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JP2010287034A - 外部機器とPLCとのModbusプロトコル通信アドレス表示方式 - Google Patents

外部機器とPLCとのModbusプロトコル通信アドレス表示方式 Download PDF

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Hiroshi Kuramoto
裕志 倉元
Tatsuji Tanaka
竜ニ 田中
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Koyo Electronics Industries Co Ltd
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Koyo Electronics Industries Co Ltd
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Abstract

【課題】外部機器からPLCのメモリ位置にModbusプロトコル通信で指定してアクセスするに際して、アドレス計算をすることなく、PLCが認識できるModbusファンクションコードと、ModbusアドレスとをModbusマスタ外部機器が送信可能とすること。
【解決手段】Modbusマスタとして例えばプログラマブル表示器11がModbusプロトコル通信でPLC12のメモリ内のデバイスアドレスにアクセスしてデバイス情報を入手するべく、PLCにデバイスアドレスに対応するModbusファンクションコードとModbusアドレスとを送信する通信方式において、PLCのプログラミング用ツール画面上に呼び出したアドレスピッカー画面上に、上記全デバイスアドレスを全Modbusアドレスと全Modbusファンクションコードとに対応付けした一覧表を表示できるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、外部機器がModbusマスタとしてPLC(プログラマブルコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ)のメモリ内情報を得るためのModbusプロトコル通信方式に関するものである。
PLCは生産設備に配備され、シーケンスプログラムを実行してそれに接続された生産設備内の各種機械や装置等の制御機器をシーケンス制御するようになっている。PLCは、制御対象の状態に対応したスイッチやセンサ等の入力機器のON/OFF情報を入力し、その入力したON/OFF情報をメモリ内に記憶する一方、ラダー言語などで記述されたシーケンスプログラムに沿って論理演算を実行すると共に、得られた演算結果の情報をメモリ内に記憶すると共に、その記憶した情報を、リレー,バルブ,アクチュエータ等の出力機器に出力することで、制御対象の制御を実行するようになっている。
このようなPLCに例えば温度コントローラ、プログラマブル表示器、あるいは他のPLC等の外部機器を接続した制御システムでは、この外部機器がPLCのメモリ内情報を入手して、PLCを有する制御システム全体の制御を行うことがある。そして、外部機器がPLCと通信する場合、一般にModbusプロトコルによる通信が採用されている(特許文献1参照)。MODBUSは、Modicon.IncがPLC用に開発した通信プロトコルである。MODBUSの通信方式は、シングルマスタ−/マルチスレーブ方式であり、マスターのみが要求を発行することができ、スレーブはその要求に応答して応答メッセージを返送する。マスターからの要求は、スレーブ内のデバイスアドレス、ファンクションコード、要求データ、エラーチェックであり、スレーブからの応答は、確認用デバイスアドレス、確認用ファンクションコード、応答データ、エラーチェックである。
そして、上記通信では外部機器はModbusマスタデバイスとし、PLCをスレーブデバイスとして、外部機器がPLC内のメモリ位置(デバイスアドレス=Modbusアドレス)を指定し、そこにアクセスしてそのメモリ位置(Modbusアドレス)に記憶しているスイッチやセンサ等の入力機器のON/OFF情報やリレー,バルブ,アクチュエータ等の出力機器のON/OFF情報を得るには、外部機器側のソフトウエアは、PLCが認識できるModbusファンクションコードと、Modbusアドレスとを当該PLCに送信する必要がある。
この場合、PLC内のModbusアドレスはPLC製造メーカーごとに相違しているため、外部機器側では、PLCからModbusアドレスを得るには、各PLC製造メーカー提供の仕様書に従ってメモリ位置のModbusファンクションコードとModbusアドレスとを知る必要がある。この場合、ユーザに提供する仕様書の中にアドレスが直接、表記されていればよいが、PLCによっては、Modbusアドレスが先頭アドレスのみしか記載されていない場合があり、そのような場合では、ユーザ側が先頭アドレスからアドレスするアドレスを加算するなど、アドレス計算をする必要がある。しかしながら、Modbusアドレスの計算数が膨大になると、ユーザもたいへん面倒であった。なお、Modbusファンクションコードは、例えば01、02、…等の数値であり、PLCへのアクセスが読み出しか、書き込みのいずれであるか、また、アクセス対象がデータポイント1個なのか、あるいはそれらのグループなのかを決めるためのコードである。
特表2002−528980号公報
本発明において解決すべき課題は、外部機器がPLCとModbusプロトコル通信する場合において、ユーザが面倒なModbusアドレス計算をする必要が無いようにすることである。
本発明は、Modbusマスタとして外部機器がModbusスレーブとしてのPLCのメモリ内の位置(デバイスアドレス)にアクセスしてデバイス情報を入手するに際して、外部機器がPLCにデバイスアドレスに対応するModbusファンクションコードとModbusアドレスとを送信するModbusプロトコル通信方式において、ユーザによる画面操作で、PLCのプログラミング用ツールの画面上に所定画面を呼び出すと共に、その呼び出した所定画面上に、PLCのメモリ内の全デバイスアドレスを全Modbusアドレスと全Modbusファンクションコードとに対応付けした一覧表を表示できるようにしたことを特徴とするものである。
上記所定画面は実施の形態ではアドレスピッカー画面であるが、本発明ではこの名称に限定されるものではない。
本発明では、ユーザは、上記一覧表により、外部機器からPLCのメモリ位置にModbusプロトコル通信で指定してアクセスするに際して、アドレス計算をすることなく、PLCが認識できるModbusファンクションコードと、ModbusアドレスとをModbusマスタ外部機器が送信することができるようになる。
図1は本発明の実施の形態にかかる制御システムの概略構成を示す図である。 図2はPLCの内部メモリ内の各デバイスアドレスと、各デバイスアドレスに対応するON/OFF情報とを示す図である。 図3はプログラマブル表示器からPLCへのModbusプロトコル通信の手順を示す図である。 図4はPLCのメモリ位置指定していないときのアドレスピッカー画面を示す図である。 図5はPLCのメモリ位置指定を行いHEX表記のModbusプロトコル通信でのアドレスピッカー画面を示す図である。 図6はPLCのメモリ位置指定を行い984表記のModbusプロトコル通信でのアドレスピッカー画面を示す図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る通信方式を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための一方式を例示するものであって、本発明は以下の方式に特定されない。
図1において、10はコンピュータ、11は外部機器の一例であるプログラマブル表示器、12はプログラマブルコントローラ(PLC)、13a−13dは入出力機器、14は被制御機器、15はバスを示す。
コンピュータ10は、PLC12のラダープログラム作成編集ツールに用いる汎用パーソナルコンピュータであり、CPU10a、メモリ10b、表示部10c、操作部10d、外部記憶装置10e、通信インターフェース10f、等を有する。
CPU10aは、コンピュータ10にインストールされているOS(オペレーティングシステム)上でラダープログラム編集プログラムを含む各種のアプリケーションプログラムを動作させる際の各部の制御や演算処理を行う。メモリ10bは、RAM、ROMなどのメモリを備えており、データの格納、一時的なデータ記憶、CPU10aの演算処理時における作業エリアを提供することができるメモリ構成になっている。
コンピュータ10の表示部10cは、CRT、LCD、あるいは液晶パネルやELパネルのような平板型のモニタ画面を備える。操作部10dは、キーボード、マウスなどの入力操作を行うための装置であり、特に、GUI環境下で動作するラダープログラム編集プログラムでの入力作業にはマウスなどのポインティングデバイスが好適である。外部記憶装置10eは、ハードディスク装置などの磁気ディスクドライブ、CD−ROMドライブなどの光ディスクドライブといった装置であり、少なくとも、記録媒体に記録されたラダープログラム編集プログラムなどの情報を読み出すことができる装置を含んでいる。インターフェース10fは、PLC12との間でデータ通信を行う入出力部である。ラダープログラム編集プログラムで作成されたラダープログラムは、このインターフェース10fを介してPLC12に転送され、PLC12内のメモリにダウンロードされる。コンピュータ10にインストールされて実行されるラダープログラム編集プログラムは、コンピュータ10のCPU10aで実行される。
プログラマブル表示器11は、PLC12とのインタフェースを備えており、PLC12に接続された入出力機器13a−13dの稼働状況を表示したり、入出力機器13a−13dへの制御指示を与えるための操作入力を画面から受け付けたりする機能を備えている。このプログラマブル表示器11には表示プログラムがインストールされている。このインストールはコンピュータ10から行うことができる。プログラマブル表示器11は、その表示プログラムに従い、表示動作を行うようになっている。
プログラマブル表示器11は、HMI機器として、その表示画面11a上に、入出力機器13a−13dの操作状況を表示したり、入出力機器13a−13dを操作したりする部品11b1−11b4が表示されている。
各部品11b1−11b4は様々な形状、カラー、文字、フォント、等の各種プロパティが設定されている。この部品11b1−11b4は、入出力機器13a−13dと操作者とのインターフェースを形成するHMI(Human Machine Interface)部品である。この部品11b1−11b4は入出力機器13a−13dに対応している。
PLC12は、ラダープログラムを実行するCPU12a、システム制御プログラム(ファームウエア)を格納するシステム制御メモリ12b、ラダープログラムを格納するラダープログラムメモリ12c、制御に使用する変数等のデータを記憶する内部メモリ12d、入出力インターフェース12e、を有し、これらは内部バス12fで相互接続されている。入出力インターフェース12eにはセンサやアクチュエータ等の各種入出力機器13a−13d、および機械や装置等の各種の被制御機器14が接続されている。また、PLC12の内部メモリ12dは、入力メモリX、出力メモリY、内部リレーメモリC、タイマT、カウンタCT、データメモリD、等から構成されている。そして、以上の構成を備えたPLC12は、内蔵するCPU12aによってシステム制御プログラムに従い、ラダープログラム編集プログラムで作成されたラダープログラムで定められた手順で、入出力機器13a−13dの動作を制御することができるようになっている。
図2に、PLC12の内部メモリ12d内のデバイスアドレスX001,X002,X003,X004…と、各デバイスアドレスに対応するON/OFF情報とを示す。図2では、デバイスアドレスX001のON/OFF情報は、ONであり、X002のON/OFF情報はOFFであり,X003のON/OFF情報はONであり、X004のON/OFF情報はONであることが示されている。実施の形態では理解のため、図2に、PLC12におけるデバイスアドレスX001−X004は、入出力機器13a−13dそれぞれに対応している状態で示す。
図3を参照してプログラマブル表示器11は、入出力機器13a−13dのON/OFF情報を記憶するPLC12の内部メモリ12dのデバイスアドレスX001−X004を指定し、そのデバイスアドレスX001−X004に記憶する入出力機器13a−13dのON/OFF情報を得るため、PLC12とModbusプロトコル通信を行う。上記デバイスアドレスは、X0001,X0002,X003,X004である。プログラマブル表示器11は、PLC12のデバイスアドレスX001に記憶するデータを得るため、PLC12にはModbusマスタからの要求信号として、HEX表記のModbusアドレス0000と、Modbusファンクションコード02とを送信する。PLC12は、プログラマブル表示器11からデバイスアドレスX001対応のHEX表記のModbusアドレス0000と、Modbusファンクションコード02とが送信されたことを認識するとModbusスレーブからの応答信号として、デバイスアドレスX001に記憶している部品11b1のON/OFF情報(実施の形態ではON)をプログラマブル表示器11に送信する。次に、プログラマブル表示器11は、PLC12のデバイスアドレスX002に記憶するデータを得るため、PLC12にはHEX表記のModbusアドレス0001と、Modbusファンクションコード02とを送信する。PLC12は、プログラマブル表示器11からデバイスアドレスX002対応のHEX表記のModbusアドレス0001と、Modbusファンクションコード02とが送信されたことを認識すると、デバイスアドレスX002に記憶している部品11b2のON/OFF情報(実施の形態ではOFF)をプログラマブル表示器11に送信する。このようにして、プログラマブル表示器11からPLC12に対して通信が行われる。
図4を参照して、コンピュータ10の表示部10cのコンピュータ画面上に、ユーザインターフェースのアドレスピッカー画面APが表示されている。このアドレスピッカー画面APは、ラダープログラムの編集情報、内部メモリ12dのアドレス情報を表示する画面である。アドレスピッカー画面APは、ラダープログラム作成時や、ラダープログラムのデバッグ、補修時、等に用いる画面である。アドレスピッカー画面APにおいて、内部メモリアドレスは変更できない。アドレス付随情報であるニックネーム、コメントはユーザが登録したり、変更したりすることができる。ユーザはこのニックネームやコメントを用いてラダープログラムをプログラミングすることができる。アドレス付随情報にはアドレスの別名であるニックネームがあり、このニックネームは同一の名称は登録できないようになっている。もう1つの付随情報はコメントであり、コメントはニックネームを補足説明するものであり、同一の名称を複数登録することができるようになっている。ラダー図ではこれら付随情報はニックネームとコメントとで2段構成で表示されるようになっている。
アドレスピッカー画面は、表示モードがアドレスをピックアップする表示モード(Pickup Mode)であるために、タイトルバーTBに「Address Picker:Pick Mode」が表示されている。もう1つのモードは「Edit Mode」であり、このモードは、アドレス付随情報であるニックネームを「Nick name」欄に、また、同じくアドレス付随情報であるコメントを「Comment」欄に登録する場合に表示されるモードである。画面上は四角形の表示領域と、この表示領域外の左端縦方向一列に「All」「X」「Y」「C」「T」「CT」…と表記されたユーザ操作ボタンが表示されている。「All」は全内部メモリを選択するボタン、「X」は入力メモリXを選択するボタン、「Y」は出力メモリYを選択するボタン、「C」は内部メモリを選択するボタン、「T」はタイマを選択するボタン、「CT」はカウンタを選択するボタンである。表示領域外の下端左側には、「Data Type Filter」の文字と、この文字を含む四角枠内領域に、「Display All Data Types」のチェックボックス(□)が表示されている。表示領域外の下端中央側には「Used/Unused Address」の文字と、この文字を含む四角枠内領域に、「Display both used and unused」のチェックボックス(□)と、「Display only used」チェックボックス(□)と、「Display only unused」チェックボックス(□)とが表示されている。さらに、表示領域外の下端右側には「Display MODBUS Address」の文字と、この文字を含む四角枠内領域に、「MODBUS 984 Addressing」のチェックボックス(□)と、「MODBUS HEX Addressing」チェックボックス(□)と、が表示されている。
本実施の形態では、このアドレスピッカー画面に、ユーザ操作により、図4のModbusアドレス、Modbusファンクションコード非表示状態から図5、図6のModbusアドレス、Modbusファンクションコード表示状態で示すように、PLC12の内部メモリ12d内の全デバイスアドレスを全Modbusアドレスと全Modbusファンクションコードとに対応付けした一覧表を表示できるようにしたものである。
図4では、「Display MODBUS Address」の表示は不要とされていて、表示領域外の下端左側には、「Data Type Filter」の「Display All Data Types」のチェックボックス(□)に「レ」が入れられ、かつ、表示領域外の下端中央側には「Used/Unused Address」のチェックボックス(□)に「レ」が入れられているが、表示領域外の下端右側には「Display MODBUS Address」にはチェックボックス(□)に「レ」が入れられていない。また図4では、ユーザ操作ボタン「All」「X」「Y」「C」「T」「CT」…のうち、全メモリに対応するユーザ操作ボタン「All」が選択操作された状態になっている。表示領域外の上側にはアドレス情報やアドレス付随情報、その他を検索するための検索用語記入領域と、それの領域名を示す「Find」表記と、その領域に検索名を記入した後、その検索を実行するための「Find」操作ボタンとが配置されている。
図4では、表示領域内の上端横方向一列に表示領域外の上横方向一列に「Address」「AZ↓」「DataType」「Nickname」「Used」「Initial Value」「Retentive」「Address Cc」…と文字列表示されている。「Address」の縦方向一列は、アドレスが記述される。このアドレスは、ユーザ操作ボタン「All」「X」「Y」「C」「T」「CT」・・・のいずれかの選択操作で自動的に記述される。図4では全メモリAllに対応するユーザ操作ボタンAllが選択されている。「Address」はPLC12の内部メモリ位置(デバイスアドレス)の記入を示し、図例ではデバイスアドレスは、X001,X002,X003,…となっている。Address内に「RW」と表記されているのは、アドレス読み出し、書き込み可能であることを意味している。「Data type」の縦方向一列は、データ型が自動的に記述される。実施の形態ではデータ型がBIT表記によりビットであることを示している。「Nick name」の縦方向一列は、アドレスの別名がユーザ操作で記述される。「Use」の縦方向一列は、当該アドレスが使用の場合では「YES」、当該アドレスが未使用の場合では「NO」が自動記述される。「Comment」の縦方向一列は、コメントがユーザ操作で記述される。
図5では、表示領域外の下端右側には「Display MODBUS Address」にはチェックボックス(□)に「レ」が入れられて、表示領域には「MODBUS Address(Function Code)」の表示欄が配置され、かつ、「MODBUS HEX Addressing」チェックボックス(□)に「レ」が入れられて、「MODBUS Address(Function Code)」の縦方向一列にModbusアドレスがHEX(16進)表記とされている。
これによりユーザは、PLCのデバイスアドレス「X0001」に対応するModbusアドレスはHEX表記で「0000」でModbusファンクションコードが「02」であることが判る。またPLCのデバイスアドレス「X0002」に対応するModbusアドレスはHEX表記で「0001」でModbusファンクションコードが「02」であることが判る。以下も同様である。
図6では、表示領域外の下端右側には「Display MODBUS Address」にはチェックボックス(□)に「レ」が入れられて、表示領域には「MODBUS Address(Function Code)」の表示欄が配置され、かつ、「MODBUS 984 Addressing」チェックボックス(□)に「レ」が入れられて、「MODBUS Address(Function Code)」の縦方向一列にModbusアドレスが984(10進)表記とされている。
これによりユーザは、PLCのデバイスアドレス「X0001」に対応するModbusアドレスは984表記で「100001」でModbusファンクションコードが「02」であることが判る。またPLCのデバイスアドレス「X0002」に対応するModbusアドレスは984表記で「100002」でModbusファンクションコードが「02」であることが判る。以下も同様である。
以上説明したように本実施の形態では、プログラマブル表示器11がModbusプロトコル通信でPLC12のメモリ内の位置(デバイスアドレス)にアクセスしてデバイス情報を入手する場合において、プログラマブル表示器11が通信ソフトウエアによりPLC12に対してデバイスアドレスに対応するModbusファンクションコードとModbusアドレスとを送信するようになっており、PLC12のプログラミング用ツールであるコンピュータ10の画面上にアドレスピッカー画面APを呼び出し、このアドレスピッカー画面AP上には、図5、図6で示すように、全デバイスアドレスと全Modbusアドレスと全Modbusファンクションコードとを対応付けした一覧表を表示できるようしたから、ユーザは、上記一覧表により、Modbusアドレス計算をする必要なくPLC12に対してModbusファンクションコードと、Modbusアドレスとを送信することができるようになる。
10 コンピュータ
11 プログラマブル表示器
12 PLC

Claims (1)

  1. Modbusマスタとして外部機器がModbusスレーブとしてのPLCのメモリ内の位置(デバイスアドレス)にアクセスしてデバイス情報を入手するに際して、外部機器がPLCにデバイスアドレスに対応するModbusファンクションコードとModbusアドレスとを送信するModbusプロトコル通信方式において、ユーザによる画面操作で、PLCのプログラミング用ツールの画面上に所定画面を呼び出すと共に、その呼び出した所定画面上に、PLCのメモリ内の全デバイスアドレスを全Modbusアドレスと全Modbusファンクションコードとに対応付けした一覧表を表示できるようにした、ことを特徴とするModbusプロトコル通信アドレス表示方式。
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