今回の記事ではSPT Frameworkを紹介します。最初はSPT FrameWorkの基本な考え方・Function Block・Interfaceを説明し、次はFB_DigitalSensorのFunction Blockを使用しSimulationモードとEtherCAT IOを実装します。

EtherCAT IOがPhoenixContactのAXL E EC DI8 DO8 M12 6Pになります。

さ、始めましょう！

Video

自分のSPTフレームワークの紹介ビデオとライブコード動画です。

SPT Application Framework?

SPT Application Frameworkは機械制御ソフトウェアを標準化するためのライブラリとパターンのコレクションで、Beckhoff USAがメンテナンスや管理を行っています。

Libraries

SPT FrameworkはPackMLライブラリを利用することで、制御プログラムを作成するための定義された状態の管理ができるようになります。制御設計で重要な要素は、適切なコマンドを適切なタイミングで与えることで、機械の他の部分と連携することであります。

Cyclic Logic vs Single Method Calls

SPT Frameworkは、M_ExtendCylider や M_ResetAxis のように、特定の制御を呼び出し実行するためにMethodを使用します。これらのMethodは場合によって一回だけの呼び出しや複数の呼び出しも可能です。(例えばMethodが実行成功になるまで)

さらに、SPT Frameworkは、特定のステート中にコマンドを呼び出すためのメソッドを使用できます。例えば、ModuleをリセットするためにResetting Methodを必要なタイミングで呼び出し状態をリセットしたりします。

また、SPT FrameworkはCyclic method callsを使用し、モジュール状態を監視し、変化するとAlarmやFaultに、他の状態に切り替えることもできます。

SPT Base Types

SPT Framework LibraryのほとんどのFunction Blockは、FB_CyclicFBを継承してI_CyclicFBを実装することによって、初期化・呼び出し方などに共通のパターンを使用します。

FB_CyclicFBでは、InitComplete Properties経由でLocal変数_InitCompleteにアクセスし、該当するFunction Blockの初期化状態を確認できます。これによって、Function Blockが必要な初期化ステップがすべて実行されたことを保証することができます。(例えば、ポインタを参照する前にポインタが初期化されていることを確認するなど)

Interface

I_BaseFB

SPT Frameworkで使用されるFunction Blockの一番基本的な機能を定義します。

Properties

Property	Type	Read/Write	Description
Busy	BOOL	R	1=Function BlockがTask実行中
Error	BOOL	R	1=Function Blockがエラーあり
ErrorID	UDINT	R	エラー情報

I_CyclicFB

こちらのInterfaceはI_BaseFBから拡張されたんです。I_CyclicFBはI_BaseFBに加え、CyclicLogic()をMethodを追加し周期で呼び出すための機能が定義されました。

Properties

Property	Type	Read/Write	Description
InitComplete	BOOL	R	1=Function Blockが使用可能

Methods

Method	Type	Return	Description
CyclicLogic	BOOL	null	制御プログラムを周期で実行する

Function Block

FB_BaseFB

こちらはabstract Function BlockでI_BaseFBから実装されたものです。FB_BaseFBはすべての I_BaseFB Propertiesを含め、SPT Framework機能の最も基本的な構成要素です。

FB_CyclicFB

(abstract, extends FB_BaseFB, implements I_CyclicFB)

FB_CyclicFBはすべての I_CyclicFBのプロパティが含まれ、 CyclicLogic()を利用し周期ロジックを実行します。

SPT Components

こちらはI_ComponentBase を実装したFunction Blockです。

Interface

I_ComponentBase

SPT Components に必要な基本機能を定義するInterfaceです。

Properties

Property	Type	Read/Write	Description
CurrentAlarmSeverity	TcEventSeverity	R	現在アクティブなイベントの中で、最も重大度が高いものを返します。
InSimulation	BOOL	RW	True=該当する部品がSimulation中
Name	STRING	RW	部品名
ParentResponseDefinitions	ARRAY[0..4] OF E_AlarmResponse	RW

Methods

Method	Type	Return	Description
AllowHMIControl	BOOL	null	部品がHMI経由の外部機能を許可する
BlockHMIControl	BOOL	null	部品がHMI経由の外部機能をブロックする
Reset	BOOL	null	部品のエラーをリセットする

I_DigitalSensorBase

SPT FrameWorkのデジタルセンサーの機能を定義するInterfaceになります。

Function Block

FB_ComponentBase

(abstract, extends FB_CyclicFB, implements I_ComponentBase)

I_ComponentBaseとFB_CycliceFBの機能が揃えられたFunction Blockで、すべてのPROTECTEDメソッドは、はSUPER^.Method()を使用して呼び出す必要があります。

FB_DigitalSensor

FUNCTION_BLOCK FB_DigitalSensor EXTENDS FB_ComponentBase IMPLEMENTS I_DigitalSensorBase

こちらはデジタル信号用の基本的なFunction Blockで、ローカル定義の HardwareInput AT %I* ：ハードウェアにリンクするための BOOLも含まれています。

Download Library

下記のGithubからBeckhoff USAのSPT ライブラリをDownloadできます。

https://github.com/Beckhoff-USA-Community/SPT-Libraries

DownloadされたZIPを解凍します。

Add Library

SPTライブラリを追加するため、References>Add Libraryします。

Advancedボタンをクリックします。

Library Respository..を開きます。

Library Respositoryの設定画面が表示されました。

Edit LocationsをクリックしLibraryの格納Locationを追加します。

Add で新しいライブラリを追加します。

…をクリックします。

先程GithubからDownloadされたライブラリにSPT-Libraries-main>Library Repositoryを指定します。

Nameは特に指定する必要がありませんが、今回は仮にSPTにします。

Done!

CompanyにBeckhoff Automation LLC(つまりBeckhoff USA)が作ったライブラリが見えました。

中にSPT Driversなどのライブラリがあります。

あとはAdd Libraryを使ってSPT ライブラリをプロジェクトに追加すればOKです。

Program

こちらはFB_DigitalSensorの使用したプログラム例です。

PROGRAM MAIN
VAR

Sensor :FB_DigitalSensor;
Simulate :BOOL;
Activte :BOOL;
t1,t2 :TIME;
Traced :BOOL;
inData :BOOL;
END_VAR

Sensor.SimulationMode:=E_SensorSimulationMode.InputDriven;
Sensor.Name:=’My Sensor’;
Sensor.InSimulation:=Simulate;
Sensor.SimulationInput:=inData;

Activte:=Sensor.Active;
t1:=Sensor.TimeActive;
t2:=Sensor.TimeInactive;

Sensor.CyclicLogic();

IF t1 >= T#5S THEN

IF NOT Traced THEN
Traced:=TRUE;
Sensor.Trace(Message:=’The sensor is on more than 5s’);
END_IF
ELSE
Traced:=FALSE;
END_IF