JP2011065341A - 故障箇所検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバックのある制御系での故障発生時において、どこで最初に故障が発生したのかを容易に検出、特定することが可能である故障箇所検出装置を提供する。
【解決手段】故障検出対象のシステムから複数のアナログ信号の入力を受けてこれらのアナログ信号に基づいてシステムの故障箇所を検出する故障箇所検出装置において、システムから出力される異常停止警報等のデジタル信号の入力があった場合に、複数のアナログ信号に基づいてシステムの故障の第一発生箇所の判別を行う第一発生箇所判別手段７を備え、この第一発生箇所判別手段７は、システムにおける故障発生箇所別に複数のアナログ信号の変動パターンを予め記憶し、デジタル信号の入力があった際の複数のアナログ信号の変動パターンと予め記憶している複数のアナログ信号の変動パターンとの比較により第一発生箇所の判別を行う構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、故障箇所検出装置に関するものである。

従来における、電気信号系統からの複数の入力信号を受信し、そのうちの異常入力を判別して故障箇所を検知する故障箇所検出装置においては、原因不明となりがちな電気信号系統の故障時にその第一原因発生箇所を容易に発見することを目的とするものとして、システムからの複数のアナログ入力信号を伝達する入力伝達手段と、入力伝達手段からの各入力信号が正常か異常かを判別して判別信号を出力する判別回路と、複数の異常判別信号がある場合に、判別回路により最初に異常と判別した入力信号に対する判別信号の入力を受けて、最初に異常が発生した箇所を判別して記憶するとともに異常発生信号を出力する先行優先回路と、判別回路の出力を常時入力して一定時間の間記憶し、先行優先回路からの異常発生信号により異常発生から一定時間後に停止して異常発生前後の入力状態を記憶保持する記憶装置と、先行優先回路からの異常発生信号を入力して異常発生箇所を表示し、かつ記憶装置の出力を入力して異常発生前後の入力状態を表示する優先表示装置と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６０−１１２１０９号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来における故障箇所検出装置においては、例えば発電機制御回路や電動機制御回路等のフィードバック制御系のシステムに対しては１つのアナログ信号の変動の大きさのみで正常か異常かの判別を行うことが難しい、すなわち、フィードバックのある制御系で故障が発生すると、一箇所の異常事象が速やかにフィードバックされてしまうためシステム各部における信号の変動が速く、どこで最初に故障が発生したのか（第一発生箇所）の探索を行うことができない、又は、第一発生箇所の探索が可能であってもその探索に多大な時間や労力を必要とするという課題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、フィードバックのある制御系での故障発生時において、どこで最初に故障が発生したのかを容易に検出、特定することが可能である故障箇所検出装置を得るものである。

この発明に係る故障箇所検出装置においては、故障検出対象のシステムから複数のアナログ信号の入力を受けてこれらのアナログ信号に基づいて前記システムの故障箇所を検出する故障箇所検出装置であって、前記システムから出力される異常停止警報等のデジタル信号の入力があった場合に、複数の前記アナログ信号に基づいて前記システムの故障の第一発生箇所の判別を行う第一発生箇所判別手段を備え、この第一発生箇所判別手段は、前記システムにおける故障発生箇所別に複数の前記アナログ信号の変動パターンを予め記憶し、前記デジタル信号の入力があった際の複数の前記アナログ信号の変動パターンと予め記憶している複数の前記アナログ信号の変動パターンとの比較により前記第一発生箇所の判別を行う構成とする。

この発明に係る故障箇所検出装置においては、フィードバックのある制御系での故障発生時において、どこで最初に故障が発生したのかを容易に検出、特定することが可能であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る故障箇所検出装置全体構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る再配列処理の処理要領を概念的に説明する図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は故障箇所検出装置全体構成を示すブロック図、図２は再配列処理の処理要領を概念的に説明する図である。
図において１は故障検出を行う対象であるシステムからの信号が入力される接続線である。当該故障検出対象システムからは、この接続線１を介して複数チャンネルのアナログ信号が入力されている。入力されたこれら複数のアナログ信号は、アナログ入力処理２において波形データ形式に変換処理され、それぞれ記憶装置４へと出力される。

この記憶装置４は、アナログ入力処理２から出力されたアナログ信号の波形データを時系列に沿ってエンドレスに上書き記録するいわゆるリング形式メモリの形態をとっている。
すなわち、図２の左に示すように、記憶装置４の記憶領域は複数、例えばＡ、Ｂ及びＣの３つ、の領域に分けて管理されており、まずＡの領域にデータが記録される。そして次にＢの領域に、続いてＣの領域にデータが記録され、Ｃの領域まで記録が終わったら、始めのＡの領域に戻って記録が行われる。

この際、記録しようとする領域に既にデータが記録されていた場合には、古いデータを上書きして新しいデータが記録される。この上書き時においては、これから記録しようとする記憶領域におけるデータ記録が開始される際に、当該記憶領域内のデータクリア処理が行われる。すなわち、データ記録位置が一巡して上書きが開始されるまでは、一度記録されたデータは記憶された状態が維持されている。
このようにして、記憶装置４により循環的なリング形式で時系列に沿ってエンドレスにアナログ信号の波形データが記録される。

また、当該故障検出対象システムからは、接続線１を介して異常停止警報等の複数のデジタル信号が入力されている。入力されたこれら複数のデジタル信号は、デジタル入力処理３において関連するグループ単位で論理和が取られた上で再配列処理５へと出力される。すなわち、関連するグループに属する複数のデジタル信号のうちの１つでも入力されると、これらの論理和の信号が再配列処理５へと出力される。

この再配列処理５においては、デジタル入力処理３からの論理和信号の入力がなされると、記憶装置４に蓄積されている一連のデータを、後に詳述する要領で判読し易くなるように並べ替えた上で、保持用記憶装置６へと、この並べ替え後のデータを出力する。
この際、再配列処理５から保持用記憶装置６へと出力される並べ替え後のデータは、デジタル入力処理３から再配列処理５への論理和信号の出力が発生した時点から所定時間（数分程度）後までの範囲となるようにされる。

第一発生箇所判別処理７には、予め実験やシミュレーション等により求めた、当該故障検出対象システムにおける故障発生箇所別に各チャンネルのアナログ波形データの変動パターンが予め記憶されている。
この第一発生箇所判別処理７は、保持用記憶装置６から各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データを取得して、この取得した波形データの時系列変動と自身が予め記憶している故障発生時における各チャンネルの波形データの変動パターンとの比較を行うことにより、故障の第一発生箇所を判別する。

すなわち、保持用記憶装置６から取得したアナログ信号の波形データとの比較を各故障発生箇所についてのアナログ波形データに対して行っていき、パターンの合致が認められた場合に当該合致が認められた波形データの変動パターンに対応付けられた故障発生箇所が当該故障の第一発生箇所であると判別する。
そして、この第一発生箇所の判別結果と保持用記憶装置６から取得した各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データとを表示装置８及びプリンタ９へと出力する。

表示装置８はタッチパネルディスプレイからなっており、第一発生箇所判別処理７からの第一発生箇所の判別結果及び各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データを受けて、これらを画面に表示する。
また、プリンタ９は、第一発生箇所判別処理７からの第一発生箇所の判別結果及び各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データを受けて、これらを紙に印刷出力するものである。

表示装置８は前述のごとくタッチパネルディスプレイであり、当該故障箇所検出装置への指示入力操作を行うための入力手段を兼ねている。表示装置８への画面タッチ等を通じて行われるリセット処理指示がなされるまでは、第一発生箇所判別処理７が使用するために保持用記憶装置６に記憶されたデータが保持された状態が維持される。
なお、表示装置８はタッチパネル式でない液晶ディスプレイやＣＲＴ等を用いて、この表示装置とは別にリセット処理の指示等を入力するための入力手段を別に備えるようにしてもよい。

図２は、再配列処理５の処理要領を説明するものである。
この再配列処理５においては、デジタル入力処理３からの論理和信号の入力がなされると、記憶装置４に蓄積されている一連のデータについて判読し易くなるように並べ替えが行われる。
この並べ替え処理は、デジタル入力処理３からの論理和信号の入力がなされた時点において、記憶装置４の複数の記憶領域のうちどの記憶領域に対して記録データを蓄積中であるかに応じて、当該故障検出対象システムの故障発生時点（すなわちデジタル信号の論理和信号入力時点）の前後におけるアナログ信号の波形データの状態が、時系列に沿った一連の流れとして判読が容易となるようにデータ記憶領域の再配列を行うものである。

すなわち、デジタル入力処理３からの論理和信号の入力がなされた際に、記憶装置４の複数の記憶領域のうち論理和信号入力時点において記録中の記憶領域が、中央に位置するようにし、さらに当該記録中の記憶領域の１つ前にデータの蓄積を行っていた記憶領域が、時系列において当該記録中の記憶領域の１つ前に位置するように配置される。
そして、当該記録中の記憶領域の１つ後にデータの蓄積を行う予定である記憶領域が、時系列において当該記録中の記憶領域の１つ後に位置するように配置される。この際、前述のごとく再配列処理５から保持用記憶装置６へと出力される並べ替え後のデータは論理和信号入力時点から前記所定時間後までの範囲であるので、当該記録中の記憶領域の１つ後に配置された記憶領域へと引き続きデータの記録が行われる場合もあり得る。

具体的には、記憶装置４の記憶領域が例えばＡ、Ｂ及びＣの３つの領域に分けて管理されている場合（図２左）において、このうちＡ領域に記録中に故障が発生してデジタル信号の論理和信号が入力されると、図２右上段に示すようにＡ領域に蓄積中のデータが中央に位置するように移動され、また、このＡ領域の１つ前の過去データであるＣ領域に蓄積されたデータがＡ領域の前へと移動される。そして、Ａ領域の後にはＣ領域より１つ前の過去データであるＢ領域に蓄積されたデータが配置される。
この際、論理和信号入力時点から前記所定時間が経過する前にＡ領域内へのデータ記録が終わった場合には、Ｂ領域に記録されているデータを一旦クリアした後、引き続きＢ領域へとデータ記録が行われる。そして、前記所定時間が経過した時点で再配列されたデータが保持用記憶装置６へと出力されて保持記憶される。

Ｂ領域に記録中に故障が発生してデジタル信号の論理和信号が入力されると、図２右中段に示すようにＢ領域に蓄積中のデータが中央に位置するように移動され、このＢ領域の１つ前の過去データであるＡ領域に蓄積されたデータがＢ領域の前へと移動されるとともに、Ｂ領域の後にはＡ領域より１つ前の過去データであるＣ領域に蓄積されたデータが配置される。すなわち再配置前後で見かけ上の配置移動はない。
この際、論理和信号入力時点から前記所定時間が経過する前にＢ領域内へのデータ記録が終わった場合の処理及び前記所定時間が経過した時点で再配列されたデータが保持用記憶装置６へと出力される点は先程のＡ領域記録中に故障が発生した場合と同様である。

Ｃ領域に記録中に故障が発生してデジタル信号の論理和信号が入力されると、図２右下段に示すようにＣ領域に蓄積中のデータが中央に位置するように移動され、このＣ領域の１つ前の過去データであるＢ領域に蓄積されたデータがＣ領域の前へと移動される。そして、Ａ領域のデータについてはクリアされＣ領域の後にはデータがクリアされたＡ領域が配置される。
論理和信号入力時点から前記所定時間が経過する前にＣ領域内へのデータ記録が終わった場合には、引き続きＢ領域へとデータ記録が行われる。そして、前記所定時間が経過した時点で再配列されたデータが保持用記憶装置６へと出力されて保持記憶される。

このように構成された故障箇所検出装置の動作は次のようにして行われる。
まず、常時において、当該故障検出対象システムから出力された各チャンネルのアナログ信号が、アナログ入力処理２を経て波形データ形式に変換された上で、複数の記憶領域を持つ記憶装置４により循環的なリング形式で時系列に沿ってエンドレスに記録されている。
当該故障検出対象システムにおいて異常停止等の警報信号（デジタル）が発生すると、この警報信号はデジタル入力処理３により関連するグループ単位で論理和がとられて再配列処理５へと出力される。

再配列処理５においては、論理和信号が発生するとこの論理和信号発生時点においてデータ記録が行われている記憶装置４の記憶領域がどの記憶領域であるのかに応じて、前述した要領により記憶装置４に蓄積されている一連のデータについて判読し易くなるように再配列される。そして、論理和信号が発生した時点から前記所定時間が経過するまでの範囲における再配列後のアナログ信号波形データは、保持用記憶装置６により保持記憶される。
続いて、第一発生箇所判別処理７が行われ、保持用記憶装置６から各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データを取得して、この取得した波形データの時系列変動と予め記憶された故障発生時における各チャンネルの波形データの変動パターンとの比較を行うことにより、故障の第一発生箇所を判別する。

第一発生箇所判別処理７による第一発生箇所の判別結果、及び、保持用記憶装置６に保持記憶された故障発生時点から前記所定時間が経過するまでの各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データは、表示装置８により表示され、当該故障検出対象システムの管理者がその内容を把握することができる。
また、表示装置８に表示されたものと同じ情報がプリンタ９により印刷出力され、管理者は紙によっても故障の第一発生箇所に関する情報を得ることができる。なお、プリンタ９による印刷出力は、保持用記憶装置６に保持記憶された故障発生時点から前記所定時間が経過するまでの各チャンネルにおけるアナログ信号の波形データのみについて行っても良い。そして、この場合は、印刷された波形データに基づいて管理者等の人による第一発生箇所の判別等が行われる。

以上のように構成された故障箇所検出装置においては、故障検出対象システムから出力される異常停止警報等のデジタル信号の入力があった場合に、複数のアナログ信号に基づいて当該故障検出対象システムの故障の第一発生箇所の判別を行う第一発生箇所判別手段を備え、この第一発生箇所判別手段は、当該故障検出対象システムにおける故障発生箇所別に複数のアナログ信号の変動パターンを予め記憶し、デジタル信号の入力があった際の複数のアナログ信号の変動パターンと予め記憶している複数のアナログ信号の変動パターンとの比較により第一発生箇所の判別を行う。
従って、１つのアナログ信号の変動の大きさのみからは正常か異常かの判別を行うことが難しいフィードバックのある制御系での故障発生時において、どこで最初に故障が発生したのかを容易に検出、特定することが可能である。

また、循環的なリング形式で時系列に沿ってエンドレスにアナログ信号を記憶する記憶装置と、デジタル信号の入力がなされると、記憶装置に記憶されている一連のアナログ信号のデータを、所定の方法により判読し易くなるように並べ替えた上で出力する再配列手段と、再配列手段により並べ替えられたアナログ信号のデータを保持記憶する保持用記憶装置と、をさらに備え、第一発生箇所判別手段は、デジタル信号の入力があった際のアナログ信号を保持用記憶装置から取得して比較、判別を行う。
そして、記憶装置は、複数の記憶領域に分けて管理されており、再配列手段が行う並べ替えの所定の方法は、デジタル信号の入力がなされた際に、記憶装置の複数の記憶領域のうちデジタル信号入力時点において記録中の記憶領域が保持用記憶装置の記憶領域の中央に位置するように並べ替えを行う方法とすることで、適切かつ確実に第一発生箇所判別に必要なデータを確保して判別処理を行うことができる。

さらにまた、保持用記憶装置は、再配列手段により並べ替えられたアナログ信号のデータを、リセット処理指示がなされるまで保持することにより、必要に応じて故障発生時のアナログ信号データを何度でも使用して解析や判別処理等に利用することが可能であって、利便性を大きく向上させることができる。

１ 接続線
２ アナログ入力処理
３ デジタル入力処理
４ 記憶装置
５ 再配列処理
６ 保持用記憶装置
７ 第一発生箇所判別処理
８ 表示装置
９ プリンタ

Claims (8)

1. 故障検出対象のシステムから複数のアナログ信号の入力を受けてこれらのアナログ信号に基づいて前記システムの故障箇所を検出する故障箇所検出装置であって、
   前記システムから出力される異常停止警報等のデジタル信号の入力があった場合に、複数の前記アナログ信号に基づいて前記システムの故障の第一発生箇所の判別を行う第一発生箇所判別手段を備え、
   この第一発生箇所判別手段は、前記システムにおける故障発生箇所別に複数の前記アナログ信号の変動パターンを予め記憶し、前記デジタル信号の入力があった際の複数の前記アナログ信号の変動パターンと予め記憶している複数の前記アナログ信号の変動パターンとの比較により前記第一発生箇所の判別を行うことを特徴とする故障箇所検出装置。
2. 循環的なリング形式で時系列に沿ってエンドレスに前記アナログ信号を記憶する記憶装置と、
   前記デジタル信号の入力がなされると、前記記憶装置に記憶されている一連の前記アナログ信号のデータを、所定の方法により判読し易くなるように並べ替えた上で出力する再配列手段と、
   前記再配列手段により並べ替えられた前記アナログ信号のデータを保持記憶する保持用記憶装置と、をさらに備え、
   前記第一発生箇所判別手段は、前記デジタル信号の入力があった際の前記アナログ信号を前記保持用記憶装置から取得することを特徴とする請求項１に記載の故障箇所検出装置。
3. 前記記憶装置は、複数の記憶領域に分けて管理されており、
   前記再配列手段が行う並べ替えの前記所定の方法は、前記デジタル信号の入力がなされた際に、前記記憶装置の複数の記憶領域のうち前記デジタル信号入力時点において記録中の記憶領域が前記保持用記憶装置の記憶領域の中央に位置するように並べ替えを行う方法であることを特徴とする請求項２に記載の故障箇所検出装置。
4. 前記保持用記憶装置が保持する前記アナログ信号のデータは、前記デジタル信号入力時点から所定時間が経過するまでの範囲におけるものであることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の故障箇所検出装置。
5. 前記保持用記憶装置は、前記再配列手段により並べ替えられた前記アナログ信号のデータを、リセット処理指示がなされるまで保持することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の故障箇所検出装置。
6. 前記保持用記憶装置は、前記再配列手段により並べ替えられた前記アナログ信号のデータを、リセット処理指示がなされるまで保持することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の故障箇所検出装置。
7. 前記デジタル信号が複数の場合には、これらのデジタル信号の論理和をとった信号が前記デジタル信号として用いられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の故障箇所検出装置。
8. 前記第一発生箇所判別手段による前記第一発生箇所の判別結果及び前記デジタル信号の入力があった際の前記アナログ信号のデータの表示を行う表示装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の故障箇所検出装置。

Images