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技術情報

  • PLCのモーション制御プログラミング
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第4回 PLCベンダー間でのプログラム再利用性

PLCopen®のMotion Control FB(ファンクションブロック)を使ったモーション制御プログラムの事例を紹介するシリーズの第4回です。

前回の「多軸協調制御」では、Motion Control FBにおける多軸協調制御について紹介しましたが、最終回の今回はMotion Control FBを含んだIEC 61131-3準拠プログラムの再利用性について説明します。

Motion Control FBとは、IEC 61131-3準拠のPLC(Programmable Logic Controller)で使用するモーション制御用ファンクションブロックのことです。その狙いは、ハードウェア依存部を排除し動作仕様やインタフェース仕様を標準化することで、「ソフトウェア再利用性の向上」と「ユーザーのトレーニングコストの低減」を図ることにあります。

ソフトウェア再利用性の向上

ソフトウェア開発生産性を向上させる方策の一つとして、ソフトウェア再利用性の向上があります。しかし、本連載の第1回目でも述べたように、従来のPLCではハードウェアに依存した情報をプログラム中に記述していました。これが、ソフトウェアの再利用性を阻む一つの要因となっていました。

また、第2第3回目で述べましたが、PLCベンダーが独自のプログラミングツールや言語を提供している場合があります。この場合、異なるPLCベンダー間ではプログラミングの再利用ができず、プログラムを作り直す必要があります。もちろん、プログラミング方法の学習も必要になります。
ハードウェア依存情報をなくすこと、独自のプログラミング方法を用いないこと、これらがソフトウェア再利用性の向上にとって必要だと言えます。

IEC 61131-3とMotion Control FB

Motion Control FBは、PLCプログラミングの国際規格である IEC 61131-3 に準拠したプログラミング環境で使用します(図1)。

オムロン製NJシリーズの相対位置決めプログラム事例

図 1:オムロン製NJシリーズの相対位置決めプログラム事例(Sysmac Studio画面)

Motion Control FBを含んだプログラムを他のPLCベンダーの製品で再利用したい場合には、IEC 61131-3 への順守率の高いプログラミング環境を選択したほうが良いでしょう。

PLCopenR 技術仕様書では、Motion Control FBで使用できる変数の型を定義しています。
各PLCベンダーの状況はPLCopen® のHPリンク に公開されていますので、これらを参考にして下さい。

FBインタフェースの標準化

本連載の第1回目で紹介した通り、Motion Control FBではFBのインタフェースの標準化を行っています。入力/出力の各変数の名称や型、変数の振る舞いの標準化が、Motion Control FBを用いたプログラムの再利用性向上につながります。

連載「PLCの国際標準プログラミング入門」の『PLCopenの「Motion Control FB」とは』 では、絶対値位置決めMC_MoveAbsolute を例にして複数のPLCベンダーが提供するFBのインタフェース比較を紹介しています。この記事での説明の通り、技術仕様書への順守率の高いMotion Control FBを選択することも、複数のPLCベンダー間での再利用性を高めることにつながります。

Motion Control FBを含むIEC 61131-3 準拠プログラムの再利用性検証

PLCopen Japanでは、Motion Control FBを含むIEC 61131-3 プログラムの開発生産性を、プログラムの再利用性の観点で検証しています。この検証には、PLCopen Japanの構成メンバである国内外のPLCベンダー5社が参加しています。

検証方法は、まずMotion Control FBを用いて2軸を制御するIEC 61131-3準拠のプログラムをST(ストラクチャードテキスト)で記述します。これを各社のプログラミングツールにコピーして、軸が制御できることを検証しています。検証の内容は動画で公開されています。

各社とも、元のSTプログラムをまったく修正せず、そのまま使うことはできません。しかし、適宜修正をすることで、元のSTプログラムを各PLCベンダー製品で再利用できることが分かると思います。

終わりに

今回は、PLCベンダー間でのソフトウェア再利用性について紹介しました。
機械設計におけるソフトウェアが占める開発工数の割合は、年々増大しています。一方で、新興国との厳しい競争のなか、機械を早く・安く開発することが重要になっています。本連載を通じて、Motion Control FBによって機械の制御ができること、PLCベンダー間でのソフトウェア再利用性ができること、を理解いただき、読者の皆様にとってファクトリーオートメーションにおけるソフトウェア開発効率化のヒントになれば幸いです。

最後に、今回の連載で紹介したMotion Control FBを用いた機械制御事例の動画を紹介します。

第1回目「Motion Control FBの共通仕様と単軸の位置決め制御」

サーボプレス装置
絶対値位置決めMC_MoveAbsoluteとトルク制御MC_TorqueControlをバッファモードで組み合わせて、連続的に動作させた事例です。
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制振制御
絶対位置決め MC_MoveAbsolute を用いた事例です。
MC_MoveAbsoluteの入力変数Jerk(ジャーク、加加速度)を最適化することで、機械の残留振動の抑制を図っています。
なお、Jerkの演算方式はオムロン独自技術です。
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第2回目「同期制御と補正」

ガントリ機構
ギア動作MC_GearInと進角補正MC_Phasingを用いて、双動動作させた事例です。
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