可编程逻辑控制器以及可编程逻辑控制器用编程工具

本发明将在2014年3月31日提交的日本专利申请No.2014-072251的 公开内容，包括其说明书、附图以及摘要，通过引用全部并入本文中。

技术领域

本发明涉及可编程逻辑控制器(以下，略称为PLC)、以及对以PLC 为对象的时序程序进行编辑的编程工具。

背景技术

在生产设备等控制装置中有时使用由相互协作来进行时序控制的 多个PLC构成的分散控制系统(参照日本特开2008－262453号公报)。 对各PLC写入例如与按照模块单位所生成的时序电路、用于进行PLC 间的通信的接口电路相当的程序。另外，在PLC采用数据链路(data  link)方式的情况下，在分配的规定的存储区保持经由网络进行通信的 数据的状态下，执行时序控制。

在上述这样的分散控制系统中，有时伴随着功能扩展、一部分功能 的废除等来增减PLC的台数，由此变更分散控制系统的构成。这种情 况下，为了正常进行被变更的分散控制系统中的时序控制、各PLC间 的通信，需要进行与时序电路、接口电路相当的程序等的修正、存储区 的再分配。因此，对于分散控制系统的构成的变更，伴随着PLC的台 数的增减，需要时序程序的创建或修正、向PLC写入该程序的写入处 理等追加作业。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够提高分散控制系统的扩展性 的PLC、以及PLC用的编程工具。

本发明的一方式的可编程逻辑控制器具备变量表、存储装置、以及 接口电路，上述可编程逻辑控制器通过与其它可编程逻辑控制器相协作 而进行时序控制来构成分散控制系统，上述可编程逻辑控制器具备在上 述时序控制中被上述其它可编程逻辑控制器参照的变量即参照变量，上 述变量表具备变量信息，该变量信息包括表示构成上述分散控制系统的 各个可编程逻辑控制器的识别符号和上述参照变量的变量名，且该变量 信息按照每个上述参照变量来设定，上述存储装置具有对上述参照变量 的值进行存储的存储区，上述接口电路将使用于上述可编程逻辑控制器 与上述其它可编程逻辑控制器之间的通信的通信数据、和存储在上述存 储区中的上述参照变量的值相互部分地复写。

根据这样的构成，PLC在存储装置上确保至少存储自己与其它PLC 之间作为通信对象的参照变量的存储区的状态下，执行时序控制。在这 种由PLC构成的分散控制系统中，如果构成的变更是通过变量表设想 的范围内，则不进行时序电路或接口电路的修正、存储区的再分配，而 维持能够正常执行时序控制的状态。因此，分散控制系统的扩展性提高。

本发明的其它方式是在上述方式的可编程逻辑控制器中也可以使 上述其它可编程逻辑控制器包括预计对上述分散控制系统的增设的扩 展可编程逻辑控制器，上述可编程逻辑控制器通过基于上述变量表来预 先在上述存储装置上确保在上述扩展可编程逻辑控制器被增设于上述 分散控制系统的情况下对与该扩展可编程逻辑控制器之间进行通信的 上述参照变量进行存储的上述存储区，来允许上述扩展可编程逻辑控制 器的增设。

根据这样的构成，在对分散控制系统增设扩展PLC前，PLC在确 保设想了与扩展PLC之间的通信的存储区的状态下执行时序控制。由 此，PLC在实际上扩展PLC被增设于分散控制系统的情况下，应对扩 展了功能等的分散控制系统。因此，在变更分散控制系统的设备环境的 情况下，不进行PLC的接口电路等的修正、存储区的再分配，而能够 对分散控制系统增设扩展PLC。

本发明的其它方式在上述方式的可编程逻辑控制器中也可以使在 从上述分散控制系统的构成取下上述其它可编程逻辑控制器的情况下， 上述可编程逻辑控制器通过基于上述变量表在上述存储装置上继续确 保对与被取下的上述其它可编程逻辑控制器之间进行了通信的上述参 照变量进行存储的上述存储区，来允许上述其它可编程逻辑控制器的取 下。

本发明的其它方式在上述方式的可编程逻辑控制器中也可以使上 述可编程逻辑控制器通过在存储被取下的上述其它可编程逻辑控制器 发送的上述参照变量的上述存储区的数据为初始值的情况下，不执行上 述可编程逻辑控制器执行的时序控制程序所包含的多个步骤中的、参照 被取下的上述其它可编程逻辑控制器发送的上述参照变量的步骤，来允 许从上述分散控制系统取下上述其它可编程逻辑控制器。

本发明的其它方式在上述方式的可编程逻辑控制器中也可以使上 述可编程逻辑控制器通过在存储被取下的上述其它可编程逻辑控制器 发送的上述参照变量的上述存储区的数据为初始值的情况下，不执行异 常处理而继续进行时序控制，来允许从上述分散控制系统取下上述其它 可编程逻辑控制器。

根据这样的构成，在从分散控制系统取下一部分的PLC后，PLC 在确保设想了与被取下的其它PLC之间的通信的存储区的状态下执行 时序控制。由此，PLC即使在与被取下的其它PLC的通信被切断也不 进行异常处理，而应对一部分的功能被废除的分散控制系统。因此，在 变更分散控制系统的设备环境的情况下，不进行PLC的接口电路等的 修正、存储区的再分配，而能够从分散控制系统取下一部分的PLC。另 外，通过维持这种分散控制系统的环境，来允许被取下的PLC的再连 接。

本发明的其它方式也可以是用于对以上述方式的可编程逻辑控制 器为对象的时序控制程序进行编辑的编程工具，具备变量表生成部，其 接受上述变量信息的设定来生成上述变量表；以及接口电路生成部，其 基于所设定的上述变量信息以及上述时序控制程序，来确定属于上述可 编程逻辑控制器的上述参照变量，并生成与上述可编程逻辑控制器对应 的上述接口电路。

根据这种构成，由具备通过编程工具生成的变量表以及接口电路的 多个PLC构成分散控制系统。在这种由PLC构成的分散控制系统中， 如果构成的变更是通过变量表所设想的范围内，则不进行时序电路或接 口电路的修正、存储区的再分配，而维持能够正常执行时序控制的状态。 因此，分散控制系统的扩展性提高。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的实施方式进行描述，本发明的上述和其 它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的元件， 其中：

图1是表示第一实施方式中的分散控制系统的框图。

图2是表示PLC的构成的框图。

图3是表示PLC中的时序电路以及接口电路的梯形图。

图4是表示图2中的变量表的图。

图5是表示在PLC的存储装置上所确保的链接用存储区的图。

图6是表示PLC间的通信数据、和该数据的流向的图。

图7是表示第二实施方式中的时序程序的编辑装置的框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对将本发明的可编程逻辑控制器(以下，略称为 PLC)以及PLC用的编程工具具体化的实施方式进行说明。本实施方 式的PLC被应用于多个PLC相协作进行时序控制的分散控制系统。编 程工具是对以PLC为对象的时序程序、链接程序进行编辑的软件。

对于作为本发明的第1实施方式的分散控制系统1以及多个PLC 的构成，参照图1～图6进行说明。分散控制系统1是预先使控制功能 分散的控制系统，并能够根据需要变更系统形态。分散控制系统1如图 1所示，由经由网络5可通信地连接的多台PLC－1～PLC－3、以及未 图示的处理设备等构成。

网络5依照规定的网络标准。本实施方式的网络5采用FL-net标准。 网络5是将PLC－1～PLC－3作为节点(成为通信的主体的各个设备) 的FL-net网。在网络5中，各节点按照决定的顺序交接数据的发送权 (权标(token))。换句话说，具有权标的节点广播通信包后，从接受 到权标开始规定的时间内，向下一个节点发送权标。构成分散控制系统 1的PLC－1～PLC－3能够通过网络5共享需要的数据。

如图2所示，PLC－1具备控制部10和存储装置15。控制部10由 未图示的微处理器等构成，执行写入到存储装置15的ROM中的各种 程序。存储装置15由ROM、RAM等构成，读取或写入各种程序。PLC －2以及PLC－3的构成实际上与PLC－1相同，所以省略详细的说明。

对存储装置15的ROM写入与时序电路11以及接口电路12相当的 执行程序(execution program)。以下，为了便于说明，上述的执行 程序称为“时序电路”或者“接口电路”。此处，时序电路11以及接口 电路12通过PLC用的编程工具对以梯形图的形式表现的源程序进行编 译而生成。以下，将该源程序称为时序程序以及链接程序。PLC－1～ PLC－3的时序电路11与图3的梯形图所示的时序程序Ps1～Ps3对应。 PLC－1～PLC－3的接口电路12与图3的梯形图所示的链接程序 Pn1～Pn3对应。

在分散控制系统1中PLC－1～PLC－3相协作进行时序控制，所以 一个PLC需要参照保持在其它PLC中的变量。此处，将保持(存储， 变更)在其它PLC中的变量中在时序控制中被一个PLC参照的变量定 义为参照变量。例如，保持在PLC－2中的局部变量中PLC－1在时序 电路11的内部参照的PLC－2的局部变量相当于上述的参照变量。在 其它PLC－1～PLC－3中的关系中也相同。

具体而言，图3中，在PLC－1的时序程序Ps1的第一步骤(M1) 中参照反映PLC－2的时序程序Ps2的第四步骤(M4)中的运算结果 的、PLC－2的局部变量(D10X)。在时序程序Ps1中，表示该局部变 量(D10X)的变量名记载为“PLC－2＿D10X”。该情况下，PLC－2 的局部变量D10X是在时序控制中被PLC－1参照的参照变量。该参照 变量成为PLC－1与PLC－2间的通信的对象。

在图2所示的存储装置15的RAM中存储变量表Tb、各种程序的 执行时的临时数据等。在变量表Tb内记载包括用于识别保持参照变量 的PLC的识别符号、和参照变量的变量名的变量信息，识别符号和变 量信息按照每个参照变量来设定。例如在图4所示的变量表Tb中，上 述参照变量(D10X)与包括表示保持该参照变量的PLC－2的识别符 号“＜02＞”与变量名“D10X”的变量信息Iv22(图示略)建立关联 地来设定。

另外，在变量表Tb中，对属于各PLC的全部参照变量分别设定 变量信息。上述的全部参照变量是对分散控制系统1进行设想的最大的 功能扩展的设备环境下，能够成为构成该分散控制系统1的多个PLC 间的通信对象的参照变量。换句话说，全部参照变量包括实际上未与网 络5连接但在与预计增设的扩展PLC的通信中作为通信对象设想的参 照变量。

在存储装置15的RAM上确保链接用的存储区Mn。链接用的存储 区Mn对全部参照变量中至少PLC作为通信对象的参照变量进行存储。 换句话说，在PLC－1的存储装置15的存储区Mn中存储至少该PLC －1作为发送以及接收的对象的参照变量。此外，在本实施方式中，在 存储装置15中分配出链接用的存储区Mn，该链接用的存储区Mn用于 存储在变量表Tb中所设定的全部参照变量。

如图5所示，在链接用的存储区Mn中储存分别与PLC－1～PLC －3对应的通信用变量B1～B3。详细而言，PLC－1作为自己的发送用 数据，用通信用变量B1[0]～B1[s]的名称将被其它PLC参照的变量存 储在链接用的存储区Mn。PLC－1作为发送的对象的参照变量在图4 的变量表Tb中被附加识别符号“＜01＞”。

另外，PLC－1不管自己在时序控制中是否参照，都将在全部的PLC 间成为通信对象的变量作为接收用数据，用通信用变量B2[0]～B2[t]、 B3[0]～B3[u]的名称存储在链接用的存储区Mn中。PLC－1在时序控 制中参照的参照变量是在时序电路11中参照的其它PLC－2的变量 (D10X)等。换句话说，各PLC－1～PLC－3分别保持成为通信对象 的全部参照变量，而在PLC－1～PLC－3作为发送用或者接收用的链 接用的存储区的地址不同。

此处，在各PLC之间进行数据的交换的情况下，无法直接参照通 信对象的PLC的局部变量和其地址，所以需要借助接口电路12的通信。 接口电路12将使用于各PLC－1～PLC－3间的通信的通信数据和存储 在链接用的存储区Mn中的参照变量相互部分地复写。若更详细地叙述， 则各参照变量通过接口电路12被变换而成为通信用变量，该通信用变 量与各PLC的时序电路11参照的其它PLC的参照变量链接。

上述的通信数据采用依照网络5中的网络标准的形式。在采用 FL-net的本实施方式中，如图6所示，通信数据是具有将各PLC－1～ PLC－3的通信用变量B1～B3连结起来的构造的通信包。例如PLC－1 的接口电路12在时序控制执行时将运算结果输入(反映)到参照变量 的情况下，在与该参照变量对应的通信用变量B1[＊]存储运算结果 (0～s进入[＊])。

而且，PLC－1的接口电路12在PLC－1接受到权标(发送权)时， 对通信数据中的自己(PLC－1)发送的区域写入储存到处于链接用存 储区Mn的通信用变量B1[0]～B1[s]中的值。该通信数据通过PLC－1 被发送至网络5上。另外，在PLC－1接受到其它PLC发送的通信数 据的情况下，接口电路12将通信数据中的处于接收区域的数据写入处 于链接用存储区Mn的通信用变量B2[0]～B2[t]、B3[0]～B3[u]。由此， 例如对PLC－2保持的参照变量(D10X、B2[1])输入值而变为开启 (ON)，则执行图3所示的时序程序Ps1的第一步骤(M1)。

根据上述的构成，各PLC－1～PLC－3在存储装置15内确保至少 存储自己与其它PLC之间进行通信的参照变量的链接用的存储区Mn 的状态下，执行时序控制。在这种由PLC－1～PLC－3构成的分散控 制系统1中，如果构成的变更在通过变量表Tb所设想的范围内，换句 话说PLC台数为变量表Tb上所设定的PLC的最大台数以内，各PLC 的时序程序所使用的其它PLC的参照变量的个数为变量表Tb上所设定 的各PLC的参照变量的最大个数以内，则不进行时序电路11或接口电 路12的修正、链接用的存储区Mn的再分配，而维持能够正常执行时 序控制的状态。因此，分散控制系统1的扩展性提高。以下，对分散控 制系统1的构成的变更进行说明。

对分散控制系统1中的扩展PLC的增设进行说明。此处，PLC－3 为预计对由PLC－1以及PLC－2构成的分散控制系统1的增设的扩展 PLC。该PLC－3相当于本发明中的其它PLC。另外，在增设前的设备 环境下，在网络5上连接除了PLC－3之外的PLC－1以及PLC－2。

分散控制系统1如果在增设PLC－3前，仅对PLC－1和PLC－2 相互参照的变量进行通信，则能够执行与增设前的设备环境对应的时序 控制。与此相对，分散控制系统1通过设置设想了PLC－3的增设的设 备环境，由此不进行时序电路11或接口电路12的修正、链接用的存储 区Mn的再分配，而允许PLC－3的增设。

具体而言，分散控制系统1如以下那样构成。分散控制系统1中的 参照变量包括扩展PLC(PLC－3)的保持的变量中被现有的PLC(PLC －1、PLC－2)参照的变量。因此，如图4所示，在PLC－1以及PLC －2分别具备的共用的变量表Tb包括属于PLC－3的参照变量的变量 信息Iv3(具有识别符号＜03＞的信息)。

另外，如图5所示，在PLC－1以及PLC－2中的存储装置15的 RAM上分配存储变量表Tb上所设定的全部参照变量(也包括属于PLC －3的参照变量)的链接用的存储区Mn。另外，如图6所示，在使用 于PLC－1与PLC－2之间的通信的通信数据中确保通过PLC－3的接 口电路12写入的发送区域。

此外，PLC－1以及PLC－2的时序电路11中包括已经参照PLC －3的变量的步骤(图3的时序程序Ps1的步骤M10、时序程序Ps2的 步骤M5)。另外，在PLC－1以及PLC－2的接口电路12接受到通信 数据的情况下，将处于PLC－3发送的区域的数据写入通信用变量 B3[0]～B3[u]。在增设PLC－3前，没有PLC－3对发送区域的写入， 所以在通信用变量B3[0]～B3[u]存储有初始值。

PLC－1以及PLC－2如上述那样在时序电路11包括参照PLC－3 的变量的步骤，但对应的通信用变量B3[0]～B3[u]一直是初始值没有变 化，所以既不执行该步骤也不进行错误处理。这样，由PLC－1以及 PLC－2构成的分散控制系统1能够执行与现在的设备环境对应的时序 控制。

此处，在网络5上连接作为扩展PLC的PLC－3，在分散控制系统 1中增设PLC－3。若在这样的状态下在分散控制系统1接通电源，则 在FL-net网中识别PLC－3，权标以规定的顺序在PLC－1～PLC－3 之间移动。而且，PLC－3与现有的PLC－1，PLC－2同样地开始通信 数据的接受、以及发信。这样，分散控制系统1成为能够执行PLC－1～ PLC－3相协作的时序控制的环境。

这样，现有的PLC－1、PLC－2通过基于变量表Tb来预先在各存 储装置15上确保存储扩展PLC保持的参照变量的链接用的存储区Mn， 来构成允许扩展PLC的增设的分散控制系统1。由此，在变更分散控制 系统1的设备环境的情况下，不进行PLC－1以及PLC－2的接口电路 12等的修正、链接用的存储区Mn的再分配，而能够对分散控制系统1 增设扩展PLC。

接下来，对构成分散控制系统1的一部分的PLC的取下进行说明。 此处，在由PLC－1～PLC－3构成的分散控制系统1中，PLC－3为取 下的对象。该PLC－3相当于本发明的其它PLC。

另外，在PLC－3取下前的现在的设备环境下，在网络5上连接有 PLC－1～PLC－3。

在分散控制系统1中，若取下一部分的PLC，则属于该PLC的参 照变量没有被更新。因此，以往若检测出PLC的取下，则考虑对剩余 的PLC的时序控制的影响，通过错误处理使系统停止。与此相对，本 实施方式的分散控制系统1事先设置设想了PLC－3的取下的设备环 境，由此不进行时序电路11或接口电路12的修正、链接用的存储区 Mn的再分配，而允许PLC－3的取下。

具体而言，分散控制系统1如以下那样构成。在从网络5取下PLC －3的分散控制系统1中，如图4所示，PLC－1以及PLC－2具备共 用的变量表Tb。PLC－1以及PLC－2基于变量表Tb来识别包括被取 下的PLC－3的全部的PLC作为通信对象的全部的参照变量。

而且，如图5所示，在PLC－1以及PLC－2中的存储装置15的 RAM上分配对在变量表Tb内所设定的全部参照变量(包括属于PLC －3的参照变量的)进行存储的链接用的存储区Mn。在链接用的存储 区Mn中的与PLC－3对应的通信用变量B3[0]～[u]代入初始值，并维 持。若取下PLC－3，则FL-net网中PLC－3未被识别，但如图6所示， 在使用于PLC－1与PLC－2之间的通信的通信数据中继续确保通过 PLC－3的接口电路12写入的发送区域。

此处，在PLC－1以及PLC－2的时序电路11中依然包括参照PLC －3的变量的步骤，然而对应的通信用变量B3[0]～B3[u]一直为初始值， 没有变化。该情况下，PLC－1以及PLC－2既不执行该步骤也不进行 错误处理。

这样，剩余的PLC－1、PLC－2通过基于变量表Tb来在各存储装 置15确保存储与被取下的PLC－3之间作为通信对象的参照变量的链 接用的存储区Mn，来构成允许PLC－3的取下的分散控制系统1。由 此，在分散控制系统1的设备环境的变更时，不进行PLC－1以及PLC －2的接口电路12等的修正、链接用的存储区Mn的再分配，而能够从 分散控制系统1取下PLC－3。另外，通过维持这种分散控制系统1的 环境，由此允许被取下的PLC－3的再连接。

接下来，参照图3、图4以及图7，对作为本发明的第二实施方式 的时序程序的编辑装置50的整体构成进行说明。编辑装置50的硬件是 通用的个人计算机，如图7所示，具备执行各种运算处理的CPU(central  processing unit)51、存储装置52、显示器53、输入设备54、和通信接 口55。编辑装置50通过在上述个人计算机内安装包括PLC用的编程工 具60的各种软件的构成，而具有时序程序的编辑功能。

存储装置52由未图示的RAM、ROM、硬盘驱动器等构成，进行 各种程序的读取、写入。显示器53是显示装置，是使用于时序程序的 梯形图的画面输出等的输出设备。输入设备54例如是键盘、鼠标等， 在时序程序的梯形图等的编辑作业中被使用于信息的输入等。通信接口 55是经由未图示的通信电缆进行与PLC的通信时，输入输出各种数据 的装置。

编程工具60进行与写入至多个PLC的执行程序对应的时序程序的 编辑。该编程工具60具备程序编辑部61、变量表生成部62、和接口电 路生成部63。程序编辑部61在本实施方式中具有对作为时序程序的程 序语言的梯形图进行编辑的功能。程序编辑部61以可编辑的方式使显 示器53显示梯形图，并且，接受通过输入设备54的编辑。从存储装置 52读取现有的时序程序，另外将被编辑的时序程序写入存储装置52， 并存储。

变量表生成部62接受输入设备54对变量信息的设定，来生成变量 表。具体而言，作业者对标签表输入变量信息。变量表生成部62通过 对该标签表进行编译来生成图4所示的变量表Tb。在标签表中，按照 每个参照变量，设定识别符号、部件名、变量名(标签)、变量的类型、 变量地址等，作为变量信息。通过该标签表来定义各参照变量，允许以 PLC间的参照为前提的编程。

接口电路生成部63基于设定的变量信息以及时序程序来生成与各 个PLC对应的接口电路。例如在生成PLC－1的接口电路12的情况下， 接口电路生成部63首先基于设定的变量信息(参照图4)、和图3所示 的时序程序Ps2、Ps3，来确定属于PLC－1的参照变量。

接下来，接口电路生成部63对确定出的多个参照变量分配通信用 变量B1[0]～B1[s]。而且，接口电路生成部63对使参照变量与局部变 量链接的链接程序Pn1进行编译来生成接口电路12。接口电路生成部 63也与其它PLC－2、PLC－3同样地生成与各自对应的接口电路12。

根据上述的构成，通过具备由编程工具60生成的变量表Tb以及接 口电路12的多个PLC－1～PLC－3来构成分散控制系统1。在这种由 PLC－1～PLC－3构成的分散控制系统1中，起到与第一实施方式同样 的效果。即，在分散控制系统1中，如果构成的变更是通过变量表Tb 设想的范围内，则不进行时序电路11或接口电路12的修正、链接用的 存储区Mn的再分配，而维持能够正常执行时序控制的状态。因此，分 散控制系统1的扩展性提高。