JP2010198447A - 生産設備トラブル処置履歴収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産設備トラブル処置履歴収集方法及びその装置を提供する。
【解決手段】ＰＬＣからのトラブル情報と修復操作履歴情報を外部ＰＣが収集し、その結果から、自動的にトラブル解析に用いる制御信号を抽出／登録する構成とする。これにより、オペレータがトラブル原因を目で確認した結果の復旧処置操作である“トラブル復帰時の復旧操作方法”をトラブル時の問題箇所を特定する情報として自動的に収集できる様にし、その得られた操作情報よりトラブルに起因するＩ/Ｏ制御信号を特定し、トラブル時の信号の異常パターン項目として自動登録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産装置をシーケンス制御するシーケンスコントローラからのトラブル発生毎に収集するデータに基づき、エラーコード毎のトラブル処置履歴を自動的に残し、トラブル分析する方法及び、その分析方法を採用した生産設備トラブル処置履歴収集装置に関するものである。

生産装置では、各々の設備を構成する各種装置をシーケンスコントローラにより制御することで、所定の手順に沿った製造工程を実現している。シーケンスコントローラは、個々の装置ごとや、複数装置からなるグループごとに設けられており、それらシーケンスコントローラ同士がネットワークを介して制御信号をやりとりすることで、生産設備全体の工程の流れが実現される。近年では、マイクロコンピュータを搭載しプログラムを変えることで様々な装置に対応可能なシーケンスコントローラ、すなわちＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）が広く用いられている。

従来、生産設備の異常等の検出は、目視等の人手による判断で行われてきたが、近年の生産設備の複雑化により、そのような人手による判断／確認作業はきわめて困難になってきている。

そこでＰＬＣがシーケンス制御に用いる各種の制御信号の内部データを一時的に保存し、保存したデータから装置の稼動状態を解析する管理装置が利用されてきている。

特許文献１に示される管理装置では、一時保存した全信号のデータのうち、事前にユーザが設定した“稼動状況検出条件ファイル”に指定された信号のデータを抽出して解析に活用している。しかし、ＰＬＣが取扱う制御信号の数が膨大なものになっている現在では、抽出する制御信号の選択及び指定が煩雑になるという問題があるが、特許文献１ではそのような問題に対する解決は示されていない。

特許文献２に示される自動診断装置では、ユーザが基準パターンを作成し、それとの比較をする事により異常動作を診断しようとするものであるが、診断する為に基準接点をユーザの判断で決め、シーケンス動作を複数回行う事により基準パターン化するが、必要な基準接点を見つけるには、熟練した人が作業に当たる必要があり、経験と多くの労力と時間が必要だった。

特開２００４−２４０５１３号公報 特開平１０−０９７３１８号公報

従来の稼動状態を管理する管理装置は、装置の動作シーケンスの異常を検知する為に、あらかじめ設定していたＰＬＣ内部のＩ/Ｏ動作シーケンスの履歴を外部装置で管理／登録する構成で、正常時の基準動作パターンとの動作比較を行い、異常動作診断を行う為に事前予知の観点から動作履歴を残す様にしている事例が何点か報告されている。しかし、ＰＬＣ当り数千点もあるＩ/Ｏ信号（内部コイルを含む）から、各トラブルコードに該当するトラブルが発生したパターンに必要なＩ/Ｏを人手で選定し、登録パターン化するには、時間が多くかかり、現実的には、非常に困難な方法であった。

又近年では、生産設備の稼働率を向上させる為に稼動管理システムを導入し、各装置のトラブル内容を収集し、又、より詳細に発生原因を突き止める為には監視用カメラを設置し、その画像をオフラインで解析し、対策を執っていた。

しかし、装置毎に発生頻度の違う多くのトラブルがあり、複数台の生産設備で形成している生産ラインでは、トラブル調査の為の時間と労力が多くかかっていた。又、シーケンス動作の不調やトラブル発生回数の少ないものまではなかなか対応できなく、各装置で慢性不良として残ってしまっているのが、実情である。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、ＰＬＣからトラブル情報と作業者の修復操作情報を収集して、その結果からトラブル解析処理に用いる制御信号の指定を自動的に行う、生産設備トラブル処置履歴収集方法及び装置を提供する事を目的とする。

本発明は、生産設備トラブル処置履歴収集方法及び、その分析方法を採用した生産設備トラブル処置履歴収集装置であって、上記のような問題点を考慮してなされたものである。

本発明の生産設備トラブル処置履歴収集装置は、
生産設備を制御するＰＬＣが制御に用いる制御信号を収集して蓄積し、蓄積した情報に基づき、該生産設備の稼動状態の分析に活用する出力データを抽出生成する生産設備トラブル処置履歴収集装置であって、
ＰＬＣによって稼動される自動化設備システムの異常内容のエラーコード毎に、トラブル発生処置時に行う作業者の復旧作業の操作履歴を抽出する手段と、前記操作履歴を抽出する手段で、抽出された各制御信号から該当するアクチュエータを抽出する手段と、抽出される各制御信号を前記ＰＬＣから時系列的に収集し蓄積する信号収集手段と、前記信号収集手段で収集し、蓄積した各制御信号に基づき、前記生産設備の稼動状態の分析に利用可能なデータを作成する手段とを備える生産設備トラブル処置履歴収集装置である。その収集した結果からトラブル解析処理信号の収集と特定を自動的に行える。

以上の説明の様に本発明は、オペレータがトラブル原因を目で確認した結果の復旧処置操作である”トラブル復帰時の復旧操作方法”をトラブル時の問題箇所を特定する情報として自動的に収集できる様にし、その得られた操作情報よりトラブルに起因するＩ/Ｏ制御信号を特定し、トラブル時の信号の異常パターン項目として自動登録する。

これらの自動登録されるトラブル時の動作パターン情報を用いて、従来、原因追求に時間と労力が多くかかり、又、電気的なシーケンスの問題や１〜２回／日程度のトラブル発生回数の少ない、慢性不良として残ってしまっていたトラブルまで、この情報を活用する事で、トラブル処置対応が迅速にかつ正確にする事ができ、トラブル内容の原因追求／対策を短時間で行う事が可能になる。

ＰＬＣが生産設備をシーケンス制御する制御信号を説明する図 生産ラインのＰＬＣから生産情報を収集する事を説明する図 トラブル発生後のデータ収集パターンを取得する事を説明するフロー図 ＰＬＣ内部プログラムの構成イメージを説明する図 ＰＬＣ Ｉ/Ｏ割付けの対応を説明する図 ＰＬＣ内部処置手順及びタイミングを説明する図

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、生産設備をシーケンス制御するＰＬＣが取り扱う制御信号を説明する為の図である。

この図の様に、制御信号の観点からＰＬＣ（１００）を見た場合、センサ（１１０）やスイッチ（１１１）等の入力機器から信号を受ける入力部（１０１）と、ソレノイドバルブ（１１２）やモータ（１１３）などの出力機器に対して信号を送出する出力部（１０２）と、シーケンス制御のための論理演算を行う論理演算部（１０３）に大別する事ができる。ここで、入力機器及び出力機器は、ＰＬＣ（１００）の制御対象の生産設備に設けられ、ＰＬＣ（１００）との間で信号の授受を行う機器である。

入力機器は、例えば生産設備を構成する要素の状態を検知し、その検知結果等を示す信号をＰＬＣ（１００）に対して入力する、出力機器は、ＰＬＣ（１００）から供給される信号に従い、生産設備を構成する要素の状態を変化させる等の機能を果たす。以下では、入力機器からＰＬＣ（１００）に入力される信号や、ＰＬＣから出力機器へと出力される信号を、シーケンス制御に用いられる信号という意味で、制御信号と総称する。

論理演算部（１０３）では、入力される信号に基づき、所定のシーケンス制御プログラムに従って論理演算を実行し、出力機器に与える制御機器や別の論理演算に用いられるデータを求め、分析のための制御信号として扱う。

一般にＰＬＣでは、センサ（１１０）等の入力機器やソレノイドバルブ（１１２）等の出力機器を図１中のＸ０００、Ｘ００１．Ｙ０００、Ｙ００１と示したＩ/Ｏアドレスで識別している。物理的に１つの機器が、複数の検出信号をＰＬＣ（１００）に供給したり、ＰＬＣ（１００）から複数の駆動制御信号を受け取ったりする場合もあり、この場合、ＰＬＣ（１００）の入出力においてそれら各信号は一般に別々のＩ/Ｏアドレスに割り当てられる。

本実施形態では、以上のようなＰＬＣ（１００）から制御信号を収集し、解析するデータ履歴収集解析装置を提供する。

図２は、実際の自動化システムの構成でのデータ履歴収集解析装置の一例を示した概略図である。各ＰＬＣ（２００）は、データ通信用のユニット（２０１）を持ち、ネットワーク（２０２）を経由してデータ通信ユニットでデータ収集端末ＰＣ（２０３）と接続されており、このデータ収集端末ＰＣが自動化設備システムのＰＬＣ群を監視し、一連のシーケンスプログラムを繰り返し実行する度に、ＰＬＣの内部接点、システム内の制御接点、センサなどのシーケンス要素の変化情報が、各装置のプログラム毎に時系列的に読み取られ、データ収集端末ＰＣ（２０３）に記録される。

データ収集端末ＰＣには必要に応じて、記録されたシーケンス要素の変化情報のうちから、特定されたシーケンス要素の信号に対して、一定の規則性のある各種信号の状態変化を抽出する。

次に図３のフローチャートを使って、実際のトラブル後のデータ収集パターン取得フローを説明する。トラブルが発生した時に、該当ステーションナンバとそのエラーコードをネットワーク経由で取得する（Ｓ３００）。このデータ取得する為には装置稼働状態を管理する“稼動管理システム”と同様に、予めＰＬＣ側にトラブル発生時にエラー内容に該当するエラーコードを出力する様に、シーケンスプログラムを入力しておく必要がある。

稼働管理システムの内部処理システムのひとつとして、以下の処理を行ってもよい。

次にトラブル発生後、トラブルの復帰作業を行う、作業者の操作内容を取得する（Ｓ３０１）。収集した“復旧操作内容”について図５のＩ/Ｏ割付表を基に分析し、復旧操作に該当するアクチュエータ出力を選定する（Ｓ３０２）。

内容を簡単に説明すると、ＰＬＣのプログラムの構成としては、図４の様になっているのが、一般的である。

右端のアクチュエータ出力（４１４）をＯＮ動作させるには、自動動作時の動作条件（４１０）が揃うか、装置の調整や復旧動作を行う為の手動回路（４１１，４１２）条件が揃い、動作インターロック条件（４１３）が揃った時に動作する様になっている。つまり、手動操作ＳＷ（４１２）のナンバーが判れば、それに対応するアクチュエータ出力（４１４）が判る様に、図５のＩ/Ｏ割付表でＩ/Ｏが割付けられている。

この時、動作プログラムから抽出されたアクチュエータ出力（４１４）の動作インターロック条件（４１３）を選出して、動作パターンに加える事により、より詳細な動作パターンを得る事ができる。

次に今回のエラーコードで収集した動作パターンは、過去の収集パターン登録内容に存在するかを確認する（Ｓ３０３）。存在しない場合は、内部的に新規登録（Ｓ３０６）する。もし、過去に存在する場合は、前回分とのタイミングチャートの動作比較を行う（Ｓ３０４）。この時、タイミングチャートが前回と同じならば、処理を終了（Ｓ３０７）する。もし、違う場合は、新規動作パターンとして追加登録する（Ｓ３０５）。

この様にトラブル発生後の作業者の修復履歴を自動的に記録／登録して、その結果を内部処理し、トラブル原因の処置対策データとして活用する。

次に登録した収集パターンからのデータに基づく、内部処置手順について実際のタイミングチャート図６を使って説明する。

図６の上図部分は、エラー発生時の処置手順を表したタイミングチャートである。

左上がＰＬＣの出力アドレス（６００）、その下の欄が個別操作盤（手動操作）アドレス（６０１）です。トラブル発生タイミング（６０２）で、トラブルが起こった後の個別操作盤情報（６０１）を時系列的に収集（６０３）する。

その内容の個別操作盤情報から図５のＩ/Ｏ対応表に基づき、ＰＬＣの出力アドレス（６００）を抽出する。

例えば図６の個別操作盤情報（６０１）の項目の様に、個別操作盤情報のＸ０の“××シリンダ下降スイッチ”は、図５のＩ/Ｏ対応表より、出力信号は、“××シリンダ下降信号”のＹ００００となる。この様にトラブル発生後の操作盤情報を時系列的に収集した個別操作盤情報（６０３）からＰＬＣの出力アドレス（６０４）を抽出し、エラーコード毎に管理する。

図６の下図の様に、抽出された出力アドレス（６０４）の動作パターンを稼動動作サイクル毎にデータ収集端末（２０３）のリングバッファを用いて常に収集／記憶させ、トラブルが発生した時に、トラブル発生前タイミング（６０４）とトラブル発生後タイミング（６０５）をエラーコードと合わせて管理する事により、異常動作時の信号パターン変化を自動的に収集／蓄積できる様になる。

この様にエラーコード毎の異常信号動作パターンを作業者の復旧作業操作情報から自動的に選択し、動作パターン化し信号状態を蓄積する事ができる。

又、得られた信号パターン変化を正常時と比較／解析処理を行う構成にすれば、自動的に解析結果を出力するという構成も可能である。

１００ ＰＬＣ
１０１ ＰＬＣ入力部
１０２ ＰＬＣ出力部
１０３ ＰＬＣ内部論理演算部
２００ ＰＬＣ本体
２０１ ＰＬＣ用通信ユニット
２０２ 通信ネットワーク
２０３ データ収集ＰＣ
４１０ ＰＬＣラダー回路自動動作条件部
４１１ 同手動切り替え部
４１２ 同手動操作スイッチ部
４１３ 同動作インターロック部
４１４ 同アクチュエータ出力部
６００ ＰＬＣの出力アドレス部
６０１ ＰＬＣ個別操作盤情報アドレス部
６０２ トラブル発生タイミング
６０３ トラブル復帰時の個別操作盤情報
６０４ 正常時の１サイクル動作信号
６０５ トラブル時の１サイクル動作信号

Claims (1)

1. 生産設備を制御するシーケンスコントローラが制御に用いる制御信号を収集して蓄積し、蓄積した情報に基づき該生産設備の稼動状態の分析に活用する出力データを抽出する生産設備トラブル処置履歴収集装置であって、
   シーケンスコントローラによって稼動される自動化設備システムの異常内容の信号毎に、トラブル発生時に行う作業者の復旧作業の操作履歴を抽出し作成する手段と、前記操作履歴から該当するアクチュエータ出力信号を選出する手段と、選出された各制御信号を前記シーケンスコントローラから時系列的に収集し蓄積する信号収集蓄積手段と、前記信号収集蓄積手段で収集して蓄積した各制御信号に基づき、前記生産設備の稼動状態の分析に利用可能なデータを作成する手段とを備えた事を特徴とする生産設備トラブル処置履歴収集装置。