JP2017045141A

JP2017045141A - 設備動作解析装置

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Publication number: JP2017045141A
Application number: JP2015165091A
Authority: JP
Inventors: 徹也篠原; Tetsuya Shinohara; 匠白石; Takumi Shiraishi; 敬史澤畑; Takashi Sawahata; 稲木　克旨; Katsushi Inagi; 克旨稲木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: JP6529386B2

Abstract

【課題】入力された動作計画に基づき、アクチュエータごとの動作状態及び動作時間を基に、各アクチュエータ駆動時間帯を反映させた動作計画図と、アクチュエータを駆動させた場合のアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図と、の両方を比較出力する設備動作解析装置を提供すること。【解決手段】動作計画図作成部１３は、入力部１１に入力されたアクチュエータごとの動作状態及び動作時間を基にアクチュエータ駆動時間帯を反映した動作計画図１３１を作成し、実行動作状態図作成部１４は、入力部１１に入力されたアクチュエータごとの動作指令アドレス及び動作確認アドレスを参照し、動作時間に応じたアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図１４１を作成する設備動作解析装置１である。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械等を有する製造設備の制御設計時のプログラムの妥当性を検証するための設備動作解析装置に関する。

製造設備を構成するアクチュエータごとにラダープログラムに対応する模擬データを予め登録しておき、プログラムを模擬実行させた際に、各アクチュエータがどのように動くかのタイミングチャートを作成する設備動作の解析装置が知られている（例えば、特許文献１）。設備動作の解析装置によって矩形波状のタイミングチャートが作成される。

また、機械駆動部を構成するアクチュエータの動作時間を確認する稼働モニタ手段を備え、アクチュエータの実際の動作と、設計上の動作の時間差を識別可能に稼働モニタ手段に表示させる装置が知られている（例えば、特許文献２）。モニタ手段としては、発行ダイオード等や表示部が用いられ、アクチュエータの実際の動作時間等が表示されることにより、設計上の動作にかかる時間と、実際の動作にかかる時間と、を容易に比較することができる。

特開平７−３１４２８４号公報特開２００１−２４９７０９号公報

従来では、製造設備を構成するアクチュエータに対する制御プログラム（ラダープログラム）を設計しても、そのプログラムによる動作状態が、そのプログラムの基となる動作計画と一致しているか否か、また、複数のアクチュエータが干渉等せずに順々に稼動するかどうかを検証するためには、実際に製造設備を動かして作業者が各アクチュエータの動きを監視しながら、ストップウォッチ等を用いて作動時間を集計するという手作業が必要であった。これらのことから、制御プログラムとその基となる動作計画との一致性を簡単に検証する解析装置が望まれていた。

また、上記特許文献１に記載の従来技術では、ラダープログラムの妥当性を検証することはできるが、プログラムと動作計画との一致性を確認することはできない。また、ラダープログラムの妥当性を検証するためには、あらかじめ模擬データの登録が必要である。また、特許文献１に記載の従来技術では、タイミングチャートは作成されるが、タイミングチャートには各アクチュエータの駆動時間帯は反映されておらず、適切に各アクチュエータの駆動を把握することは困難であった。

また、上記特許文献２に記載の従来技術では、実行動作状態図と動作計画図とを比較することはできなかった。また、特許文献２に記載の従来技術では、各アクチュエータの駆動時間を把握することはできるが、各アクチュエータの駆動時間帯を反映したタイミングチャートは作成されず、適切に各アクチュエータの駆動を把握することは困難であった。

本発明は、入力された動作計画に基づき、アクチュエータごとの動作状態及び動作時間を基に、各アクチュエータ駆動時間帯を反映させた動作計画図と、アクチュエータを駆動させた場合のアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図と、の両方を比較出力する設備動作解析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、複数のアクチュエータにより構成される設備を作動させる動作計画とラダープログラム（例えば、後述のラダープログラム５１）の実行結果を解析する設備動作解析装置（例えば、後述の設備動作解析装置１）であって、前記動作計画を入力する入力部（例えば、後述の入力部１１）と、入力された前記動作計画に基づき動作計画図を作成する動作計画図作成部（例えば、後述の動作計画図作成部１３）と、前記動作計画に基づき作成された前記ラダープログラムを実行した際の前記アクチュエータの動作状態を基に実行動作状態図（例えば、後述の実行動作状態図１４１）を作成する実行動作状態図作成部（例えば、後述の実行動作状態図作成部１４）と、を備え、前記入力部は、前記アクチュエータごとの動作状態、動作時間、指令値アドレス、確認値アドレス、を入力する形式で構成され、前記動作計画図作成部は、前記入力部に入力された前記アクチュエータごとの前記動作状態及び前記動作時間を基にアクチュエータ駆動時間帯を反映した前記動作計画図を作成し、前記実行動作状態図作成部は、前記入力部に入力された前記アクチュエータごとの前記指令値アドレス及び前記確認値アドレスを参照し、前記動作時間に応じた前記アクチュエータ駆動時間帯を反映させた前記実行動作状態図を作成することを特徴とする設備動作解析装置を提供する。

本発明によれば、設定ファイルに入力された動作計画に基づいて、自動で動作計画図作成部は動作計画図を作成することができ、更に、実行動作状態図作成部は、当該動作計画による実際の実行結果を実行動作状態図として描画することができるため、従来のようなストップウォッチを用いた計測やタイミングチャート作成の手間を省くことができ、製造設備が正常に稼動しているか否かを容易に検証することができる。

また、設定ファイルに入力された動作計画に基づいて、製造設備を構成する各部の動作時間に応じたアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図、即ち、製造設備を構成する各部の駆動にかかった時間及び駆動量が示されている実行動作状態図を作成することにより、アクチュエータにより駆動される製造設備を構成する各部の動きが、視覚的に分かりやすくすることができる。このため、設備動作解析装置を、製造設備が経時により老朽化したときのアクチュエータの動作確認に用いることができる。

即ち、製造設備の動作計画を示す設定ファイルをタイミングチャート形式に可視化することでき、動作計画が適切か否かを検証することを容易とすることができる。また、動作計画図のタイミングチャートと、動作計画に基づきプログラムの実行により作成された実行動作状態図のタイミングチャートとを比較する事ができるため、動作計画の適否とプログラム構成の適否をそれぞれ容易に検証可能である。また、測定プログラムが作られるため、アクチュエータの信号値が保存されたアドレスを高速で読み取ることができ、実行動作状態図のタイミングチャートを作成することができる。
また、設定ファイルは、各アクチュエータごとの駆動タイミングと駆動時間が入力される形式を有しているため、動作計画図のタイミングチャートを自動生成できる。

そして、前記動作計画図作成部は、前記動作計画図において、前記アクチュエータにより駆動される前記設備の構成部分の駆動時間、及び、前記駆動時間に対応する前記設備の構成部分の駆動量を示す。

このため、動作計画図のタイミングチャートを見るだけで、動作計画における、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を把握することができる。

そして、前記実行動作状態図作成部は、前記実行動作状態図において、前記アクチュエータにより駆動される前記設備の構成部分の駆動時間、及び、前記駆動時間に対応する前記設備の構成部分の駆動量を示す。

このため、実行動作状態図のタイミングチャートを見るだけで、実際のアクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を把握することができる。

本発明によれば、入力された動作計画に基づき、アクチュエータごとの動作状態及び動作時間を基に、各アクチュエータ駆動時間帯を反映させた動作計画図と、アクチュエータを駆動させた場合のアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図と、の両方を比較出力する設備動作解析装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の入力部１１への入力時のモニタの表示を示す図である。本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の動作計画図作成部１３により作成された動作計画図１３１を示す図である。本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の実行動作状態図作成部１４により作成された実行動作状態図１４１を示す図である。本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の動作を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の入力部１１への入力時のモニタの表示を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の動作計画図作成部１３により作成された動作計画図１３１を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の実行動作状態図作成部１４により作成された実行動作状態図１４１を示す図である。

設備動作解析装置１は、複数のアクチュエータにより駆動する工作機械を備える製造設備を作動させる動作計画と、当該製造設備を作動させるためのラダープログラム５１の実行結果と、を解析するためのものであり、図１に示すように、パーソナルコンピュータ（パソコン）１０と、シーケンス部５０と、ＣＮＣ部６０と、ロボット制御部７０とを有している。また、パーソナルコンピュータ１０は、入力部１１と、測定プログラム作成部１２と、動作計画図作成部１３と、実行動作状態図作成部１４と、を有しており、製造設備における工作機械の複数のアクチュエータ等と電気的に接続されている。

入力部１１は、各種信号情報を入力可能である。入力部１１は、パーソナルコンピュータ１０の記憶媒体（図示せず）にあらかじめ記憶された設定ファイル１１１に、製造設備におけるアクチュエータを動作させるための動作計画を構成する各種信号情報が入力される。各種信号情報は、例えば、パーソナルコンピュータ１０の記憶媒体（図示せず）に記憶されているデータファイルに保存されており、具体的には、各アクチュエータごとの動作状態、動作時間、動作指令アドレス（指令値アドレス）、動作確認アドレス（確認値アドレス）、名称、動作端名称、動作確認タイマ、動作前工程（前動作）、及び、動作後ろ工程（後動作）を含む。

具体的には例えば、図２に示すように、設定ファイル１１１は、各アクチュエータの駆動タイミングと駆動時間が入力される形式を有する表により構成されている。名称として例えば、「正面ドア」に着目すると、アクチュエータとしてのＳＯＬ−１１Ｆ２は、正面ドアを「閉」状態にするものである。設定ファイル１１１の表では、ＳＯＬ−１１Ｆ２は、製造設備における動作の開始から、５秒後に１．８秒間かけて正面ドアを「開」の状態から「閉」状態にすることを意味している。また、アクチュエータとしてのＳＯＬ−１１Ｆ３は、正面ドアを「開」状態にするものである。設定ファイル１１１の表では、ＳＯＬ−１１Ｆ３は、動作ＮＯ．が「ＮＯ．４」であるＳＯＬ−１１Ｆ５によるＭ／Ｃシャッターの「閉」動作が完了した時点から、１．８秒間かけて正面ドアを「閉」の状態から「開」状態にすることを意味している。

測定プログラム作成部１２は、入力部１１において動作計画を構成する各種信号情報が入力された設定ファイル１１１に基づき、測定プログラムを自動生成するように構成されている。ここで、測定プログラムとは、設定ファイル１１１の情報を基に、ラダープログラム５１の実行時に監視すべきアクチュエータとその信号値が格納されるアドレス情報をプログラム形式にまとめたものを意味する。この測定プログラムが用いられて、実行動作状態図作成部１４は各アクチュエータを監視し、実行動作状態図１４１を作成するように構成されている。

動作計画図作成部１３は、入力部１１において入力されたアクチュエータごとの動作計画を構成する各種信号情報に基づき動作計画図１３１を作成する。そして、動作計画図作成部１３は、動作計画図１３１において、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を示す。具体的には、動作計画図作成部１３は、入力部１１において動作計画を構成する各種信号情報が入力された設定ファイル１１１に基づき、アクチュエータごとの動作状態及び動作時間を読み取り、これらを基に各アクチュエータ駆動時間帯を反映した動作計画図１３１を作成する。

より具体的には、例えば、図３に示すように、動作計画図１３１は、タイミングチャートにより構成されている。項目として例えば、「正面ドア」に着目すると、正面ドアは、製造設備における動作の開始から、５秒後に、一定の速度で１．８秒間かけて正面ドアを「開」の状態から「閉」状態にすることを示している。また、正面ドアは、Ｍ／Ｃシャッターの「閉」動作が完了した時点から、一定の速度で１．８秒間かけて正面ドアを「閉」の状態から「開」状態にすることを示している。

即ち、タイミングチャートにおいて、斜線で示される部分は、所定の時間に一定の速度で、項目に記載されている「正面ドア」や「Ｍ／Ｃシャッター」等が、開いたり、閉じたり、上昇したり、下降したり、前進したり、後退したり、等することを示している。また、タイミングチャートにおいて、例えば、項目「１ＳＴＪＩＧ高速上昇」のように、矩形の波形で示される部分は、瞬間的にＯＦＦからＯＮに切り替わったり、瞬間的にＯＮからＯＦＦに切り替わったりすることを示している。また、タイミングチャートにおいて、上方又は下方へ向って延びる矢印は、矢印の基部に示す動作完了時点において、矢印の先端部に示す動作開始が一致していることを意味している。

実行動作状態図作成部１４は、入力部１１において入力された動作計画を構成する各種信号情報に基づき作成されたラダープログラム５１を実行した際のアクチュエータの動作状態を基に実行動作状態図１４１を作成する。そして、実行動作状態図作成部１４は、実行動作状態図１４１において、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を示す。

具体的には、実行動作状態図作成部１４は、入力部１１においてアクチュエータごとの動作計画を構成する各種信号情報が入力された設定ファイル１１１に基づき、測定対象のシーケンス機器と通信ケーブルで接続及び通信を行い、入力部１１において入力された各種信号情報のうちの、動作の指令が格納されている動作指令アドレス、及び、現在の動作状況が格納されている動作確認アドレスを参照する。これに基づき、実行動作状態図作成部１４は、動作時間に応じた各アクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図１４１（測定結果）を、動作計画図１３１に重ねて図示した状態で作成する。そして、実行動作状態図作成部１４は、実行動作状態図１４１を、パーソナルコンピュータ１０の表示部としてのモニタに出力し表示する。

より具体的には、例えば、図４に示すように、実線で記載された動作計画図１３１としてのタイミングチャートと、破線で記載された実行動作状態図１４１としてのタイミングチャートと、が重ねて図示（比較出力）される。項目として例えば、「正面ドア」に着目すると、正面ドアは、実行動作状態図１４１としてのタイミングチャートでは、動作計画図１３１としてのタイミングチャートよりも、短い時間で「閉」動作が完了していることが示されている。同様に、正面ドアは、実行動作状態図１４１としてのタイミングチャートでは、動作計画図１３１としてのタイミングチャートよりも、早い時刻から「開」動作が開始し、短い時間で「開く」動作が完了していることが示されている。

シーケンス部５０は、工作機械のアクチュエータ等を動作させるためのラダープログラム５１を有しており、パーソナルコンピュータ１０からの所定の操作またはＣＮＣ部６０からの指令信号によりラダープログラム５１を実行する。

ＣＮＣ部６０は、ＮＣプログラムを読み取り、工作機械の各可動部位等を数値制御するＣＮＣシステムプログラムを有しており、パーソナルコンピュータ１０からの所定の操作によりＣＮＣシステムプログラムを実行する。

ロボット制御部７０は、ロボット（図示せず）の姿勢やロボットのアーム等を変化させるようにロボットを制御する。ここで、ロボット（図示せず）は、多関節型のアームを有する産業用ロボットであり、アームの基端側に接続された基部が工場などの床面に設置される。ロボット（図示せず）は、プログラムよる制御によって任意の姿勢に切り替わると共にアームを任意の状態に変化させることができるように構成されている。

設備動作解析装置１を用いて、動作計画に基づき作成されたラダープログラム５１と、その基となる動作計画との一致性の検証について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る設備動作解析装置１の動作を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１において入力部１１では、設定ファイル１１１に、製造設備におけるアクチュエータを動作させるための動作計画を構成する各種信号情報を入力する。各種信号情報には、具体的には、名称、動作端名称、アドレス（動作指令アドレス、動作確認アドレス）、動作時間、動作確認タイマ、動作前工程（前動作）、及び、動作後ろ工程（後動作）が含まれている。これにより、図３に示すような各種信号情報が入力された設定ファイル１１１が作成される。そして設備動作解析装置１における処理は、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２において測定プログラム作成部１２は、入力部１１において動作計画を構成する各種信号情報が入力された設定ファイル１１１に基づき、測定プログラムを自動生成し出力し、パーソナルコンピュータ１０の記憶媒体に保存する。そして設備動作解析装置１における処理は、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３において動作計画図作成部１３は、ステップＳ１において入力された設定ファイル１１１に基づいて、アクチュエータごとの動作状態を読み取り、動作計画図１３１を作成する。そして、動作計画図作成部１３は、作成した動作計画図１３１を実行動作状態図作成部１４へ出力し、パーソナルコンピュータ１０の記憶媒体に保存する。そして設備動作解析装置１における処理は、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において実行動作状態図作成部１４は、測定対象になっているシーケンス部５０に、ステップＳ２において測定プログラム作成部１２が作成した測定プログラムを追加する。そして設備動作解析装置１における処理は、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５において実行動作状態図作成部１４は、ステップＳ１において入力された設定ファイル１１１を読み込み、測定対象になっているシーケンス部５０と通信ケーブルを介して接続及び通信を行う。これにより、実行動作状態図作成部１４は、ステップＳ１において設定ファイル１１１へ入力された信号の状態示す各種信号情報を、シーケンス部５０において測定プログラムが実行されることにより取得する。そして設備動作解析装置１における処理は、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６において実行動作状態図作成部１４は、実行動作状態図１４１を作成し、実行動作状態図１４１と動作計画図１３１とを容易に比較可能に、実行動作状態図１４１と動作計画図１３１とを、パーソナルコンピュータ１０のモニタに重ねて表示（比較出力）する。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、設備動作解析装置１は、複数のアクチュエータにより構成される設備を作動させる動作計画とラダープログラム５１の実行結果を解析するものであり、動作計画を入力する入力部１１と、入力された動作計画に基づき動作計画図１３１を作成する動作計画図作成部１３と、動作計画に基づき作成されたラダープログラム５１を実行した際のアクチュエータの動作状態を基に実行動作状態図１４１を作成する実行動作状態図作成部１４と、を備える。

入力部１１は、各アクチュエータごとの動作状態、動作時間、動作指令アドレス、動作確認アドレス、を入力する形式で構成される。動作計画図作成部１３は、入力部１１に入力されたアクチュエータごとの動作状態及び動作時間を基に各アクチュエータ駆動時間帯を反映した動作計画図１３１を作成する。実行動作状態図作成部１４は、入力部１１に入力されたアクチュエータごとの動作指令アドレス及び動作確認アドレスを参照し、動作時間に応じた各アクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図１４１を作成する。

従って設定ファイル１１１に入力された動作計画に基づいて、自動で動作計画図作成部１３は動作計画図１３１を作成することができ、更に、実行動作状態図作成部１４は、当該動作計画による実行結果を実行動作状態図１４１として描画することができるため、従来のようなストップウォッチを用いた計測やタイミングチャート作成の手間を省くことができ、製造設備が正常に稼動しているか否かを容易に検証することができる。

また、設定ファイル１１１に入力された動作計画に基づいて、製造設備を構成する各部の動作時間に応じたアクチュエータ駆動時間帯を反映させた実行動作状態図１４１、即ち、図４に示すように、製造設備を構成する各部の駆動にかかった時間、及び、当該時間に対応する駆動量が示されている実行動作状態図１４１を作成することにより、アクチュエータにより駆動される製造設備を構成する各部の動きを、視覚的に分かりやすくすることができる。このため、設備動作解析装置１を、製造設備が経時により老朽化したときのアクチュエータの動作確認に用いることができる。

即ち、製造設備の動作計画を示す設定ファイル１１１をタイミングチャート形式に可視化することでき、動作計画が適切か否かを検証することを容易とすることができる。また、動作計画図１３１のタイミングチャートと、動作計画に基づきプログラムの実行により作成された実行動作状態図１４１のタイミングチャートと、を比較する事ができるため、動作計画の適否とプログラム構成の適否をそれぞれ容易に検証可能である。また、測定プログラムが作られるため、アクチュエータの信号値が保存されたアドレスを高速で読み取ることができ、実行動作状態図１４１のタイミングチャートを作成することができる。
また、設定ファイル１１１は、各アクチュエータごとの駆動タイミングと駆動時間が入力される形式を有しているため、動作計画図１３１のタイミングチャートを自動生成できる。

そして、動作計画図作成部１３は、動作計画図１３１において、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を示す。

これにより、動作計画図１３１のタイミングチャートを見るだけで、動作計画における、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を把握することができる。

そして、実行動作状態図作成部１４は、実行動作状態図１４１において、アクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を示す。

これにより、実行動作状態図１４１のタイミングチャートを見るだけで、実際のアクチュエータにより駆動される設備の構成部分の駆動時間、及び、駆動時間に対応する設備の構成部分の駆動量を把握することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。例えば、設備動作解析装置の各部の構成は、本実施形態における設備動作解析装置１の各部の構成に限定されない。

１…設備動作解析装置
１１…入力部
１３…動作計画図作成部
１４…実行動作状態図作成部
５１…ラダープログラム
１３１…動作計画図
１４１…実行動作状態図

Claims

複数のアクチュエータにより構成される設備を作動させる動作計画とラダープログラムの実行結果を解析する設備動作解析装置であって、
前記動作計画を入力する入力部と、
入力された前記動作計画に基づき動作計画図を作成する動作計画図作成部と、
前記動作計画に基づき作成された前記ラダープログラムを実行した際の前記アクチュエータの動作状態を基に実行動作状態図を作成する実行動作状態図作成部と、を備え、
前記入力部は、前記アクチュエータごとの動作状態、動作時間、指令値アドレス、確認値アドレス、を入力する形式で構成され、
前記動作計画図作成部は、前記入力部に入力された前記アクチュエータごとの前記動作状態及び前記動作時間を基にアクチュエータ駆動時間帯を反映した前記動作計画図を作成し、
前記実行動作状態図作成部は、前記入力部に入力された前記アクチュエータごとの前記指令値アドレス及び前記確認値アドレスを参照し、前記動作時間に応じた前記アクチュエータ駆動時間帯を反映させた前記実行動作状態図を作成することを特徴とする設備動作解析装置。
前記動作計画図作成部は、前記動作計画図において、前記アクチュエータにより駆動される前記設備の構成部分の駆動時間、及び、前記駆動時間に対応する前記設備の構成部分の駆動量を示すことを特徴とする請求項１に記載の設備動作解析装置。
前記実行動作状態図作成部は、前記実行動作状態図において、前記アクチュエータにより駆動される前記設備の構成部分の駆動時間、及び、前記駆動時間に対応する前記設備の構成部分の駆動量を示すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の設備動作解析装置。