电路的功率流叠加原理，以左母线前的全部路径的功率流的逻辑和表示。此梯形图一逻辑式变换部12由接点C1至C7、联锁诊断功能块DIAG和线圈RUN—PRM构成。于是，逻辑式为5个路径的逻辑和，如下式所示。而且，以路径内的接点状态的逻辑积表示各路径的值，所以最后能以积的和的形式求出联锁电路的逻辑式。BI=C1*C2'C3*C"C5......路径1+C1，C2*C6......路径2+C3C4*C5......路径3+C3*C6......路径4+C7……路径5把将逻辑式作为数据保存用的接点变量的名称取为1维字符串阵的数据结构如下。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>逻辑式的2维阵列为表2。于是，可形成使接点变量的1维阵的标号与逻辑式的2维阵列的列号对应并使各逻辑积项与与行号对应的以BOOL(布尔)型为单元的2维阵列的形状，对各逻辑积项包含的接点变量设定1，非接点变量的栏设定0。又，将诊断此联锁电路的联锁诊断功能块的变量名与逻辑式的输出(即成为联锁信号的线圈的变量名)相加，并且对每一联锁电路存放到数据库部30的逻辑式文件部33。这里，诊断用FB变量名为表3，线圈变量名为表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>'RUNPRM，系统程序员上文所述那样编制、保存控制程序后，对控制器CONT进行其写入，使控制程序得以执行。对控制器CONT进行写入时，程序加载客户机部13在内部取出数据库部30的目标文件32，经LAN委托给控制器C0NT的程序服务器部51，程序服务器部51接收该文件，将其配置在目标存储器40的数据存储器41和码存储器42上，进而程序执行处理部52加以执行，从而执行控制程序。联锁电路的接点和线圈的信号是控制器外部与控制器CONT之间应输入输出的工序信号，从工序输入输出处理部53将其供给程序执行处理部52后，进行工作。利用图4，说明联锁诊断功能块怎样记录控制程序的联锁状态。图4示出联锁诊断功能块的内部数据和动作。联锁诊断功能块保持数据，以进行动作。此内部数据包含图2所示的联锁诊断功能块-l(DIAG一1)、联锁诊断功能块-2(DIAG—2)等功能块变量。这些内部数据中，表示联锁电路的接点数n的ContactNum、表示接点变量(l至n)的存储器地址的ContactAddress(1)ContactAddress(n)在编译图2的控制程序时作为目标文件的值供给。此前提下，联锁诊断功能块在控制器执行时，总进行下列动作。将输入BI输出到输出BO。将输入BI保存到内部数据Permissive。将ContactNum和ContactAddress(1)~ContactAddress(n)指示的接点变量的值，保存在当前接点状态的位串CurrentBits。又，联锁诊断功能块在输入BI从ON(通)变化到OFF(断)(即从联锁成立变化到不成立)时，进行下列动作。对联锁不成立前的接点状态的位串BeforeBits,存储CurrentBits的上次值。对联锁不成立前的接点状态的位串AfterBits，存储CmrentBits的当前值。存储联锁不成立时的时间标记TimeStamp。利用图5，说明联锁诊断单元20怎样起作用以显示联锁不成立的当前和过去最新的原因。图5示出联锁诊断单元20的例子。联锁列表显示控制程序内指定联锁诊断功能块的联锁条件的清单。这是作为数据库部30的逻辑式文件加以存放的联锁条件(即线圈变量的清单)，并显示该列表。列表内显示当前时间点的联锁条件的成立、不成立状态(运转中)和过去最新的不成立时的发生时刻(故障)。实际上，使用逻辑式读出部21，从有关联锁信号名知道联锁诊断功能块的控制器内地址，传给联锁状态读出客户机部22，该客户机部22经LAN将其委托给控制器CONT的联锁状态读出服务器部54，从而获得执行中的联锁诊断功能块的内部变量Permissive(当前联锁状态)、TimeStamp(过去最新的联锁不成立发生时刻)，分别表示为"运转中(Live)"和"故障(Faulted)"，从而能实现联锁列表的显示。从该联锁列表选择一项，则显示相当的联锁诊断画面。此"当前"栏中，在当前时间点上相当的联锁条件不成立时，用梯形图显示仅成为其原因的接点的联锁图。用下面的步骤说明这点。(1)获得逻辑式将联锁条件的线圈变量名供给逻辑式读出部21，进行检索，从而获得存放在逻辑式文件部23的逻辑式的数据。(2)获得联锁状态经联锁条件的线圈变量的地址供给联锁状态读出客户机部22，以获得控制器上的联锁诊断功能块具有的内部数据CurrentBits(当前联锁电路的接点状态的位串)。(3)原因的确定作为逻辑式变换部23的内部处理，进行原因的确定。将获得的逻辑式的数据和内部数据CurrentBits供给原因确定逻辑式变换部23，求出仅由原因接点组成的逻辑式。此步骤对联锁电路的逻辑式着眼于接点值为1的逻辑积项，应用布尔代数的吸收律1，A=A"=A，又着眼于逻辑和项，应用布尔代数的吸收律1+A-A+1=1，从而简化逻辑式。其结果，将不影响逻辑式的结果的接点全部消除，能得到仅由有些逻辑式的结果的原因接点组成的逻辑式。BI=C1*C2.C3*C"C5+C1*C2*C6+C3*C"C5+C3*C6+C7艮口，图3所示的联锁电路的逻辑式为上式，如果从内部数据CurrentBits得到的接点状态为BI=0，C1=0，C2=l，C3=l，C4=l，C5=0，C6=0，C7=0，贝ljl、应用吸收律1*A=A*1=A，使逻辑式变成BI=C1*C5+C1*C6+C5+C6+C7。2、利用吸收律1+A-A+1=1，使逻辑式变成BI=(C1+1)C5+(C1+1)C6+C7=C5+C6+C7。于是，作为数据结构，能表现为表5。[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>(4)逻辑组合(3)中求出的原因接点的变量是其它联锁电路的线圈的变量的情况下，如果用联锁诊断功能块诊断该联锁电路，则实施(l)、(2)、(3)，求出确定原因的逻辑式。将这样选择的多个原因确定逻辑式供给逻辑式组合部24，求出最终的原因确定逻辑式。例如，逻辑式l(BI=C4，C5+C1，C2争C6+C7)与逻辑式2(Cl=Bl+82*83)的组合对表6和表7进行组合，从而如表8所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>[表7]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>[表8]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>组合后的逻辑式为下式。BI=B1C2*C4*C5......路径11+B2*B3*C2*C4*C5......路径12+B1*C1*C2*C6......路径21+B2*B3*C2*C6......路径22+C7……路径3(5)梯形图描绘作为逻辑式一梯形图变换部25的内部处理，对这样得到的逻辑式进行描绘处理。这里供给的逻辑式的数据如果关注必然是积的和的形式，则判明可对应于逻辑积为直线路径且全部逻辑和仅汇集于1点的梯形电路地进行描绘。例如，作为逻辑式的数据供给表9的情况下，删除哪条路径上都没有出现的接点的列或哪个接点都没有出现的路径后，得到表IO。此该逻辑式的数据求出路径数MaxRow—3)、接点数MaxCo(=4)。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>[表10]<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>将描绘区考虑为由行Row、列Col表示的单元(Row,Col)的集合，进行下列动作。从Row=1扫描到MaxRow。从Col-l扫描到MaxCol。,Col为1，则在其单元(Row,Col)描绘左母线。该单元(Row,Col)为1，则描绘接点命令和接点变量。该单元(Row,Col)为0，则描绘水平连接线。Row、Col的扫描结束，则从单元(1,MaxCol+1)往单元(MaxRow，MaxCol+1)描绘垂直线。最后，对(1,MaxCol)描绘线圈命令和线圈变量。图6示出用此算法得到的梯形电路。这里，返回图5。图5所示联锁诊断画面的"过去最新"栏中，相当的联锁条件在过去最新近不成立时，用梯形图描绘仅有成为其原因的接点的联锁图。能与上述(1)(5)同样地说明这点。但是，注意(2)中应获得的是控制器上的联锁诊断功能块具有的内部数据AfterBits(联锁电路不成立时的接点状态)的值。这样，在"过去最新"栏中得到确定成为不成立原因的梯形电路，但其中还能示出成为联锁不成立的触发点(第1原因)的接点。这方面可对联锁诊断功能块的内部数据BeforeBits(联锁不成立前的接点状态的位串)和AfterBits(联锁不成立时的接点状态的位串)进行比较，从1变化到0的接点是触发信号，所以使其显示在"过去最新"的梯形电路上。综上所述，实施例1能对系统程序员提供己有联锁电路插入图2所示联锁诊断功能块D1AG的统一且简便的编程方法，并如图5所示，对工厂运营者将联锁不成立时的原因接点和触发接点作为梯形电路按当前和过去最新以一看就能理解的形状进行提供。尤其是过去最新联锁不成立原因的提示能实现简明应答工厂运营者提出的"现按压工厂设备的启动按键，但为什么不能启动"的工厂运转支援功能。而且，过去最新联锁不成立原因的提示能实现简明应答工厂运营者提出的"厂设备自动停止，但为什么停止"的工厂运转支援功能。过去最新联锁不成立触发点的提示能实现简明应答工厂运营者提出的"工厂设备自动停止，第1原因是什么"的工厂运转支援功能。实施例2图7至图9示出本发明实施例2。轮带状大画面中，实施例l输出梯形电路的例子，但根据工厂运营者的背景知识，举出其它表现形式。作为一般理解的漏极电流波形，图7至图9分别举FBD符号、MIL、ISA符号的例子。省略实施例的总体组成图和说明，但与图l不同的方面是将逻辑式一梯形图变换部12替换为逻辑式一FBD变换部、逻辑式一MIL变换部、逻辑式一ISA变换部。显然，其原因在于，以不依赖于描绘方式的形式持有原因确定逻辑式，或总以单纯的积的和的形式持有此逻辑式，所以能以逻辑积与逻辑和必然最大的2级逻辑电路形式表现。实施例3图10示出本发明实施例3。实施例1将计算机COMP与控制器CONT分开，用LAN连接它们，而且在多个LAN上连接多个控制器等，因而一般具有适应规模大的工厂的性能。反之，图IO的实施例是在此计算机COMP内具有含控制器的单元的方式，是一种能实施本发明的简单派生方式。权利要求1、一种工厂控制系统，其特征在于，配备编制包含联锁条件和联锁诊断的控制程序的程序编制单元；执行所述控制程序的程序目标的工厂控制单元；以及联锁诊断单元，该联锁诊断单元具有逻辑动作部和显示部，更新并显示当前时间点前的规定时间点的所述联锁条件成立与否，并且即使形成多级联锁电路也仅确定其不成立的起源因素变量，而且用图形语言自动显示。2、如权利要求1中所述的工厂控制系统，其特征在于，作为所述规定时间点的联锁条件，所述联锁诊断单元将当前时间点的联锁条件作为对象。3、如权利要求1中所述的工厂控制系统，其特征在于，作为所述规定时间点的联锁条件，所述联锁诊断单元将过去最新的不成立发生时间点作为对象。4、如权利要求3中所述的工厂控制系统，其特征在于，所述联锁诊断单元在仅有不成立起源因素变量的图形语言显示上，标注显示使所述联锁条件变化的触发信号。5、如权利要求3中所述的工厂控制系统，其特征在于，所述联锁诊断单元仅提取并显示使所述联锁条件变化的触发信号。6、如权利要求1中所述的工厂控制系统，其特征在于，在同一诊断画面显示所述联锁诊断单元的诊断显示。7、一种联锁原因确定方法，是利用计算机进行工厂的联锁逻辑的执行和诊断的方法，其特征在于，决定使逻辑函数值为0或1的原因变量或其中的触发点变量，即使构成多级联锁条件也重新构成仅由其起源因素变量组成的逻辑函数。全文摘要提供一种工厂控制系统，具有(1)用于诊断联锁条件的统一的控制程序的编制和执行功能、(2)不能启动工厂设备时显示仅由多个原因信号构成的梯形电路的功能、以及(3)工厂设备异常停止时显示仅由多个原因信号及其触发信号构成的梯形电路的功能。其中配备编制包含联锁条件和联锁诊断的控制程序的程序编制单元(10)、执行所述控制程序的程序目标的工厂控制单元(CONT)、以及具有逻辑动作部和显示部，以更新并显示当前时间点前的规定时间点的所述联锁条件成立与否、或最新的不成立时刻，并且即使形成多级联锁电路也仅确定其不成立的起源因素变量，而且用图形语言自动显示的联锁诊断单元(20)。文档编号G05B23/02GK101361031SQ20068005152公开日2009年2月4日申请日期2006年1月24日优先权日2006年1月24日发明者垂石肇,野岛章申请人:株式会社东芝;东芝三菱电机产业系统株式会社