JPH1165623A - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データリンク要求を確実に処理すると共に、
各割込み処理要求をもバランス良く処理することが可能
なプログラマブルコントローラを提供する。 【解決手段】 プログラマブルコントローラ（ＰＣ）に
よるスキャンサイクルの実行中に外部のＰＣからのデー
タリンク要求が発生すると、受信ハンドラは、当該受信
要求を受信キューに順次セットし、また、外部のＰＣに
対するデータリンク要求がＰＣから発生すると、送信ハ
ンドラは、当該送信要求を送信キューに順次セットす
る。そして、ＯＳのタスク制御部は、スキャンサイクル
の実行後に、受信キューにセットされている受信要求を
処理する応答タスクを起動すると共に、送信キューにセ
ットされている送信要求を処理する送信タスクを起動す
るデータリンクサイクルを実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力スキャン，プ
ログラムスキャン及び出力スキャンからなるスキャンサ
イクルをプロセッサに繰返し実行させることによって、
外部に接続された制御対象を制御するプログラマブルコ
ントローラに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】プログラマブルコント
ローラ（以下、ＰＣと称す）のプロセッサは、上記のス
キャンサイクルを繰返し実行している間に、一定時間毎
に発生する割込みプログラムの処理要求や、Ｉ／Ｏ割込
み要求、他のＰＣからのデータリンク要求、などの各種
割込み処理要求を受け付けるようになっている。

【０００３】これら各種の割込み処理要求には、割込み
が競合した場合に対処できるように予め優先順位が設定
されている。そして、プロセッサは、割込み処理要求を
受け付けると、当該割込み処理要求の優先順位と現在行
っている処理タスクの優先順位とを比較して、前者の優
先順位が高ければ後者の処理タスクを中断し、前者の処
理タスクを優先的に実行するようになっている。

【０００４】しかし、この様な割込み処理方式では、優
先順位の高い割込み処理要求が連続的に多数発生した時
には、優先順位の低い割込み処理要求の処理が著しく遅
延することがある。そして、その処理要求が何らかの機
能を同時に作動させる目的を有するものである場合は、
当該目的の達成が保証されなくなるという問題があっ
た。

【０００５】斯様な問題を解決するため、例えば、特開
平３−２８２９０３号公報に開示されているように、デ
ータリンク要求を処理するタスクを優先して実行させ、
その実行中に発生した他の割込み処理要求を実行待ち状
態にして、データリンクタスクの実行後に、実行待ち状
態になっている割込み処理タスクを、割込みの種類毎に
各１個ずつ処理するようにしたものがある。

【０００６】しかしながら、上記の割込み処理方式にお
いては、データリンク要求が所定時間内に大量に発生し
た場合は、発生したデータリンク要求を全部処理しない
限り、その他の割込み処理要求は処理が開始されないこ
とになる。即ち、この方式では、データリンク要求が発
生する頻度よりもその他の処理要求が発生する頻度が高
いということを前提としており、その前提が維持されな
ければ、一部の処理要求は滞りを生じることになるとい
う問題がある。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、データリンク要求を確実に処理する
と共に、各割込み処理要求をもバランス良く処理するこ
とが可能なプログラマブルコントローラを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のプログラ
マブルコントローラによれば、プロセッサによるスキャ
ンサイクルの実行中に外部装置からのデータリンク要求
が発生すると、受信キューセット手段は、当該受信要求
を受信キューに順次セットし、また、外部装置に対する
データリンク要求が発生すると、送信キューセット手段
は、当該送信要求を送信キューに順次セットする。そし
て、リンクサイクル実行手段は、プロセッサによるスキ
ャンサイクルの実行後に、受信キューにセットされてい
る受信要求を処理する応答タスクを起動すると共に、前
記送信キューにセットされている送信要求を処理する送
信タスクを起動するデータリンクサイクルをプロセッサ
に実行させる。

【０００９】従って、スキャンサイクルの実行中に発生
したデータリンク要求は、当該スキャンサイクルの実行
後に確実に処理されるので、従来とは異なり、データリ
ンク性能が大きく劣化することがなく、一定の応答性能
を維持することができる。逆に、スキャンサイクルの実
行中に発生する他の割込み処理も、データリンク要求の
処理によって妨げられることがないので、リアルタイム
で処理することが望ましい割込み処理に対する応答性を
も良好にし得て、各割込み処理要求をバランス良く処理
することができる。

【００１０】請求項２記載のプログラマブルコントロー
ラによれば、リンクサイクル実行手段によって起動され
る応答タスク及び送信タスクは、１回の起動時にプロセ
ッサに処理させる受信要求及び送信要求の数に制限を設
けるので、データリンクサイクルの実行時間を制限する
ことによって、各割込み処理要求を一層バランス良く処
理することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図６は、ラックの各スロット
にセットされたプログラマブルコントローラ（以下、Ｐ
Ｃと称す）及びその他のユニットのＩ／Ｏ構成例を示す
ものである。ラック１の左端には、各ユニットに電源を
供給する電源ユニット２が配置されている。そして、そ
の隣のスロット０にはＰＣ３が配置され、以降のスロッ
ト１，２及び３には、夫々入力ユニット４，出力ユニッ
ト５及び通信ユニット６が配置されている。

【００１２】入力ユニット４は、図示しないリレーから
ＰＣ３に対してデータを入力するためのユニットであ
り、出力ユニット５は、逆に、ＰＣ３からリレーに対し
てデータを出力するユニットである。また、通信ユニッ
ト６は、ＰＣ３とその他のＰＣとの通信を行うためのユ
ニットである。

【００１３】図７は、ＰＣ３の電気的構成を示す機能ブ
ロック図である。この図５において、汎用ＣＰＵ（プロ
セッサ，以下、単にＣＰＵと称す）７及びビット演算プ
ロセッサ（プロセッサ，以下、単に演算プロセッサと称
す）８は、ＲＯＭ９，ＲＡＭ１０及びＩ／Ｏインターフ
ェイス１１に、アドレス及びデータバス並びに制御信号
線などからなるバス１２を介して接続されている。

【００１４】ＲＯＭ９には、後述する受信ハンドラ（受
信キューセット手段）９ａ，送信ハンドラ（送信キュー
セット手段）９ｂ，応答タスク９ｃ，送信タスク９ｄ及
びタイムオーバ監視タスク（以下、監視タスクと称す）
９ｅなどの各タスクのプログラムや、それら各タスクを
制御するタスク制御部（スキャンサイクル実行手段，リ
ンクサイクル実行手段）９ｆのプログラムなどがオペレ
ーティングシステム（以下、ＯＳと称す）として格納さ
れている（図８（ｂ）参照）。

【００１５】ＲＡＭ１０には、ユーザが作成したシーケ
ンスプログラム（ユーザプログラム）が格納されると共
に、後述する受信キュー１０ａ及び送信キュー１０ｂの
領域が確保されている（図８（ａ）参照）。また、Ｉ／
Ｏインターフェイス１１は、ラック１の図示しないバッ
クプレーンに設けられているシステムバス１３を介し
て、ＰＣ３と各ユニット４〜６とを接続するものであ
る。

【００１６】演算プロセッサ８は、シーケンスプログラ
ム中の基本命令（ビット演算，ワード加減算，ワード論
理演算など）のみを実行するようになっている。ＣＰＵ
７は、プログラムの実行前に後述するように前処理を行
うと共に、プログラム中の応用命令（ワード乗除算，分
岐，ロングワード四則演算及び論理演算などの、演算プ
ロセッサ８では実行できない命令）を実行するようにな
っている。また、ＣＰＵ７は、入力，出力及び通信ユニ
ット４，５及び６からの割込みを受け付けて処理すると
共に、シーケンスプログラムの実行によって発生するソ
フトウエア割込みをも処理するようになっている。

【００１７】次に、本実施例の作用について図１乃至図
５をも参照して説明する。図１は、ＰＣ３のＯＳによっ
て制御されるソフトウエア処理の流れを概略的に示すも
のである。

【００１８】この図１に示すように、ＰＣ３のＣＰＵ７
及び演算プロセッサ８は、入力ユニット４からの入力情
報を得る入力スキャン，シーケンスプログラムのルーチ
ンを実行するプログラムスキャン及びそのシーケンスプ
ログラムの実行結果に応じた出力情報を出力ユニット５
に対して出力する出力スキャンからなるスキャンサイク
ルを、繰返し実行するようになっている。

【００１９】スキャンサイクルの実行中において発生す
る、データリンク要求以外の割込みは、その割込みが発
生した時点で処理されるようになっている。そのような
割込みには、以下のようなものがある。 時限割込み１：一定時間毎に、シーケンスプログラム
の割込みプログラムを実行する。 時限割込み２：一定時間毎に、ＰＣ３の各部が正常状
態にあるか否かを検査する。 タイマリフレッシュ：シーケンスプログラム中で使用
されるタイマの値を更新する。 Ｉ／Ｏ割込み：入力，出力ユニット４，５からの割込
み。シーケンスプログラムの割込み処理プログラムを起
動する。 尚、これらの割込みを処理する時間についても、スキャ
ンサイクルの時間が著しく長くなることがないように、
処理数等に一定の制限が設けてある。

【００２０】また、タスク制御部９ｆは、時限割込み２
のように、比較的緊急性が低い割込みの処理タスクにつ
いては、１回の割込みによる処理タスクの実行時間に制
限を設ける。例えば、処理タスクのルーチンを一通り実
行するのに１００ｍｓの時間を要する場合、１回の割込
みによる実行時間を２０ｍｓなどに制限する。従って、
１回の割込みでは、ＰＣ３の各部の検査項目の内、制限
時間内で検査できる範囲のみが検査され、５回の割込み
によって全項目の検査が完了することになる。

【００２１】図２及び図３に示すように、スキャンサイ
クルの実行中に、通信ユニット６を介したデータリンク
要求（受信１，２）、或いはＰＣ３から通信ユニット６
へのデータリンク要求（リンク命令実行１，２）が発生
した場合は、夫々受信ハンドラ９ａ、或いは送信ハンド
ラ９ｂが起動される。

【００２２】受信及び送信ハンドラ９ａ及び９ｂは、Ｏ
Ｓの割込み処理プログラムであり、データリンク要求が
発生すると同時に与えられる受信メッセージ（受信１，
２）や命令（命令１，２）をＲＡＭ１０上の受信キュー
１０ａ及び送信キュー１０ｂに書込むと共に、受信フラ
グ及び送信フラグをＲＡＭ１０上の所定領域にセットす
るようになっている。

【００２３】そして、受信フラグ及び送信フラグがセッ
トされた場合は、スキャンサイクルの終了後に、ＯＳの
応答タスク９ｃ及び送信タスク９ｄが起動されて、受信
キュー１０ａ及び送信キュー１０ｂにセットされた受信
及び送信要求に応じた処理を実行するようになってい
る。この期間がデータリンクサイクル（以下、リンクサ
イクルと称す）に相当する。

【００２４】図４は、応答タスク９ｃの制御内容を示す
フローチャートである。この図２においては、先ず、
「受信数が規定以上？」の判断ステップＲ１において、
受信キュー１０ａにセットされている受信メッセージの
数が規定数以上か否かを判断する。ここで、規定数と
は、リンクサイクルの処理時間が長くなり過ぎないよう
に設定された制限であり、例えば“５”などに設定され
る。

【００２５】判断ステップＲ１において、受信メッセー
ジ数が規定数未満であり「ＮＯ」と判断すると、「応答
処理実行」の処理ステップＲ２に移行する。処理ステッ
プＲ２においては、受信キュー１０ａにセットされた受
信メッセージに応じた処理をＰＣ３側において実行し、
応答を割込みの発生元に対して返すようにする。そし
て、応答タスク９ｃの処理を終了する。

【００２６】一方、判断ステップＲ１において、受信メ
ッセージ数が規定数以上であり「ＹＥＳ」と判断する
と、「規定数分だけ応答処理実行」の処理ステップＲ３
に移行する。処理ステップＲ３においては、受信キュー
１０ａにセットされた受信メッセージの内、先頭から規
定数分“５”だけの受信メッセージに応じた処理をＰＣ
３側において実行し、割込みの発生元に対して応答を返
すようにする。そして、「受信フラグセット」の処理ス
テップＲ４に移行する。

【００２７】応答タスク９ｃが起動されると、受信フラ
グは自動的にクリアされるが、この場合は、受信フラグ
に未処理の受信メッセージが残っているので、次回のリ
ンクサイクルにおいて応答タスク９ｃを起動するため、
処理ステップＲ４において、受信フラグをセットする。
そして、処理を終了する。尚、リンクサイクルとスキャ
ンサイクルとでは、スキャンサイクルの処理時間の方が
短いため、残った処理を次回のリンクサイクルに回して
も処理が遅延する影響は少ない。

【００２８】また、図５は、送信タスク９ｄの制御内容
を示すフローチャートである。この図５においては、先
ず、「応答待ちパケット有り？」の判断ステップＳ１に
おいて、応答待ちパケットがリストアップされているか
否かを判断する。

【００２９】ここで、応答待ちパケットとは、送信タス
ク９ｄにおいてＰＣ３から他のＰＣなどに対して送信を
行った結果作成され、その送信先から応答が帰って来る
のを待っている間に、ＲＡＭ１０の所定領域にリストア
ップされているものである。応答待ちパケットの内容
は、通番や送信先を示すコード，送信を行った時間など
からなっている。

【００３０】判断ステップＳ１において、応答待ちパケ
ットがリストアップされておらず「ＮＯ」と判断する
と、「送信要求規定数以下？」の判断ステップＳ２に移
行する。判断ステップＳ２においては、送信キュー１０
ｂにセットされている送信要求（命令１，２，…）の数
が規定数以上か否かを判断する。ここでの規定数は、応
答タスク９ｃについて前述したものと同様の理由で設定
されている。

【００３１】判断ステップＳ２において、送信要求数が
規定数以下であり「ＹＥＳ」と判断すると、次の「キュ
ーから１個取出し送信パケットを作成」の処理ステップ
Ｓ３に移行する。処理ステップＳ３において、送信キュ
ー１０ｂにセットされている送信要求を先頭から１個取
出して、送信を行うための送信パケットを作成する。送
信パケットとは、送信メッセージ（命令）に、送信を行
うのに必要なデータ等を付加して所定のデータフォーマ
ットに構成したものである。

【００３２】送信パケットを１個作成すると、次の「送
信キューが空？」の判断ステップＳ４に移行する。判断
ステップＳ４においては、送信キュー１０ｂにセットさ
れた送信要求を全て取出したか否かを判断する。送信要
求がまだ残っており「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ
２に移行する。

【００３３】即ち、送信キュー１０ｂにある送信要求数
が規定数以下の場合は、ステップＳ２〜Ｓ４のループを
回ることによって、その送信要求を送信キュー１０ｂか
ら全て取出して判断ステップＳ４において「ＹＥＳ」と
判断するまで、１個ずつ送信要求が取出されて送信パケ
ットが作成される。

【００３４】そして、判断ステップＳ４において「ＹＥ
Ｓ」と判断すると、「送信」の処理ステップＳ６に移行
して、作成した送信パケットを全て送信する。送信と同
時に、応答待ちパケットが作成されてリストアップされ
る。また、この時監視タスク９ｅが起動され（処理ステ
ップＷ３）、この時点で新規に送信されたものに対応す
る応答待ちパケットに、送信時刻を書込んで記憶する。
その後、送信タスク処理を終了する。

【００３５】一方、判断ステップＳ２において、送信キ
ュー１０ｂにある送信要求数が規定数を超えており「Ｎ
Ｏ」と判断すると、「規定数の送信パケットを作成」の
処理ステップＳ５に移行する。処理ステップＳ５におい
ては、送信キュー１０ｂにある送信要求の内、先頭から
規定数分だけを取出して送信パケットを作成する。

【００３６】そして、次の「送信フラグセット」の処理
ステップＳ５ａに移行して、次回のリンクサイクルにお
いて送信タスク９ｄが起動されるように送信フラグをセ
ットする。すると、ステップＳ６に移行して、規定数分
の送信パケットを送信する。

【００３７】また、ステップＳ１において、既に応答待
ちパケットがリストアップされており「ＹＥＳ」と判断
すると、監視タスク９ｅが起動される（判断ステップＷ
１）。その「タイムオーバー？」の判断ステップＷ１に
おいて、監視タスク９ｅは、応答待ちパケットに書込ま
れている送信時間を参照して、規定されている応答待ち
時間をオーバーしたか否かを判断する。待ち時間をオー
バーした応答待ちパケットがなければ「ＮＯ」と判断し
てステップＳ２に移行する。

【００３８】判断ステップＷ１において、待ち時間をオ
ーバーした応答待ちパケットがある場合は、監視タスク
９ｅは「ＹＥＳ」と判断して、「エラーフラグをセット
し、該当パケットを削除」の処理ステップＷ２に移行す
る。処理ステップＷ２においては、送信先から規定時間
内に応答がなかったことを示すエラーフラグをＲＡＭ１
０の所定領域にセットすると、リストからタイムオーバ
ーとなった応答待ちパケットを削除する。そして、ステ
ップＳ２に移行する。

【００３９】以上のように本実施例によれば、ＰＣ３の
ＣＰＵ７及び演算プロセッサ８によるスキャンサイクル
の実行中に外部のＰＣからのデータリンク要求が発生す
ると、受信ハンドラ９ａは、当該受信要求を受信キュー
１０ａに順次セットし、また、外部のＰＣに対するデー
タリンク要求がＰＣ３側から発生すると、送信ハンドラ
９ｂは、当該送信要求を送信キュー１０ｂに順次セット
する。そして、ＯＳのタスク制御部９ｆは、スキャンサ
イクルの実行後に、受信キュー１０ａにセットされてい
る受信要求を処理する応答タスク９ｃを起動すると共
に、送信キュー１０ｂにセットされている送信要求を処
理する送信タスク９ｄを起動するデータリンクサイクル
をＣＰＵ７または演算プロセッサ８に実行させるように
した。

【００４０】従って、スキャンサイクルの実行中に発生
したデータリンク要求は、当該スキャンサイクルの実行
後に確実に処理されるので、従来とは異なり、データリ
ンク性能が大きく劣化することがなく、一定の応答性能
を維持することができる。逆に、スキャンサイクルの実
行中に発生する他の割込み処理も、データリンク要求の
処理によって妨げられることがないので、リアルタイム
で処理することが望ましいＩ／Ｏ割込みなどの処理に対
する応答性をも良好にし得て、各割込み処理要求をバラ
ンス良く処理することができる。

【００４１】また、本実施例によれば、タスク制御部９
ｆによって起動される応答タスク及び送信タスクに、１
回の起動時にＣＰＵ７または演算プロセッサ８に処理さ
せる受信要求及び送信要求の数に制限を設けたので、デ
ータリンクサイクルの実行時間を制限することによっ
て、各割込み処理要求を一層バランス良く処理すること
ができる。

【００４２】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。システムの仕様によって、データリ
ンク要求が一定時間内において大量に発生する可能性が
低い場合には、１回の起動時に処理される受信要求及び
送信要求の数に、特に制限を設ける必要はない。また、
システムの仕様に応じてユーザが制限数を設定できるよ
うにしても良い。

【００４３】プロセッサは、必ずしもＣＰＵ７及び演算
プロセッサ８の両方を用いる必要はなく、１個のＣＰＵ
で基本命令及び応用命令を処理するものであっても良
い。図１では、受信要求と送信要求とが異なるスキャン
サイクルにおいて発生した例を示したが、両者が同じス
キャンサイクルにおいて同時に発生した場合であって
も、その次のリンクサイクルにおいて応答タスク９ｃ，
送信タスク９ｄをシリアルに起動して処理すれば良い。
受信及び送信タスク９ｃ及び９ｄを起動するのに受信及
び送信フラグをセットするのに代えて、タスク制御部９
ｆが受信及び送信キュー１０ａ及び１０ｂを直接参照す
ることにより、受信及び送信要求がセットされていれば
各タスクを起動するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるスキャンサイクル及
びリンクサイクルの処理の流れを概念的に示す図

【図２】図１において、発生した受信要求に対応する部
分を詳細に示す図

【図３】図１において、発生した送信要求に対応する部
分を詳細に示す図

【図４】応答タスクの処理内容を示すフローチャート

【図５】送信タスクの処理内容を示すフローチャート

【図６】プログラマブルコントローラを含むラック全体
のＩ／Ｏ構成を示す図

【図７】プログラマブルコントローラの要部の電気的構
成を示す図

【図８】（ａ）はプログラマブルコントローラのＲＡＭ
の内容を概念的に示す図、（ｂ）は同プログラマブルコ
ントローラのＲＯＭの内容を概念的に示す図

【符号の説明】

３はプログラマブルコントローラ、４は入力ユニット、
５は出力ユニット、７は汎用ＣＰＵ（プロセッサ）、８
はビット演算プロセッサ（プロセッサ）、９ａは受信ハ
ンドラ（受信キューセット手段）、９ｂは送信ハンドラ
（送信キューセット手段）、９ｃは応答タスク、９ｄは
送信タスク、９ｆはタスク制御部（スキャンサイクル実
行手段，リンクサイクル実行手段）、１０ａは受信キュ
ー、１０ｂは送信キューを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ユニットからの入力情報を得る入力
   スキャン，ユーザプログラムのルーチンを実行するプロ
   グラムスキャン及び前記ユーザプログラムの実行結果に
   応じた出力情報を出力ユニットに対して出力する出力ス
   キャンからなるスキャンサイクルをプロセッサに繰返し
   実行させるスキャンサイクル実行手段と、 前記プロセッサによる前記スキャンサイクルの実行中に
   おいて、外部装置からのデータリンク要求が発生すると
   当該受信要求を受信キューに順次セットする受信キュー
   セット手段と、 前記プロセッサによる前記スキャンサイクルの実行中に
   おいて、外部装置に対するデータリンク要求が発生する
   と当該送信要求を送信キューに順次セットする送信キュ
   ーセット手段と、 前記プロセッサによる前記スキャンサイクルの実行後
   に、前記受信キューにセットされている受信要求を処理
   する応答タスクを起動すると共に、前記送信キューにセ
   ットされている送信要求を処理する送信タスクを起動す
   るデータリンクサイクルを前記プロセッサに実行させる
   リンクサイクル実行手段とを具備したことを特徴とする
   プログラマブルコントローラ。
2. 【請求項２】 前記リンクサイクル実行手段によって起
   動される前記応答タスク及び送信タスクは、１回の起動
   時に前記プロセッサに処理させる受信要求及び送信要求
   の数に制限を設けていることを特徴とする請求項１記載
   のプログラマブルコントローラ。