JP2622889B2 - 製造設備の故障診断装置 - Google Patents

製造設備の故障診断装置

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JP2622889B2
JP2622889B2 JP2040488A JP4048890A JP2622889B2 JP 2622889 B2 JP2622889 B2 JP 2622889B2 JP 2040488 A JP2040488 A JP 2040488A JP 4048890 A JP4048890 A JP 4048890A JP 2622889 B2 JP2622889 B2 JP 2622889B2
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光夫 八木
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国勇 中西
孝一 森部
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B33/00Safety devices not otherwise provided for; Breaker blocks; Devices for freeing jammed rolls for handling cobbles; Overload safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば鉄鋼業における熱間圧延鋼材の製造ラ
インに用いられる各種の製造設備の故障をオンラインで
検出し、その故障原因を推定する設備の故障診断装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
近時の大規模な製造業における製造設備、例えば鉄鋼
業における熱間圧延鋼材製造ラインの製造設備は高度に
自動化・コンピュータ化されている。このため、装置を
構成する一つの部品故障あるいは一つの検出端の誤動作
によっても製造ライン全体の休止に結びつき、故障箇所
の特定と故障原因の推定作業は益々複雑になって、故障
復旧に多大な時間を必要とすることも稀ではない。ま
た、大規模な製造設備においては一つの故障発生事象が
一つの原因に基づくとは限らず、複数の発生事象が重な
りあう場合がある。従来、このような場合は熟練技術者
の経験と勘により故障原因を把握しているが、操業、装
置の構造、整備等のあらゆる面の技術に詳しい熟練技術
者は一朝一夕には育成できないのが現実である。
このような問題点を解決する手段として、特開昭60−
35290号公報に原子力発電プラントにおけるスクラム原
因判定装置が提供されている。この手段の特徴はスクラ
ムの要因とプラントの状態を予め経験的に予測・蓄積し
ておいたデータベースの実際のスクラム入力情報を比較
し、スクラムの原因を推論することにある。しかしなが
ら、この手段では、故障原因の究明に必要な全ての故障
発生現象について推論を行わねばならず、多大な記憶容
量が必要で応答時間が遅い難点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は大規模な製造工程の設備の故障原因をオンラ
インで且つ短時間でよく把握する設備故障診断装置の提
供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明装置を適用する製造工程の設備全体の
構成を示し、矢印A方向の製造工程に沿って複数の製造
設備1a,1b,……1g(以下単に設備と言う)が配列されて
いる。この設備とは例えば鋼材圧延工程における、粗圧
延機、中間圧延機、仕上圧延機、鋸断機等である。ま
た、前記各設備は複数の駆動単位装置11a,11b,……11e
(以下、単に単位装置と言う)から構成されている。こ
の単位装置は圧延工程では、ミル駆動モータ、圧下スク
リュー、サイドガイド、移送テーブル等の駆動系の装置
に該当する。更にこの各単位装置は複数の機械または電
機部品等の要素機器12a,12b,……12dから形成されてお
り、例えばモータ、サイリスタレオナード、リミットス
イッチ、回転検出等の構成部品である。本発明が対象と
する故障診断装置は前記の要素機器毎に故障機器を特定
し、故障原因を推定するものである。プロセルコンピュ
ータ2は前記各設備1a,1b,……1gに対する稼動指示と操
業データの授受を行うためのもので、データの授受は共
通信号電送路3および各設備毎に設けられたコントロー
ラ4a,4b,……4gを介して入出力される。
本発明故障診断装置5は前記共通信号伝送路3とデー
タ授受可能に接続されており、その詳細を第2図に示
す。図において、5aは前記各要素機器の作動開始と作動
終了信号を検出する状態検出手段である。例えば、要素
機器の機械的な作動はリミットスイッチまたは光電系の
検出器等により、電気信号に変換し、前記共通信号伝送
路3を介して故障診断装置5に伝送することができるの
で、故障診断装置5内の予め前述の電気信号に対応する
ように定められたデータが状態検出手段となる。5bは時
間測定手段であり、前記状態検出手段5aによって検出さ
れた信号により、要素機器自体の作動開始から作動終了
まで、または要素機器間の状態の移り変わりに要した遷
移実績時間を測定する。5cは前記各要素機器および要素
機器間の遷移標準時間を予め定めた記憶手段である。比
較手段5dは前記の遷移実績時間と遷移標準時間を比較す
るための比較回路である。5eは判断手段であり、前記比
較手段5dによって遷移時間が比較された結果、遷移標準
時間よりも遷移実績時間が短い場合は正常なシーケンス
で推移したと判断し、遷移標準時間よりも遷移実績時間
が長い場合は、当該要素機器自体もしくは要素機器間に
故障が存在したことを意味する。5fは原因推定マトリク
スであり、前記要素機器毎に予め故障項目と原因との関
係をマトリクス化されており、推定は推定手段5gによっ
て行われる。5hは推定された故障原因を表示する表示手
段である。
〔作用・実施例〕
本発明装置の作用を実施例に基づき詳述する。第3図
(a)は鋼材熱間圧延工程における鋸断機の設備配置を
示し、以下この鋸断機を本発明で言う製造設備の代表例
として説明する。搬送テーブル6には複数個の搬送ロー
ラ6aが圧延鋼材7の搬送方向に配設備され、丸鋸8は油
圧機構を介し、搬送方向と直交する方向に前後進自在に
設けられている。受けクランプ9aと寄せクランプ9bは切
断時に圧延鋼材7を両側から挟持するためのもので、寄
せクランプ9bは圧延鋼材7が到着後に搬送テーブル6の
上面に上昇し、圧延方向に前進して把持する。ダンパー
10は圧延鋼材7の長さ方向端部(クロップ)7aを切断後
に収納する開閉扉である。本発明における要素機器はこ
の鋸断機の場合には、上記の搬送ローラ6a,丸鋸8,クラ
ンプ9a,ダンパー10および図示を省略している丸鋸8の
油圧機構やローラ6a,クランプ9a,9b等に附属するリミッ
トスイッチ等を意味する。
第3図(b)は切断開始から完了まで、予めプログラ
ムされた稼動指令に従ってシーケンス制御される要素機
器の作動ステップをブロック図で示したものである。即
ち圧延鋼材7が所定の切断位置に到着したことをHMD等
の検出器が検出すると、これが作動開始信号として受け
クランプ9a,寄せクランプ9b,ダンパー10に伝えられ、ダ
ンパー10の開扉、受けクランプ9aの鋼材方向への前進お
よび寄せクランプ9bの上昇が同時に進行し、所定の停止
位置に到達したことをリミットスイッチが停止信号とし
て確認後、続いて寄せクランプ9bはこの停止信号を作動
開始信号として受け取り、前進を開始する。以下、同様
なシーケンスによって丸鋸の前進・切断後の丸鋸後退・
両クランプ後退、ダンパー閉扉、寄せクランプ下降を経
て作動完了となる。
第3図(c)は前記した寄せクランプ9bの前進工程に
おける前後のシーケンスを更に詳細に説明した図であ
る。図において、受けクランプ前進終了と寄せクランプ
上昇終了信号を受けて論理演算回路P1(AND)は寄せク
ランプ前進信号を出力し、寄せクランプが所定の前進位
置に到達するとリミットスイッチがON、同時にローラの
回転停止の信号を受けたら次の論理演算回路P2(AND)
は丸鋸の前進・切断開始信号を出力する。このように一
つの要素機器の作動開始と終了はその前後に設けられた
論理演算回路で把握され、同時に論理演算回路間に要し
た実績時間は故障診断装置5内に要素機器の機械的な作
動に対応するよう予め定められたデータの変化等による
時間測定手段により遷移実績時間として把握される。ま
た論理演算回路間の標準時間は遷移標準時間(T1)とし
て予め記憶手段に設定してある。
第3図(d)は前記第3図(c)の場合の前記遷移実
績時間と遷移標準時間(T1)とを比較する比較手段5dお
よび比較結果に基づき故障の要素機器を特定する判断手
段5eとをアルゴリズムで示したものである。このアルゴ
リズムの比較・判断例を以下に説明する。
論理演算回路P1の信号出力後にタイムカウントを開始
し、カウント値が遷移標準時間(T1)を経過(タイム・
アップ)すると、寄せクランプの前進リミットスイッチ
がONしているかどうか及び、搬送ローラが停止している
かどうかを確認する。同リミットスイッチがONで、且つ
搬送ローラが停止しておればシーケンスは正常と判断さ
れて切断が開始される。仮に、前進リミットスイッチが
OFFの状態であれば、引続き一定時間のタイムカウント
を開始し、タイム・アップ後に再度前進リミットスイッ
チのON・OFFを確認する。その結果、前進リミットスイ
ッチがONしていなければ前進リミットスイッチが不良、
同リミットスイッチはONであれば寄せクランプの前進油
圧系が不良であると判断する。
以上の過程で故障の要素機器が特定できたわけである
が、次に故障原因を推定する推定手段について説明す
る。各要素機器毎には予め、第4図に示す原因推定マト
リクスが知識データベースとして作成されている。同マ
トリクスの横列は現象項目A1……Ap,縦列には故障原因C
1……Cqが配列され、Bpqは現象項目Apと故障原因Cqとの
因果関係の確からしさを示す。このマトリクスに基づく
「積和」即ち、ΣBij×Aj=Fiとして推定原因Fi……Fp
を把握することができる。
前述の鋸断機のリミットスイッチ作動不良のように故
障現象と原因が単純に対応している場合は、故障した要
素機器とその原因を簡単に特定できる。しかしながら、
例えば要素機器がクランプを前進させる油圧機器の場
合、異常現象と原因が複雑に絡みあっており、そのマト
リクス例を第1表に示す。第1表において、例えば異常
現象が「油圧前進異常」と「油圧下限」であった場合、
これらの現象項目に対応する原因項目の発生確率(Fi=
ΣB×A=30+70=100)から、その原因は油圧配管故
障である確率が最も高いと推定できる。
求められた推定原因は、CRT等の表示手段によって前
記マトリクスの原因項目を表示し、整備技術者はこの表
示に基づき実際の設備を点検・修理する。
〔発明の効果〕
本発明装置によると大規模な製造ラインにおける各種
製造設備の故障をオンラインで検出し、その原因を迅速
に把握できるので設備休止時間の短縮、点検要因の省力
化、修繕費用の削減等の効果を奏する。また、本発明装
置は小型の計算機規模で対応できるので設備費用は小な
くてすみ、経済的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置を適用する製造設備の概要説明図、
第2図は本発明装置の構成を示すブロック図、第3図
(a)は本発明装置を鋸断装置に適用する実施例の説明
図、 第3図(b)は鋸断装置の作動工程を示すブロック図、
第3図(c)は鋸断装置の作動シーケンスの一例を示す
略図、第3図(d)は第3図(c)を更に詳細に説明し
た故障判断手段のブロック図、第4図は原因推定マトリ
クスの説明図である。 1a,1b,……1g:製造設備、11a,11b,……11e:単位装置、1
2a,12b,……12d:要素機器、2:プロセスコンピュータ、
3:共通信号伝送路、4a,4b,……4g:コントローラ、5:故
障診断装置、5a:状態検出手段、5b:時間測定手段、5c:
記憶手段、5d:比較手段、5e:判断手段、5f:原因推定マ
トリクス、5g:推定手段、5h:表示手段。
フロントページの続き (72)発明者 森部 孝一 大阪府堺市築港八幡町1番地 新日本製 鐵株式会社堺製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−12093(JP,A) 特開 昭49−109783(JP,A) 特開 平2−2406(JP,A) 特開 昭63−189906(JP,A) 実開 平1−147403(JP,U) 特公 昭37−1637(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の要素機器から形成された駆動単位装
    置が予めプログラムされた稼動指令に従ってシーケンス
    制御される製造設備の故障診断装置において、前記各要
    素機器の作動開始と作動終了信号を検出する検出手段
    と、該検出信号から前記要素機器もしくは要素機器間の
    遷移実績時間を測定する時間測定手段と、前記各要素機
    器および要素機器間の遷移標準時間を予め定めた記憶手
    段と、前記遷移実績時間と遷移標準時間とを比較する比
    較手段と、該比較結果に基づき故障の要素機器を特定す
    る判断手段と、前記各要素機器毎に予め作成しておいた
    現象項目と故障原因との因果関係の確からしさを示す原
    因推定マトリクスにより故障原因を推定する推定手段お
    よび推定結果を表示する表示手段とからなることを特徴
    とする製造設備の故障診断装置。
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