可编程逻辑控制器、工程设计工具及工程设计工具程序的制作方法

本发明涉及一种可容易地进行故障排除的可编程逻辑控制器、工程设计工具以及工程设计工具程序。

背景技术：

当前，就可编程逻辑控制器而言，存在如下问题，即，在发生了由设备值的非法运算导致的顺序功能图(sequentialfunctionchart，sfc)程序的误动作的情况下，故障排除耗费时间。

专利文献1中公开了一种可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器构成为，为了使故障排除变得简单，能够通过一个画面对sfc程序和sfc程序内的设备的输出状态进行确认。

专利文献1：日本特开2001-195108号公报

技术实现要素：

但是，在上述专利文献1所记载的方法中，与sfc程序的执行时间相比，可编程逻辑控制器与工程设计工具的通信时间较长，因此无法对程序步内的设备输出全部进行显示。另外，在发生了sfc程序的误动作的情况下，在专利文献1所记载的方法中，由于仅对当前的设备输出状态进行显示，因此存在无法回溯过去而对设备的运算过程进行确认这样的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器能够对程序步内的设备输出全部进行显示，能够回溯过去而对设备的运算过程进行确认。

为了解决上述课题，实现目的，本发明是可编程逻辑控制器，其执行具有多个程序块的顺序功能图程序，该程序块是包含表示动作输出的第1基本单位和表示跳转条件的第2基本单位而构成的，该可编程逻辑控制器的特征在于，具有：设备数据收集部，其在执行顺序功能图程序时，以每次扫描为单位对激活的第1基本单位所包含的设备的设备数据进行收集；设备数据存储部，其对设备数据收集部收集到的数据进行存储；以及设备数据输出部，其将在设备数据存储部存储的数据通过以每个第1基本单位或每个程序块为单位的文件而输送至存储介质。

发明的效果

本发明涉及的可编程逻辑控制器实现下述效果，即，能够对程序步内的设备输出全部进行显示，能够回溯过去而对设备的运算过程进行确认。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的可编程逻辑控制器以及工程设计工具的结构的图。

图2是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的硬件结构的图。

图3是表示信息处理装置的硬件结构的图，该信息处理装置实现实施方式1涉及的工程设计工具。

图4是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器执行的sfc程序的结构的图。

图5是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的设备数据收集动作的流程的流程图。

图6是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的sfc程序执行处理的流程的流程图。

图7是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的程序块启动处理的流程的流程图。

图8是示意性地表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的数据收集的定时(timing)的图。

图9是表示通过实施方式1涉及的工程设计工具进行的故障排除的例子的图。

图10是表示通过实施方式1涉及的工程设计工具进行的故障排除的例子的图。

图11是表示通过实施方式1涉及的工程设计工具进行的故障排除的例子的图。

图12是表示本发明的实施方式2涉及的可编程逻辑控制器以及工程设计工具的结构的图。

图13是表示实施方式2涉及的工程设计工具的sfc参数设定画面的一个例子的图。

图14是表示实施方式2涉及的可编程逻辑控制器的设备数据收集动作的流程的流程图。

图15是表示实施方式2涉及的可编程逻辑控制器的程序块启动处理的流程的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的可编程逻辑控制器、工程设计工具以及工程设计工具程序进行详细说明。此外，本发明并不限定于该实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的可编程逻辑控制器以及工程设计工具的结构的图。实施方式1涉及的可编程逻辑控制器1具有：设备数据收集功能部2，其对设备数据进行收集；以及sfc监视部3，其对包含表示动作输出的第1基本单位即程序步和表示跳转条件的第2基本单位即转移(transition)而构成的sfc程序进行监视，将监视结果向工程设计工具12发送。另外，可编程逻辑控制器1具有：sfc用程序执行部4，其执行sfc程序；sfc用设备解析检查部6，其是确认是否已经对程序步内的设备进行了解析的设备解析检查部；sfc用设备解析部7，其是在可编程逻辑控制器1的电源接通时或者程序步内的程序执行后，对程序步内的设备数据进行解析的设备解析部；sfc用设备数据收集部8，其是在程序步激活时对设备输出状态进行收集的设备数据收集部；sfc用设备数据存储部9，其是对收集到的设备输出状态进行存储的设备数据存储部；以及sfc用设备数据输出部10，其是针对每个程序步将在sfc用设备数据存储部9存储的设备输出状态向作为存储介质的存储卡11进行文件输出的设备数据输出部。sfc用设备数据存储部9呈环形缓冲构造，从旧的信息起依次改写成新的信息。此外，对设备输出状态进行存储的存储介质并不限定于存储卡11。

图2是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的硬件结构的图。可编程逻辑控制器1具有：运算装置21，其执行程序；存储器22，其被运算装置21用作工作区域；存储装置23，其对程序以及数据进行存储；存储卡写入器24，其将信息记录至存储卡11；以及通信装置25，其用于与工程设计工具12进行通信。作为运算装置21，能够应用cpu(centralprocessingunit)。作为存储器22，能够应用ram(randomaccessmemory)。作为存储装置23，能够应用非易失性半导体存储器。此外，存储卡写入器24也可以外接于可编程逻辑控制器1。

图1所示的设备数据收集功能部2、sfc用程序执行部4、sfc用设备解析检查部6、sfc用设备解析部7以及sfc用设备数据收集部8是通过由运算装置21将存储器22用作工作区域来执行软件而实现的。另外，也可以是多个运算装置以及多个存储器协同动作而执行上述功能。sfc监视部3是通过运算装置21和通信装置25而实现的。sfc用设备数据存储部9是通过存储装置23而实现的。sfc用设备数据输出部10是通过存储卡写入器24而实现的。

如图1所示，工程设计工具12具有：sfc用输出文件读入部13，其从存储卡11读入文件；sfc用显示部14，其将sfc用输出文件读入部13读取出的设备数据叠加于sfc程序而进行显示；监视结果显示部15，其从可编程逻辑控制器1接收sfc程序的监视结果而对该监视结果进行显示。

图3是表示信息处理装置的硬件结构的图，该信息处理装置实现实施方式1涉及的工程设计工具。信息处理装置30具有：运算装置31，其执行程序；存储器32，其被运算装置31用作工作区域；存储装置33，其对工程设计工具程序38以及数据进行存储；显示装置34，其显示信息；输入装置35，其是用户用于输入信息的用户界面；存储卡读取器36，其从存储卡11读取信息；以及通信装置37，其用于与可编程逻辑控制器1进行通信。作为运算装置31，能够应用cpu(centralprocessingunit)。作为存储器32，能够应用ram(randomaccessmemory)。作为存储装置33，能够应用非易失性半导体存储器或硬盘驱动器。作为显示装置34，能够应用液晶显示装置。作为输入装置35，能够应用键盘以及鼠标。此外，存储卡读取器36也可以外接于信息处理装置30。显示装置34以及输入装置35并非必须收容于与运算装置31、存储器32以及存储装置33一体的框体。

信息处理装置30通过由运算装置31将存储器32作为工作区域来执行在存储装置33存储的工程设计工具程序38而成为工程设计工具12。即，图1所示的sfc用显示部14是通过由运算装置31将存储器32作为工作区域来执行在存储装置33存储的工程设计工具程序38而实现的。另外，也可以是多个运算装置以及多个存储器协同动作而执行上述功能。sfc用输出文件读入部13是通过存储卡读取器36而实现的。监视结果显示部15是通过运算装置31、显示装置34以及通信装置37而实现的。

图4是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器执行的sfc程序的结构的图。sfc程序40是将一系列的控制动作分割成多个程序步，以能够明确地对程序的执行顺序以及执行条件进行表达的控制规格下的记述形式来记述的。sfc程序40包含程序块[1]41、程序块[2]42以及程序块[3]43这三个程序块。程序块[1]41包含多个程序步以及转移，上述多个程序步为程序步[1]、程序步[2]、程序步[3]、···。各程序步是构成程序块的第1基本单位，表示动作输出。各转移是构成程序块的第2基本单位，表示用于向下一程序步跳转的条件。如果在程序步[1]激活时跳转条件c1成立，则程序步[2]变为激活，程序步[1]变为非激活。如果在程序步[2]激活时跳转条件c2成立，则程序步[3]变为激活，程序步[2]变为非激活。如果在程序步[3]激活时跳转条件c3成立，则程序步[3]变为非激活，下一程序步变为激活。

程序块[2]42包含多个程序步，即，程序步[11]、程序步[12]、程序步[13]、···。如果在程序步[11]激活时跳转条件c11成立，则程序步[12]变为激活，程序步[11]变为非激活。如果在程序步[12]激活时跳转条件c12成立，则程序步[13]变为激活，程序步[12]变为非激活。如果在程序步[13]激活时跳转条件c13成立，则程序步[13]变为非激活，下一程序步变为激活。

程序块[3]43包含多个程序步，即，程序步[21]、程序步[22]、程序步[23]、···。如果在程序步[21]激活时跳转条件c21成立，则程序步[22]变为激活，程序步[21]变为非激活。如果在程序步[22]激活时跳转条件c22成立，则程序步[23]变为激活，程序步[22]变为非激活。如果在程序步[23]激活时跳转条件c23成立，则程序步[23]变为非激活，下一程序步变为激活。

对实施方式1涉及的可编程逻辑控制器1的动作进行说明。图5是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的设备数据收集动作的流程的流程图。在步骤s11中，sfc用程序执行部4进行初始化处理。在步骤s12中，sfc用程序执行部4进行sfc程序执行处理。在步骤s13中，sfc用程序执行部4进行结束处理。步骤s12以及步骤s13的处理是在可编程逻辑控制器1的动作周期即1个扫描期间执行的。

图6是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的sfc程序执行处理的流程的流程图。在sfc程序执行处理中，以sfc程序的程序块的数量进行循环处理。在循环处理中，在步骤s21中，进行程序块启动处理。在以sfc程序的程序块的数量进行循环之后，sfc用程序执行部4结束sfc程序执行处理。

图7是表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的程序块启动处理的流程的流程图。在程序块启动处理中，以程序块内的程序步的数量进行循环处理。在循环处理中，在步骤s31中，sfc用程序执行部4判断sfc程序的程序步是否是激活的。如果sfc程序的程序步未激活，则在步骤s31中成为no，结束循环处理，对下一程序步进行循环处理。如果sfc程序的程序步是激活的，则在步骤s31中成为yes，在步骤s32中，sfc用程序执行部4执行程序步内的动作输出。

然后，在步骤s33中，sfc用设备解析检查部6判断是否已经对程序步内的设备进行了解析。如果已经完成解析，则在步骤s33中成为yes，进入至步骤s35。如果未进行解析，则在步骤s33中成为no，在步骤s34中，sfc用设备解析部7对程序步内的设备进行解析。如果sfc用设备解析部7对程序步内的设备进行了解析，则在sfc用设备数据存储部9形成进行了解析的程序步所用的存储区域。sfc用设备数据存储部9呈环形缓冲构造，因此在存储装置23没有空余容量的情况下，sfc用设备数据存储部9内的最旧的存储区域被改写成对设备新进行了解析的程序步所用的存储区域。在步骤s35中，sfc用设备数据收集部8将程序步内的设备输出状态存储于sfc用设备数据存储部9。在以sfc程序的程序步的数量进行循环之后，sfc用设备数据收集部8结束处理。

根据上述的处理，sfc用设备数据收集部8在sfc程序中对激活程序步进行确定，将设备数据存储于sfc用设备数据存储部9。

图8是示意性地表示实施方式1涉及的可编程逻辑控制器的数据收集的定时的图。在第一次扫描中，在扫描开始的时刻程序步[1]是激活的，因此sfc用设备数据收集部8将程序步[1]的设备数据存储于sfc用设备数据存储部9内的程序步[1]所用的存储区域91。在第二次扫描中，在扫描中跳转条件a成立，程序步[1]变为非激活，程序步[2]变为激活，但由于在扫描开始的时刻程序步[1]是激活的，因此sfc用设备数据收集部8将程序步[1]的设备数据存储于sfc用设备数据存储部9内的程序步[1]所用的存储区域91。在第三次扫描中，在扫描中跳转条件b成立，程序步[2]变为非激活，程序步[3]变为激活，但由于在扫描开始的时刻程序步[2]是激活的，因此sfc用设备数据收集部8将程序步[2]的设备数据存储于sfc用设备数据存储部9内的程序步[2]所用的存储区域92。在第四次扫描中，由于在扫描开始的时刻程序步[3]是激活的，因此sfc用设备数据收集部8将程序步[3]的设备数据存储于sfc用设备数据存储部9内的程序步[3]所用的存储区域93。

在sfc用设备数据存储部9存储的设备数据在程序步为非激活时由sfc用设备数据输出部10输出至存储卡11。列举一个例子，在程序步[1]所用的存储区域91存储的程序步[1]的设备数据在第三次扫描及其以后由sfc用设备数据输出部10输出至存储卡11。在存储卡11通过以程序步或程序块为单位的文件对设备数据进行储存。

在通过工程设计工具12进行故障排除时，从sfc程序的非法运算发生部位开始回溯而对设备的运算过程进行确认，从而对发生了非法运算的部位进行确定。如果由sfc监视部3检测出在sfc程序的程序步[3]发生了非法运算，则通过监视结果显示部15将监视结果显示在工程设计工具12上。因此，用户从sfc程序的程序步[3]开始进行故障排除。图9、图10以及图11是表示通过实施方式1涉及的工程设计工具进行的故障排除的例子的图。首先，通过sfc用输出文件读入部13从存储卡11读入sfc程序的程序步[3]的设备数据，通过sfc用显示部14进行显示。图9示出程序步[3]的设备数据显示画面53。根据sfc程序的程序步[3]的设备数据显示画面53，能够确认到以下两点：如果设备d1的值大于120，则发生非法运算；以及设备d1的值为130。

然后，通过sfc用输出文件读入部13从存储卡11读入sfc程序中程序步[3]的前一个程序步即程序步[2]的设备数据，通过sfc用显示部14进行显示。图10示出程序步[2]的设备数据显示画面52。从程序步[2]的设备数据显示画面52能够确认到：向设备d1加上了20，其结果，设备d1的值变成130。

然后，通过sfc用输出文件读入部13从存储卡11读入sfc程序中程序步[2]的前一个程序步即程序步[1]的设备数据，通过sfc用显示部14进行显示。图11示出程序步[1]的设备数据显示画面51。从程序步[1]的设备数据显示画面51能够确认到：向设备d1加上了10，其结果，设备d1的值变成110。

通过图9所示的程序步[3]的设备数据显示画面53、图10所示的程序步[2]的设备数据显示画面52以及图11所示的程序步[1]的设备数据显示画面51，能够确定出在程序步[2]中向设备d1的值加上20是非法运算的原因。

如上所述，通过将输出至存储卡11的设备数据在工程设计工具12上进行显示，从而能够使用对sfc程序进行显示的图形用户界面对设备数据进行确认。通过使用对sfc程序进行显示的图形用户界面对设备数据进行确认，从而与使用电子表格软件通过数值数据对设备数据进行确认的情况相比，容易进行故障排除。

此外，在上述的动作中，在执行程序步内的动作输出时对程序步内的设备进行了解析，但是也可以在可编程逻辑控制器的电源接通时对sfc程序的各程序步的设备进行解析。如果在可编程逻辑控制器的电源接通时对sfc程序的各程序步的设备进行解析，则在执行sfc程序时，能够省略判断是否已经对程序步内的设备进行了解析的步骤s33的处理和对程序步内的设备进行解析的步骤s34的处理，因此能够提高sfc程序的执行速度。但是，在对程序步内的设备进行解析的时刻，会在sfc用设备数据存储部确保每个程序步的存储区域，因此如果在可编程逻辑控制器的电源接通时进行设备的解析，则实现sfc用设备数据存储部的存储装置被要求具有能够对sfc程序的全部程序步的量的设备数据存储部进行确保的存储容量。因此，基于sfc程序的程序步数量和存储装置的存储容量，判断是否在可编程逻辑控制器的电源接通时对设备进行解析即可。

根据实施方式1，针对sfc程序的每个程序步对设备数据进行收集，因此能够对程序步内的设备输出全部进行显示，能够回溯过去而对设备的运算过程进行确认。

实施方式2.

图12是表示本发明的实施方式2涉及的可编程逻辑控制器以及工程设计工具的结构的图。实施方式2涉及的可编程逻辑控制器61与实施方式1的可编程逻辑控制器1的不同点在于，具有sfc参数存储部5，该sfc参数存储部5对下述参数进行存储，该参数针对每个程序块设定了是否收集设备数据以及要收集的程序步的范围。此外，在实施方式2中，sfc用程序执行部4根据sfc参数的设定执行sfc程序。

可编程逻辑控制器61的硬件结构与实施方式1的可编程逻辑控制器1相同。因此，图12所示的sfc参数存储部5是通过存储装置23而实现的。

如图12所示，实施方式2涉及的工程设计工具62与实施方式1的工程设计工具12的不同点在于具有sfc参数设定部16，该sfc参数设定部16设定的是关于是否对设备数据进行收集的切换以及对设备数据进行收集的程序步的范围。

对于实现实施方式2涉及的工程设计工具62的信息处理装置，其硬件结构与实施方式1相同。因此，图12所示的sfc参数设定部16是通过由运算装置31将存储器32作为工作区域来执行在存储装置33存储的工程设计工具程序38而实现的。

图13是表示实施方式2涉及的工程设计工具的sfc参数设定画面的一个例子的图。在sfc参数设定画面70设有设备数据收集设定栏71和设备数据收集范围设定栏72。设备数据收集设定栏71为下拉菜单，能够择一地选择“收集设备数据”或“不收集设备数据”中的某一者。就设备数据收集范围设定栏72而言，通过对其进行选择而弹出显示设备数据收集范围设定对话框73。设备数据收集范围设定对话框73具有程序块名指定栏731和收集范围指定栏732。在图13中，做出了在从程序块[1]的程序步[0]至程序步[3]之间收集设备数据的设定。

图14是表示实施方式2涉及的可编程逻辑控制器的设备数据收集动作的流程的流程图。步骤s11’的初始化处理与实施方式1的步骤s11的初始化处理的不同点在于包含如下处理，即，通过工程设计工具62取得sfc参数设定部16所设定的参数。

实施方式2涉及的可编程逻辑控制器61的sfc程序执行处理的流程与实施方式1相同。

图15是表示实施方式2涉及的可编程逻辑控制器的程序块启动处理的流程的流程图。与实施方式1涉及的可编程逻辑控制器1的程序块启动处理相比，与实施方式1涉及的可编程逻辑控制器1的程序块启动处理的不同点在于追加了步骤s36和步骤s37，该步骤s36是对sfc参数进行确认的处理，该步骤s37是对是否处在设备数据收集范围的范围内进行确认的处理。

在步骤s36中，sfc用设备数据收集部8确认sfc参数是否是对设备数据进行收集这一设定。如果是对设备数据进行收集这一设定，则在步骤s36中成为yes，sfc用设备数据收集部8在步骤s37中确认是否处在设备数据收集范围的范围内。如果在设备数据收集范围的范围内，则在步骤s37中成为yes，进入至步骤s33。

在sfc参数为不对设备数据进行收集这一设定的情况下，在步骤s36中成为no，结束处理。如果处在设备数据收集范围的范围外，则在步骤s37中成为no，结束处理。

若无条件地对程序步内的设备数据进行收集，则可编程逻辑控制器的扫描时间劣化。实施方式2涉及的可编程逻辑控制器61能够通过sfc参数将是否对程序步内的设备数据进行收集以程序块单位实施切换，在进行收集的情况下，将设备数据收集范围以程序步单位进行设定，因此能够仅在需要进行故障排除时进行设备数据的收集。因此，能够在通常动作时防止可编程逻辑控制器61的扫描时间劣化。

以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围将结构的一部分省略、变更。

标号的说明

1、61可编程逻辑控制器，2设备数据收集功能部，3sfc监视部，4sfc用程序执行部，5sfc参数存储部，6sfc用设备解析检查部，7sfc用设备解析部，8sfc用设备数据收集部，9sfc用设备数据存储部，10sfc用设备数据输出部，11存储卡，12、62工程设计工具，13sfc用输出文件读入部，14sfc用显示部，15监视结果显示部，16sfc参数设定部，21、31运算装置，22、32存储器，23、33存储装置，24存储卡写入器，25、37通信装置，30信息处理装置，34显示装置，35输入装置，36存储卡读取器，38工程设计工具程序，41程序块[1]，42程序块[2]，43程序块[3]，51、52、53设备数据显示画面，70sfc参数设定画面，71设备数据收集设定栏，72设备数据收集范围设定栏，73设备数据收集范围设定对话框，91、92、93存储区域，731程序块名设定栏，732收集范围指定栏。