JP2628776B2 - プログラマブルコントローラ用故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプログラマブルコントローラ用故障診断装置
に関する。

従来の技術 ユーザによって可変設定されるプログラムに基づき、
制御対象である生産プロセスの設備機械などに対し複数
の動作サイクルを逐次的に実行させるための命令を与え
るようにしたプログラマブルコントローラの故障診断を
行うのに、従来は第３図に示すサイクル線図を用いてい
た。

上記サイクル線図は、複数の動作サイクル（以下、単
にサイクルとも呼ぶ）をそれらの実行順序に従ってつな
ぎ合わせたものである。第４図に示すように、１つのサ
イクルは動作を起動させる出力ｃ、動作の起点にあるセ
ンサを示す原端ａ、動作の終点にあるセンサを示す到達
端ｂの３つの要素によって表される。

第５図は、上記サイクル線図の１つのサイクルに対応
付けられるプログラマブルコントローラでの動作を模式
的に示した図である。そのサイクルの動作の開始を検出
する原端スイッチＡは第４図における原端ａに対応し、
動作の完了を検出する到達端スイッチＢは第４図におけ
る到達端ｂに対応し、そのサイクルの実行のためにプロ
グラマブルコントローラから制御対象の装置側に組込ま
れたたとえば励磁コイルを励磁させる出力Ｃは第４図に
おける出力ｃに対応している。

第６図は、上記サイクル線図の１つのサイクルについ
てのタイミングチャートを示している。

すなわち、あるサイクルの実行のために、まず出力ｃ
がオフからオンに切換わる。具体的には、そのサイクル
の実行のために制御対象の装置側に組込まれたたとえば
励磁コイルが励磁される。

これに伴い、制御対象の装置においてたとえばアクチ
ュエータが原端ａから到達端ｂに向けて進出動作を開始
すると、それまでアクチュエータに押されてオン状態を
保っていた原端ａつまり第５図における原端スイッチＡ
はしばらくしてオフに切換わる。

この後、アクチュエータが到達端ｂに達すると、それ
までオフ状態を保っていた到達端ｂつまり第５図におけ
る到達端スイッチＢはアクチュエータに押されてオンに
切換わる。

プログラマブルコントローラの故障診断を行う従来の
故障診断装置においては、そのプログラマブルコントロ
ーラの制御によって実行される動作順序に応じた上述し
たようなサイクル線図をたとえば表示装置で作図して、
その表示データを予めメモリにストアしておき、プログ
ラマブルコントローラの実際の制御動作の結果、つまり
上述した原端スイッチＡ、到達端スイッチＢのオン、オ
フなどのデータとメモリにストアされているサイクル線
図のデータとを比較することによって故障の診断を行っ
ていた。

具体的には、たとえばプログラマブルコントローラの
実際の制御動作の結果として、第６図のタイミングチャ
ートで示すように出力ｃがオフからオンに切換わってか
ら、規定時間つまりサイクル線図のデータとして予めス
トアされている時間ｔの後に到達端ｂがオフからオンに
切換わるときにはそのサイクルは正常と判断され、時間
ｔの後にも到達端ｂがオフからオンに切換わらないとき
には異常と判断される。

また、第７図に示すようにサイクルS1に引き続いてサ
イクルS2が実行される場合に、サイクルS1からサイクル
S2への移行が適正に行われたか否かは、サイクルS1が完
了してから、つまりサイクルS1の到達端ｂがオンしてか
ら規定時間以内にサイクルS2の出力ｃがオフからオンに
切換わったか否かによって判断される。すなわち、規定
時間以内にサイクルS2の出力ｃが切換わらないとき異常
と判断される。

なお、プログラマブルコントローラの故障診断の場合
には、上述したような一般的なサイクル線図ではデータ
として不十分なので、従来の実際の故障診断装置では、
このほかあるサイクルから次のサイクルに移行するため
の条件である動作条件、サイクルの実行を他の機械の動
作が終了するまで待たせる待ち合わせ条件、サイクルの
対象である機械が自動運転中かを示す自動運転条件など
の情報を付加する必要がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、プログラマブルコントローラとその制
御対象である生産プロセスなどの設備機械とで構成され
るシステムの場合、そのシステムの設計のためにサイク
ル線図は作成されるものの、一般的にシステムが稼働す
るようになると上記サイクル線図は不要となるので、稼
働している段階までサイクル線図のドキュメントが残さ
れていることは稀である。

また、サイクル線図が残されていても、故障診断に用
いるには不完全な場合が多い。

その結果、上述した従来の故障診断装置の場合には、
たとえば稼働中のシステムの動作を目視によって観察
し、あるいはプログラマブルコントローラのプログラム
言語であるラダー図から新たにサイクル線図を作成する
必要があり、非常な困難を伴うという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、サイクル線図が不要
で、既存のシステムに組込まれたプログラマブルコント
ローラに対しても容易に故障診断を行うことのできるプ
ログラマブルコントローラ用故障診断装置を提供するこ
とである。

課題を解決するための手段 本発明は、（ａ）制御対象の装置に対し複数の動作サ
イクルを逐次的に実行させるための命令を与えるプログ
ラムが設定されたプログラマブルコントローラの故障を
診断するプログラマブルコントローラ用故障診断装置に
おいて、 （ｂ）故障診断用メモリ５であって、 各動作サイクル毎の原端ａ、到達端ｂ、原端ａから到
達端ｂへの前進出力、および到達端ｂから原端ａへの後
進出力を表す第１データをストアするとともに、 原端ａおよび到達端ｂに関する第２データを予めスト
アする故障診断用メモリ５と、 （ｃ）プログラマブルコントローラ２のメモリから、各
動作サイクルに関する第１データを取込み、その動作サ
イクルが現在実行中であるか否かを判断する実行判断手
段と、 （ｄ）実行判断手段の出力に応答し、前記動作サイクル
が実行中であるとき、その実行中の動作サイクルの原端
ａに関する第１データと第２データとを比較する第１比
較手段と、 （ｅ）第１比較手段の出力に応答し、原端ａから前進／
後進していることが判断されたとき、その実行中の動作
サイクルの到達端ｂに関する第１データと第２データと
を比較する第２比較手段と、 （ｆ）第２比較手段の出力に応答し、その実行中の動作
サイクルの到達端ｂに到達したことが判断されたとき、
プログラマブルコントローラ２のメモリから次の動作サ
イクルの第１データを故障診断用メモリ５にストアさせ
る手段と、 （ｇ）第１比較手段の出力に応答し、その実行中の動作
サイクルの原端ａから前進／後進していない時間が予め
定める時間を超えているかどうか、および 第２比較手段の出力に応答し、その実行中の動作サイ
クルの到達端ｂに到達していないと判断されたとき、そ
の実行中の動作サイクルの実行時間が予め定める時間を
超えているかどうかを判断する時間判断手段と、 （ｈ）時間判断手段の出力に応答し、非実行中の動作サ
イクルの原端ａおよび到達端ｂに関する第１データに変
化があるかどうかを判断する変化判断手段と、 （ｉ）時間判断手段および変化判別手段の出力に応答
し、実行中の動作サイクルの原端ａから前進／更新して
いない時間が予め定める時間を超えたとき、 実行中の動作サイクルの実行時間が予め定める時間を
超えたとき、および 非実行中の動作サイクルの原端ａおよび到達端ｂに関
する第１データに変化があるとき、異常であることを表
示する表示手段とを含むことを特徴とするプログラマブ
ルコントローラ用故障診断装置である。

作 用 本発明に従えば、故障診断用メモリ５に、各動作サイ
クル毎の原端ａおよび到達端ｂに関する第２データなど
を予めストアしておくことによって、先行技術に関連し
て前述したサイクル線図を作成することなく、故障診断
を行うことができる。すなわち実行中の動作サイクルに
おける原端ａおよび到達端ｂに関して、第１および第２
比較手段の出力に基づき、実行中の動作サイクルの時間
に関して時間判断手段によって予め定める時間を超えて
いるかどうかを判断して、異常であることを表示するこ
とができる。

さらに本発明に従えば、上述のように実行中の動作サ
イクルについての故障の有無だけでなく、非実行中の動
作サイクルについて、原端ａおよび到達端ｂに関する第
１データに変化があるかどうかを変化判断手段で判断し
て、変化があれば異常であることを表示して診断するこ
とができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例であるプログラマブルコ
ントローラ用故障診断装置１と、その診断対象であるプ
ログラマブルコントローラ２との接続構成を示すブロッ
ク図である。

上記プログラマブルコントローラ用故障診断装置１
は、中央処理装置（Central Proccessing Unit;以下、C
PUと略称する）３、読出し専用メモリ（Read Only Memo
ry;以下、ROMと略称する）４、随時書込み読出しメモリ
（Random Access Memory;以下、RAMと略称する）５、表
示装置６、インタフェース７などによって構成されてい
る。

ROM4はプログラマブルコントローラ２の故障診断を行
う診断プログラムが書込まれたメモリであり、その診断
プログラムの実行はCPU3によって行われる。

RAM5は、上記診断プログラムの実行によりプログラマ
ブルコントローラ２のメモリから取り込まれるデータ
や、故障診断の処理の際に使用するデータなどをストア
しておくためのメモリである。故障診断の処理に使用す
るデータとは、プログラマブルコントローラの制御に基
づき制御対象である装置において順次実行される個々の
サイクル毎の要素についてのデータであり、その一例を
第１表に示している。

第１表において、各サイクルは前進出力、後退出力、
原点、前端の４つの要素で表されており、原点は第４図
における原端ａおよび到達端ｂのいずれか一方を表し、
前端は原端ａおよび到達端ｂのいずれか他方を表してい
る。前進出力および後退出力は第４図における出力ｃを
２方向の出力に別けて表したものであり、たとえば前進
出力の場合には原点が第４図における原端ａに、前端が
第４図における到達端ｂにそれぞれ対応し、後退出力の
場合には前端が第４図における原端ａに、原点が第４図
における到達端ｂにそれぞれ対応する。

表示装置６は故障診断の結果などを表示する機能を担
う装置である。

インタフェース７は、プログラマブルコントローラ２
のメモリから制御途中におけるデータを取り込む際に、
プログラマブルコントローラ２との間でデータ通信を行
う機能を担う装置である。

第２図は上記プログラマブルコントローラ用故障診断
装置１による故障診断処理の手順を示すフローチャート
である。

次に、第２図のフローチャートを参照して上記プログ
ラマブルコントローラ用故障診断装置１による故障診断
の動作について説明する。

ステップn1の開始について、次のステップn2ではプロ
グラマブルコントローラ２のメモリから、１つのサイク
ルに関するデータを取り込み、取り込んだデータからそ
のサイクルが現在実行中であるか否かの判断を行う。

ステップn2において、サイクルが実行中であると判断
した場合には次のステップn3に処理を移し、ここで上述
したデータの中の原端ａに関するデータと、RAM5に予め
ストアされているそのサイクルの原端ａに関するデータ
とを比較することによって、そのサイクルの原端ａがす
でにオンからオフに切換わっているか否かを判断する。

ステップn3において、原端ａがすでにオフに切換わっ
ていると判断した場合にはステップn4に処理を移し、原
端ａがオフに切換わっていないと判断した場合にはステ
ップn8に処理を移す。

上記ステップn4では、上述したプログラマブルコント
ローラ２からのデータの中の到達端ｂに関するデータ
と、RAM5に予めストアされている上記サイクルの到達端
ｂに関するデータとを比較することによって、そのサイ
クルの到達端ｂがオフからオンに切換わっているか否か
を判断する。

また、上記ステップn8でも原端ａがオンからオフに切
換わったか否かの判断を行う。

ステップn4において、到達端ｂがオンと判断した場
合、そのサイクルが終了したものと判断して次のステッ
プn5に処理を移し、ここでそのサイクルが実行中である
か否かを示すために用意された実行中フラグをオフに設
定する。つまり、そのサイクルが非実行中である旨を実
行中フラグによって示す。この後、ステップn6に処理を
移し、ここで全てのサイクルについてチェックが終了し
たかどうかを確認し、終了していなければステップn2の
処理に戻り、別のサイクルについての処理を行う。

ステップn4において、到達端ｂがオンでないと判断し
た場合、そのサイクルはまだ終了していないものと判断
してステップn9に処理を移し、ここでそのサイクルの実
行時間が規定時間を超えていないかどうかを判断する。

上記ステップn8において、原端ａがオフになっている
と判断した場合、先のステップn3に戻りステップn4へと
処理を移す。

また、ステップn8において、原端ａがオフにならない
と判断した場合、ステップn9に処理を移す。

上記ステップn9において、実行時間が規定時間を超え
ていないと判断した場合、ステップn3に戻りそれ以後の
処理を行う。すなわち、原端ａがまだオフとならない場
合にはステップn3,n8,n9の処理を繰返し、到達端ｂがま
だオンとならない場合にはステップn3,n4,n9の処理を繰
返す。

上記ステップn9において、実行時間が規定時間を超え
ていると判断した場合、次のステップn10に処理を移
し、ここでその実行中のサイクルが異常である旨を表示
装置に表示する。この後、ステップn6に処理を移し、全
てのサイクルについてのチェックが終了していなければ
ステップn2の処理に戻り、別のサイクルについての処理
を行う。

上記ステップn2において、サイクルが実行中でないと
判断した場合には次のステップn11に処理を移し、ここ
で上述したプログラマブルコントローラ２からのデータ
の中の出力ｃに関するデータと、RAM5に予めストアされ
ているそのサイクルの出力ｃに関するデータとを比較す
ることによって、そのサイクルの出力ｃがオフからオン
に切換わっているか否かを判断する。

ステップn11において、出力ｃがオンに切換わってい
ると判断した場合、つまりこの時点でサイクルが非実行
の状態から実行中の状態に切換わったと判断した場合に
はステップn12に処理を移し、ここでそのサイクルの実
行中フラグをオンに設定する。つまり、そのサイクルが
実行中である旨を実行中フラグによって示す。この後、
ステップn6に処理を移し、プログラマブルコントローラ
２による制御動作が終了していなければステップn2の処
理に戻り、別のサイクルについての処理を行う。

ステップn11において、出力ｃがオンに切換わってい
ないと判断した場合、つまりこの時点でもサイクルが非
実行であると判断した場合にはステップn13に処理を移
し、ここでそのサイクルの原端ａ、到達端ｂに変化が有
るかどうかを判断する。この場合、非実行中のサイクル
であるから本来なら原端ａ、到達端ｂに変化があっては
ならない。

そこで、ステップn13において、サイクルの原端a,到
達端ｂに変化があると判断した場合には次のステップn1
4に処理を移し、ここでそのサイクルが異常である旨を
表示装置６に表示する。その後、ステップn6に処理を移
し、プログラマブルコントローラ２による制御動作が終
了していなければステップn2の処理に戻り、別のサイク
ルについての処理を行う。

上記ステップn13において、原端ａ、到達端ｂに変化
なしと判断した場合そのサイクルは正常であるとみなし
ステップn6に処理を移す。ステップn6において、プログ
ラマブルコントローラ２の制御動作が終了していないと
判断するとステップn2の処理に戻り、別のサイクルにつ
いての処理を行う。

ステップn6において、全てのサイクルについてチェッ
クが終了したと判断するとステップn7に処理を移し、こ
こで故障診断の処理は全て終了する。

以上のようにして、プログラマブルコントローラ２が
制御動作を行っている間に、これと並行して個々のサイ
クルについて異常の有無がチェックされる。ここでは、
現在実行中のサイクルだけでなく、非実行中のサイクル
についても異常の有無がチェックされるので、その診断
結果からサイクル移行の診断も確実に行うことができ
る。

上記プログラマブルコントローラ用故障診断装置１で
は、ユーザが入力すべきデータとして動作順序などのデ
ータは不要で、個々のサイクル毎の要素、つまり第１表
に示した前進出力、後退出力、原点、前端の組み合わせ
を入力するだけでよい。

発明の効果 本発明によれば、プログラマブルコントローラ２にお
ける複数の各動作サイクル毎の原端ａおよび到達端ｂに
関する第２データなどを予めストアしておくだけで、先
行技術に関連して述べたサイクル線図を作成することな
く、実行中の動作サイクルにおける原端ａおよび到達端
ｂに関して予め定める各時間を超えて異常状態が生じて
いるかどうかを診断することができる。

また本発明によれば、非実行中の動作サイクルにおい
ても、原端ａおよび到達端ｂに関する第１データが変化
していれば異常が生じたものと判断して診断することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプログラマブルコント
ローラ用故障診断装置の概略的な構成を示すブロック
図、第２図はその故障診断装置による診断動作を示すフ
ローチャート、第３図は従来のプログラマブルコントロ
ーラ用故障診断装置に利用されるサイクル線図を示す
図、第４図はそのサイクル線図の１つのサイクルの構成
を示す図、第５図はそのサイクルに対応するプログラマ
ブルコントローラ側での動作を模式的に示す図、第６図
はその１つのサイクルの動作を示すタイミングチャー
ト、第７図は他の先行技術を説明するためのサイクル線
図である。 １……プログラマブルコントローラ用故障診断装置、２
……プログラマブルコントローラ、３……CPU、４……R
OM、５……RAM、６……表示装置、７……インタフェー
ス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）制御対象の装置に対し複数の動作サ
   イクルを逐次的に実行させるための命令を与えるプログ
   ラムが設定されたプログラマブルコントローラの故障を
   診断するプログラマブルコントローラ用故障診断装置に
   おいて、 （ｂ）故障診断用メモリ５であって、 各動作サイクル毎の原端ａ、到達端ｂ、原端ａから到達
   端ｂへの前進出力、および到達端ｂから原端ａへの後進
   出力を表す第１データをストアするとともに、 原端ａおよび到達端ｂに関する第２データを予めストア
   する故障診断用メモリ５と、 （ｃ）プログラマブルコントローラ２のメモリから、各
   動作サイクルに関する第１データを取込み、その動作サ
   イクルが現在実行中であるか否かを判断する実行判断手
   段と、 （ｄ）実行判断手段の出力に応答し、前記動作サイクル
   が実行中であるとき、その実行中の動作サイクルの原端
   ａに関する第１データと第２データとを比較する第１比
   較手段と、 （ｅ）第１比較手段の出力に応答し、原端ａから前進／
   後進していることが判断されたとき、その実行中の動作
   サイクルの到達端ｂに関する第１データと第２データと
   を比較する第２比較手段と、 （ｆ）第２比較手段の出力に応答し、その実行中の動作
   サイクルの到達端ｂに到達したことが判断されたとき、
   プログラマブルコントローラ２のメモリから次の動作サ
   イクルの第１データを故障診断用メモリ５にストアさせ
   る手段と、 （ｇ）第１比較手段の出力に応答し、その実行中の動作
   サイクルの原端ａから前進／後進していない時間が予め
   定める時間を超えているかどうか、および 第２比較手段の出力に応答し、その実行中の動作サイク
   ルの到達端ｂに到達していないと判断されたとき、その
   実行中の動作サイクルの実行時間が予め定める時間を超
   えているかどうかを判断する時間判断手段と、 （ｈ）時間判断手段の出力に応答し、非実行中の動作サ
   イクルの原端ａおよび到達端ｂに関する第１データに変
   化があるかどうかを判断する変化判断手段と、 （ｉ）時間判断手段および変化判断手段の出力に応答
   し、実行中の動作サイクルの原端ａから前進／後進して
   いない時間が予め定める時間を超えたとき、 実行中の動作サイクルの実行時間が予め定める時間を超
   えたとき、および 非実行中の動作サイクルの原端ａおよび到達端ｂに関す
   る第１データに変化があるとき、異常であることを表示
   する表示手段とを含むことを特徴とするプログラマブル
   コントローラ用故障診断装置。