JP3148771B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、正常制御時における
入出力の各状態遷移に要する監視基準時間を設定し、こ
の監視基準時間と制御対象の制御実行中における入出力
の各状態遷移に要する時間とを比較することにより異常
を監視する異常監視機能を有するプログラマブルコント
ローラに関し、特に各状態遷移が順不同に発生する箇所
または監視箇所相互に相関関係を有する箇所を含む場合
も含めて異常が監視できるようにしたプログラマブルコ
ントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】プログラマブルコントローラで制御され
るシステムにおいて、動作異常を早期に発見するために
プログラマブルコントローラに異常検知機能を付加した
構成が提案されている。

【０００３】この異常検知機能を付加したプログラマブ
ルコントローラとしては、従来、プログラマブルコント
ローラで制御される機器の正常な動作状態を記憶し、こ
の正常な動作状態と実際の動作モニタ結果との照合を実
時間で行うことで、機器の動作異常を検知する方法をと
るものが知られている。

【０００４】ここで、プログラマブルコントローラで制
御される機器の動作状態はプログラマブルコントローラ
の入出力の状態遷移パターンとしてとらえることがで
き、このプログラマブルコントローラの入出力の状態遷
移パターンとしては、（１）プログラマブルコントロー
ラの入出力（接点）のオンオフ状態、（２）上記オンオ
フ状態が遷移していく順序、（３）上記状態遷移に要す
る時間（標準値＋許容値または最小値＋最大値）、等の
指標が用いられ、これらを判定基準として異常検知機能
を実現している。

【０００５】従来、異常検知機能を付加したプログラマ
ブルコントローラとしては、図１５に示すものが提案さ
れている。

【０００６】この図１５に示すプログラマブルコントロ
ーラは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬ
Ｃ）側システムバス２０に接続された故障診断装置１０
を備えて構成され、故障診断装置１０は、ＰＬＣ側シス
テムバス２０に接続されるＰＬＣデータインターフェー
ス（ＰＬＣデータｉ／ｆ）１１、故障診断装置１０の全
体動作を統括制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１２、各
状態遷移が要する時間を計測するタイマ１３、所定の診
断プログラムが格納されたリードオンリィメモリ（ＲＯ
Ｍ）１４、故障診断の判定データが記憶されたランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）１５、ワークエリアを構成す
るランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１６、操作部イン
タフェース（操作部ｉ／ｆ）１７、システムバス１８か
ら構成され、操作部ｉ／ｆ１７には必要に応じてコンソ
ール３０が接続される。

【０００７】故障診断装置１０の故障診断動作は、ＲＯ
Ｍ１４に格納された診断プログラムによって制御され
る。次にこのＲＯＭ１４に格納された診断プログラムに
よって制御される故障診断装置１０の故障診断動作を図
１６に示すフローチャートを参照して説明する。

【０００８】図１６に示すフローチャートにおいて、ま
ず、ＰＬＣデータｉ／ｆ１１を介してＰＬＣ側システム
バス２０からモニタデータをサンプルし（ステップ１０
１）、このサンプルしたモニタデータがＲＡＭ１６に一
時記憶されている前回サンプルしたモニタデータと同じ
かを調べ（ステップ１０２）、同じでないと前回サンプ
ルしたモニタデータから今回サンプルしたモニタデータ
までの遷移に要した時間をタイマ１３の出力に基づき算
出する（ステップ１０３）。次に、今回サンプルしたモ
ニタデータがＲＡＭ１５に記憶された今回参照すべき基
準状態と比較し（ステップ１０４）、一致していると、
ステップ１０３で算出した遷移に要した時間がこの今回
参照すべき基準状態に対応する正常基準時間の範囲内
か、すなわち遷移時間は正常範囲内かを調べる（ステッ
プ１０６）。ここで、遷移時間は正常範囲内である場合
は今回のサンプルデータをＲＡＭ１６に一時記憶し（ス
テップ１０７）、ステップ１０１に戻る。また、ステッ
プ１０２で今回サンプルしたモニタデータがＲＡＭ１６
に記憶されている前回サンプルしたモニタデータと同じ
である場合はステップ１０２、１０３、１０４、１０５
の処理を行わずにステップ１０６に移行する。

【０００９】しかし、ステップ１０５で、今回サンプル
したモニタデータがＲＡＭ１５に記憶された今回参照す
べき基準状態と一致していない場合およびステップ１０
６で遷移時間が正常範囲内でないと判断された場合は、
所定の異常を検出した場合の処理を行う（ステップ１０
８）ように構成されている。

【００１０】ここで、ＲＡＭ１５に記憶される判定基準
データは図１７に示すように構成されている。すなわ
ち、図１７にはｉ番目の基準データおよび（ｉ＋１）番
目の基準データが示されており、ｉ番目の基準データは
入出力の状態を示すデータ（ｉ）、前状態からの平均遷
移時間を示すデータ（ｉ）、遷移時間の変動許容時間を
示すデータ（ｉ）から構成され、ｉ＋１番目の基準デー
タも入出力の状態を示すデータ（ｉ＋１）、前状態から
の平均遷移時間を示すデータ（ｉ＋１）、遷移時間の変
動許容時間を示すデータ（ｉ＋１）から構成されてい
る。

【００１１】例えば、図１６に示したフローチャートの
ステップ１０１において、（ｉ＋１）番目の基準データ
に対応するモニタデータをサンプルしたとすると、ステ
ップ１０４においては今回サンプルしたモニタデータと
ＲＡＭ１５に記憶されている入出力の状態を示すデータ
（ｉ＋１）との比較を行い、ステップ１０６ではＲＡＭ
１５に記憶されている前状態からの平均遷移時間を示す
データ（ｉ＋１）と遷移時間の変動許容時間を示すデー
タ（ｉ＋１）との比較を基に遷移時間は正常範囲内かの
判断を行う。

【００１２】ここで、入出力の状態を示すデータは、例
えば、ＰＬＣ側システムバス２０のデータが８ビットで
あり「０」番目から「７」番目までの信号を含んでいる
とすると、図１７に示すように８ビットの情報からな
り、ビット「０」から「７」に「０」番目から「７」番
目までの信号の状態をそれぞれ示す。ここで、各ビット
の情報は「０」のときその信号がオフであることを表わ
し、「１」のときその信号がオンであることを表わす。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の異常検知機能を付加したプログラマブルコン
トローラにおいては、プログラマブルコントローラの入
出力信号が次に示すような条件にあると、「誤診」を頻
発するという不都合が生じる。

【００１４】例えば、図１８（Ａ）に示すように同時起
動される類似の３本の空圧シリンダＡ、Ｂ、Ｃを含む系
を考え、この３本の空圧シリンダＡ、Ｂ、Ｃそれぞれに
配設された動作端リミットスイッチＳＷ１、ＳＷ２、Ｓ
Ｗ３が全てオンになった時点で次の動作に進む制御を考
える。このような制御においては、個々の動作端リミッ
トスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオンする順序は各
空圧シリンダＡ、Ｂ、Ｃの動作ばらつきのために一定し
ないことが多い。そこで、例えば、動作端リミットスイ
ッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオンする順序を特定の順
序基準で監視すると、当然のように、「異常」と判定さ
れてしまう。

【００１５】そこで信号変化の順序を一意に決定できる
「シリンダ起動」→「次の動作起動」という出力信号の
順序のみを監視対象にせざるを得ない。この場合のプロ
グラマブルコントローラの制御プロブラムはラダー図で
１８図（Ｂ）のように記述される。

【００１６】ところで、実際のシステムにおいて生じる
故障は、（１）入力センサの故障、（２）信号線の断
線、（３）機構部の動作不十分（目標位置のわずか手前
で止まりセンサが動作しない場合等）、等、入力信号の
異常に関連するものも多く含まれている。したがって、
監視対象を出力信号に限定して構成すると、「真の異常
箇所」を特定するためには、プログラマブルコントロー
ラのプログラムリストと異常発生時の信号状態とを順次
照合していく作業が必要になる。

【００１７】ところで、実際のシステムでは、図１９に
ラダー図で示すように入力信号を「補助リレー」で何段
も中継して、出力を制御する条件としているので、この
場合プログラムリストに散在する関連記述を順次参照し
なければならず非常に手間がかかる。

【００１８】また、出力信号に「順不同」の性質がある
場合は、これを監視対象からはずしてしまう構成も考え
られるが、このように構成すると実際に「異常」として
検出されるのは機械部分、センサを介して関連を持つ他
の信号となり、機械動作を記述した情報も参照しなけれ
ば、プログラムリスト上だけからは故障部分の追跡がで
きない場合も考えられる。

【００１９】したがって、このような構成によると異常
検出後の故障修理、再立ち上げに多大な時間を要するこ
とになり、故障診断機能を十分に活用できないという問
題が発生する。

【００２０】また、従来の装置では、入出力の状態を示
すデータを図１７に示すようにビットパターンで記憶す
るように構成していたが、このようなビットパターンで
記憶する構成は順不同の信号を対象にした場合、可能性
のある全てのビットパターンを記憶しておかなければな
らないので、メモリおよび処理能力の双方の負担とな
る。

【００２１】この状態を図２０を用いて説明する。ここ
で、信号１、２、３が順不同であるとすると、状態変化
に関連して図２０に示すように７種類のビットパター
ンが存在し、この７種類のビットパターン全てを記憶、
管理する必要が生じ、メモリおよび処理能力の双方に負
担が増大する。

【００２２】また、従来の異常検知機能を付加したプロ
グラマブルコントローラにおいては、異常判定基準が各
遷移状態の監視箇所においてそれぞれ独立している。し
かし。監視箇所によっては隣接する監視箇所間で相関が
ある場合があり、このような監視箇所を含むシステムに
おいては遷移時間の判定基準の設定が非常に困難とな
る。ここで、適当な遷移時間の判定基準を無理やり設定
した場合は、適正な異常検出ができず、「誤診」を頻発
してしまうことになる。

【００２３】この発明は、以上のような種々の問題点に
着目してなされたもので、その目的は、各状態遷移が順
不同に発生する箇所または監視箇所相互に相関関係を有
する箇所を含む場合も含めて異常が監視できるようにし
たプログラマブルコントローラを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、正常制御時における入出力の各
状態遷移に要する監視基準時間を設定する監視基準時間
設定手段と、制御対象の制御実行中における入出力の各
状態遷移に要する時間を検出する時間検出手段と、前記
監視基準時間設定手段により設定された監視基準時間と
前記時間検出手段により検出された各状態遷移に要する
時間とを比較することにより異常を監視する異常監視手
段と、を具備したプログラマブルコントローラにおい
て、順不同に発生することを許容する複数の状態遷移を
含む箇所を指定する順不同箇所指定手段と、前記順不同
箇所指定手段により指定された箇所に含まれる複数の状
態遷移に対応する共通監視基準時間を設定する共通監視
基準時間設定手段と、を具備し、前記異常監視手段は、
前記順不同箇所指定手段により指定された箇所において
は該箇所に含まれる複数の全ての状態遷移（状態遷移
群）が終了するに要する時間と前記共通監視基準時間設
定手段により設定された共通監視基準時間を比較するこ
とにより異常を監視することを特徴とする。

【００２５】また、請求項２の発明は、正常制御時にお
ける入出力の各状態遷移に要する監視基準時間を設定す
る監視基準時間設定手段と、制御対象の制御実行中にお
ける入出力の各状態遷移に要する時間を検出する時間検
出手段と、前記監視基準時間設定手段により設定された
監視基準時間と前記時間検出手段により検出された各状
態遷移に要する時間とを比較することにより異常を監視
する異常監視手段と、を具備したプログラマブルコント
ローラにおいて、特定の状態遷移または状態遷移群を指
定する指定手段と、前記指定手段により指定された状態
遷移または状態遷移群に対応する前記監視基準時間設定
手段により設定された監視基準時間を前記特定の状態遷
移または状態遷移群よりも前に存在した状態遷移または
状態遷移群の観測時間に応じて変更する監視基準時間変
更手段と、を具備したことを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１の発明においては、順不同箇所指定手
段により順不同に発生することを許容する複数の状態遷
移を含む箇所を指定するとともに、共通監視基準時間設
定手段により、順不同箇所指定手段により指定された箇
所に含まれる複数の状態遷移に対応する共通監視基準時
間を設定し、異常監視手段は、順不同箇所指定手段によ
り指定された箇所においては該箇所に含まれる複数の全
ての状態遷移が終了するに要する時間と共通監視基準時
間設定手段により設定された共通監視基準時間を比較す
ることにより異常を監視する。

【００２７】これにより、各状態遷移が順不同に発生す
る箇所を含む場合も含めて確実な異常監視が可能にな
る。

【００２８】また請求項２の発明においては、指定手段
により特定の状態遷移または状態遷移群を指定し、この
指定された状態遷移または状態遷移群に対応する監視基
準時間を、所定の相関関数にしたがって動的に変更す
る。

【００２９】これにより、監視箇所相互に相関関係を有
する箇所を含む場合も含めて確実な異常監視が可能にな
る。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明のプログラマ
ブルコントローラの一実施例を詳細に説明する。

【００３１】図１は、この発明のプログラマブルコント
ローラの一実施例の全体構成を示したものである。な
お、図１に示す実施例のハード構成は図１５に示した従
来例と同一であるが、ＲＯＭ１４に格納される診断プロ
グラムおよびＲＡＭ１５に記憶される判別データが異な
る。そこで、図１においては図１５で用いた符号と同一
の符号を用い、そのハード構成の詳細説明は省略する。

【００３２】まず、この実施例においてＲＡＭ１５に記
憶する判定基準データについて説明する。この実施例に
おいては、図２に示すようなデータフォーマットで判定
基準データがＲＡＭ１５に記憶される。この図２は、従
来例で説明した図１７に対応するもので、この図２にお
いてもｉ番目の基準データおよび（ｉ＋１）番目の基準
データが示されている。ただし、図２においては図１７
に示した入出力の状態を示すデータ、前状態からの平均
遷移時間を示すデータ、遷移時間の変動許容時間を示す
データに加えて「順不同」を識別するフラグを示すデー
タが記憶されている。そして、順不同に発生することを
許容する状態遷移がある場合は、この状態遷移に対応す
る基準データの「順不同」を許容することを示すフラグ
がセットされる。この「順不同」を識別するフラグのセ
ットは、例えば、操作部ｉ／ｆ１７を介してコンソール
３０からの入力により行われる。

【００３３】また、この実施例では入出力の状態を示す
データの記憶の仕方が異なる。すなわち、この実施例で
は従来例の説明で用いた図１７に示したようなビットパ
ターンを用いるのではなくオンオフ状態が変化する信号
の情報を状態変化直後のオンオフ状態とともに記憶す
る。この実施例で採用する入出力の状態を示すデータの
記憶の仕方は図３に示される。

【００３４】図３において、入出力の状態を示すデータ
は８ビットから構成され、ビット「０」からビット
「６」までにオンオフ状態が変化する信号の番号が記憶
され、最上位ビット、すなわちビット「７」にこの信号
の状態変化直後のオンオフ状態、すなわちオンが「１」
でオフが「０」で記憶される。

【００３５】この構成によれば、記憶データの数が組み
合わせの数として爆発的に増加するのを防止することが
できる。

【００３６】次に、ＲＯＭ１４に格納された診断プログ
ラムによって制御されるこの実施例の故障診断装置１０
の故障診断動作を図４に示すフローチャートを参照して
説明する。

【００３７】図４において、まず、図１に示す監視タイ
マ１３をクリアする（ステップ２０１）。続いて、ＲＡ
Ｍ１６によって構成されるワーク領域にＲＡＭ１５に格
納されている監視データのコピーを作る（ステップ２０
２）。このステップ２０２の詳細は図５に示される。

【００３８】図５に示すコピー処理においては、まず、
前回用いた監視基準データの次の監視基準データをＲＡ
Ｍ１５から読み出す（ステップ３０１）。ここで、これ
が最初の読み出しである場合は第１番目の基準データを
読み出す。次に、この読み出した基準データをＲＡＭ１
６のワーク領域にコピーする（ステップ３０２）。そし
て同時監視数を「１」、すなわち同時監視数＝１にセッ
トする（ステップ３０３）。

【００３９】次に、この基準データに「順不同」を識別
するフラグがセットされているかを調べ、今のデータは
「順不同」かの判別を行う（ステップ３０４）。ここ
で、今のデータが「順不同」であると、次のデータを読
み出し（ステップ３０５）、この次のデータの「順不
同」を識別するフラグから、このデータは「順不同」か
を調べる（ステップ３０６）。ここで、このデータが
「順不同」であると、ＲＡＭ１６のワーク領域に追加コ
ピーをし（ステップ３０７）、同時監視数を「１」増し
（ステップ３０８）、ステップ３０５に戻る。この処理
はステップ３０６でこのデータは「順不同」でないと判
定されるまで繰り返され、ステップ３０６でこのデータ
は「順不同」でないと判定されると、「順不同」に設定
された基準データの遷移時間の最大値を求め、これを
「最長時間限度」として（ステップ３０９）この処理を
終了する。

【００４０】なお、ステップ３０４で今のデータは「順
不同」でないと判定された場合はそのままステップ３０
９に移行する。なお、ステップ３０９における「最長時
間限度」の設定処理は、具体的には各基準データ毎に
（標準遷移時間＋許容限度幅）の計算を行い、その中の
最大値を「最長時間限度」として設定する。

【００４１】図５の処理によってＲＡＭ１６のワーク領
域にコピーされたデータの一例を図６に示す。図６に示
すデータは図２に示したデータをコピーしたもので、ｉ
番目の基準データと（ｉ＋１）番目の基準データを含
み、図２に示した「順不同」を識別するフラグを示すデ
ータの代わりに、「順不同」フラグ／発生フラグを示す
データが格納され、また、図５のステップ３０８でイン
クリメントされた状態遷移の同時監視数データおよびス
テップ３０９で算出された「最長時間限度」のデータが
格納される。

【００４２】また、「順不同」フラグ／発生フラグを示
すデータの発生フラグはステップ３０２およびステップ
３０７でコピーされた状態においてはクリアされてい
る。

【００４３】なお、「順不同」フラグ／発生フラグを示
すデータは８ビットからなり、最上位ビットを「１」に
することにより「順不同」フラグをセットし、また最下
位ビットを「１」にすることにより発生フラグをセット
する。

【００４４】図４に戻り、ステップ２０２の監視基準デ
ータのコピー処理が終了すると、ＰＬＣデータｉ／ｆ１
１を介してＰＬＣ側システムバス２０からモニタデータ
をサンプルし（ステップ２０３）、このサンプルしたモ
ニタデータがＲＡＭ１６に一時記憶されている前回サン
プルしたモニタデータと同じかを調べ（ステップ２０
２）、同じでないと遷移した信号の遷移の状態を抽出す
る（ステップ２０５）。そして、ＲＡＭ１６のワーク領
域にコピーされた基準状態（基準データ）の中に一致す
るものがあるかを調べる（ステップ２０６）。ここで、
一致するものがあると、この基準データの遷移はすでに
発生したかを調べ（ステップ２０７）、すでに発生して
いないと、この遷移時間は正常範囲内かを調べる（ステ
ップ２０８）。

【００４５】ここで、遷移時間が正常範囲内である場合
は、ＲＡＭ１６のワーク領域にコピーされた基準データ
の「順不同」フラグ／発生フラグを示すデータの発生フ
ラグをセットし（ステップ２０９）、状態遷移の同時監
視数データから「１」を減算し、次にこの状態遷移の同
時監視数データが０、すなわち同時監視数＝０かを調べ
る（ステップ２１１）。ここで、同時監視数＝０でない
とステップ２０３に戻り上記処理を繰り返す。この処理
はステップ２１１で同時監視数＝０と判定されるまで繰
り返され、ステップ２１１で同時監視数＝０と判定され
ると、今回のサンプルデータをＲＡＭ１６に一時記憶し
（ステップ２１２）、ステップ２０１に戻る。

【００４６】しかし、ステップ２０３で今回サンプルし
たモニタデータがＲＡＭ１６に記憶されている前回サン
プルしたモニタデータと同じであり、これがＲＡＭ１６
のワーク領域にコピーされた基準データに格納されてい
るの「最長時間限度」以内でない場合、ステップ２０６
で一致するものが無いと判断された場合、ステップ２０
８で遷移時間が正常範囲でないと判定された場合はステ
ップ２１４に移行し、異常を検知した場合の所定の処理
を実行してこの処理を終了する。

【００４７】このような構成によると、 （１）順不同の状態遷移を発生するような機器の動作で
あっても、監視に必要な信号を全て一括して故障診断す
ることができる、 ２）順不同／順序に従う状態遷移を同じ処理手順で監
視、異常検知することができる、等の効果が期待でき
る。

【００４８】なお、上記実施例ではプログラマブルロジ
ックコントローラ（ＰＬＣ）の別機能として故障診断装
置１０を設けた構成を示したが、この故障診断機能をプ
ログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の本体機
能として実現することも可能である。

【００４９】図７は、このように構成したこの発明の他
の実施例を示したものである。

【００５０】図７において、この実施例のプログラマブ
ルコントローラは、プログラマブルロジックコントロー
ラ中央演算装置ユニット（ＰＬＣＣＰＵユニット）４０
と、このＰＬＣＣＰＵユニット４０に接続されるプログ
ラマブルロジックコントローラ入出力データバス（ＰＬ
Ｃｉ／ｏデータバス）５０から構成される。

【００５１】ここで、ＰＬＣＣＰＵユニット４０は、Ｐ
ＬＣｉ／ｏデータバス５０に接続される入出力ユニット
インターフェース（ｉ／ｏユニットｉ／ｆ）４１、ＰＬ
ＣＣＰＵユニット４０の全体動作を統括制御する中央演
算装置（ＣＰＵ）４２、各状態遷移が要する時間を計測
するタイマ４３、ラダー制御システムソフトウエアおよ
び故障診断システムソフトウエアが格納されるリードオ
ンリィメモリ（ＲＯＭ）４４、ラダー回路で記述された
ユーザプログラムおよび異常検出判定基準データが格納
されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４５、ワーク
エリアを構成するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４
６、操作部インタフェース（操作部ｉ／ｆ）４７から構
成され、ｉ／ｏユニットｉ／ｆ４１、ＣＰＵ４２、タイ
マ４３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、ＲＡＭ１６、操作部
ｉ／ｆ１７はシステムバス４８を介して互いに接続され
る。また、ＰＬＣｉ／ｏデータバス２０にはこのプログ
ラマブルコントローラの制御対象である図示しない機
器、装置が接続される。また、操作部ｉ／ｆ１７には必
要に応じて表示器、キーボード等を有するコンソール３
０が接続される。この実施例は、故障診断機能をプログ
ラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の本体機能と
して実現しているだけで、その基本動作は図１から図６
において説明した実施例と同一である。

【００５２】次に、監視箇所相互に相関関係を有する箇
所を含む場合に、この相関関係を有する箇所も含めて確
実な異常監視可能にしたこの発明の更に他の実施例につ
いて説明する。

【００５３】図８は、このように構成したこの発明のプ
ログラマブルコントローラの更に他の実施例故障診断装
置６０を示したもので、この故障診断装置６０は図１に
示した故障診断装置１０に対応するものである。

【００５４】この故障診断装置６０は、ＰＬＣデータイ
ンターフェース（ＰＬＣデータｉ／ｆ）６１、故障診断
装置６０の全体動作を統括制御する中央演算装置（ＣＰ
Ｕ）６２、所定の診断プログラムが格納されたリードオ
ンリィメモリ（ＲＯＭ）６４、相関関数のパラメータを
算出するためのヒストグラムが格納されるランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）６５ａ、故障診断のための判定デ
ータが格納されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６
５ｂ、故障診断のための相関関数が格納されるランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）６５ｃ、ワークエリアを構成
するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６６、操作部イ
ンタフェース（操作部ｉ／ｆ）６７、これらの相互を接
続するシステムバス６８から構成され、ＰＬＣデータｉ
／ｆ６１は図示しないプログラマブルロジックコントロ
ーラ（ＰＬＣ）側システムバスに接続され、操作部ｉ／
ｆ６７には必要に応じて図示しない表示器、キーボード
等を有するコンソールが接続される。

【００５５】次に、この実施例の動作を図９に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００５６】まず、監視箇所の設定を行う（ステップ４
０１）。ここで、この実施例の動作の理解を容易にする
ために、この実施例による簡単な制御例について説明す
る。

【００５７】図１０は、この実施例のプログラマブルロ
ジックコントローラ（ＰＬＣ）の制御プログラムを記述
するラダー回路の一例を示したもので、このラダー回路
は、入力１、入力２、入力３を周期的に繰り返し実行す
る制御対象に適用されるもので、この制御対象において
は、入力１が実行されると、この入力１が実行されてか
ら一定時間後に入力２が実行され、この入力２が実行さ
れると、この入力２が実行されてから一定時間後に入力
３が実行されものである。この制御対象の動作をタイム
チャートで示すと図１１のようになる。ここで、入力１
が実行された状態から入力２が実行される状態までの遷
移時間、すなわち入力１から入力２への遷移時間はｔ１
であり、入力２が実行された状態から入力３が実行され
る状態までの遷移時間、すなわち入力２から入力３への
遷移時間はｔ２であるとする。

【００５８】この場合、ＲＡＭ６５ｂに記憶される判定
基準データの遷移番号（遷移ＮＯ．）は、図１２に示す
ように、まず、入力１が生じ、この入力１のみが生じて
いる遷移状態を「１」、次に入力２が生じ、入力１と入
力２が同時に生じている遷移状態を「２」、次に入力３
が生じ、入力１と入力２と入力３が同時に生じている遷
移状態を「３」、入力１および入力２がなくなり、入力
３のみが生じている遷移状態を「４」と設定される。こ
こで、入力１から入力２への遷移時間ｔ１と入力２から
入力３への遷移時間ｔ２との間に相関関係があるとす
る。この場合、ステップ４０１では監視箇所として遷移
番号「１」、「２」、「３」を設定する。この設定した
遷移番号「１」、「２」、「３」はＲＡＭ６５ｂの判定
基準データ領域に書き込まれ、監視箇所として定義され
る。この監視箇所の設定は、例えば、操作部ｉ／ｆ６７
に接続された図示しないコンソールからの入力により行
われる。

【００５９】ステップ４０１における監視箇所の設定が
終了すると、次に判定基準の設定を行う（ステップ４０
２）。この判定基準の設定はステップ４０１において設
定した監視箇所、すなわち、ＲＡＭ６５ｂの判定基準デ
ータ領域に書き込んだ遷移番号に対応して標準遷移時間
ｔｎおよび許容幅ａｎ（％）を、図１２に示すように、
書き込むことにより行われる。この判定基準の設定も、
例えば、操作部ｉ／ｆ６７に接続された図示しないコン
ソールからの入力により行われる。図１２には遷移番号
「１」、「２」、「３」、「４」に対応して、標準遷移
時間「ｔ１」、「ｔ２」、「ｔ３」、「ｔ４」および許
容幅「±ａ１％」、「±ａ２％」、「±ａ３％」、「±
ａ４％」が書き込まれた状態が示されている。

【００６０】これにより判定基準は監視データがｔのと
き以下のようになる。 正常…ｔｎ×（１００−ａｎ）＜ｔ＜ｔｎ×（１００＋
ａｎ） 異常…上記以外 次に、相関関数の設定を行う（ステップ４０３）。例え
ば、遷移番号「１」で示される遷移状態と遷移番号
「２」で示される遷移状態との間に相関があり、この相
関が正の相関であるとすると、遷移時間はｔ１が長くな
ると、これに応じて遷移時間はｔ２も長くなる。この関
係が図１３に示される。この場合、この相関関係を示す
相関関数を予め設定しておき、遷移番号「１」で示され
る遷移状態を観測したときの遷移時間を用いて、この相
関関数により遷移番号「２」で示される遷移状態の標準
遷移時間「ｔ２」を変更してやればこの相関関係に対応
できることが分かる。

【００６１】ステップ４０３においては、この相関関数
の設定を行う。この相関関数の設定は、具体的には、操
作部ｉ／ｆ６７に接続された図示しないコンソールから
の入力によりＲＡＭ６５ｃに記憶されている複数の相関
関数の内から該当する相関関数を選択することにより行
う。ここで、該当する相関関数がない場合はユーザが操
作部ｉ／ｆ６７を介して新たな相関関数を定義する。な
お、図１３には直線回帰の相関関数を示しており、この
直線回帰の相関関数は以下の式で定義される。 ｔ２＝ａ×ｔ１＋ｂ ここで、ａおよびｂは定数である。

【００６２】この場合、ステップ４０３では、上記直線
回帰の相関関数が設定され、図１４に示すように、遷移
番号「２」に対応して相関関数として「直線回帰」が設
定される。この設定された相関関数はＲＡＭ６５ｂに判
定基準データとして登録される。

【００６３】次に、実際にシステムが試運転される（ス
テップ４０５）。このシステムの試運転において、状態
遷移を設定した場所をＰＬＣデータｉ／ｆ６１を介して
モニタし、その遷移時間を随時ＲＡＭ６５ａのヒストグ
ラム領域に書き込む。そして、このＲＡＭ６５ａのヒス
トグラム領域に書き込まれたデータに基づき設定した相
関関数のパラメータ、この場合は前述した定数ａおよび
ｂを算出しその設定を行う（ステップ４０５）。

【００６４】ここで、相関関数のパラメータの算出方法
は、相関関数が直線回帰の場合は、以下の式で算出する
ことができる。

【００６５】

【数１】 ここで、（ｔ１）および（ｔ２）はｔ１およびｔ２のそ
れぞれの平均値、ｎは監視回数である。

【００６６】なお、上記ａおよびｂをユーザが設定する
ことができる場合は上記ステップ４０４、４０５の処理
は不要である。

【００６７】ステップ４０５における相関関数パラメー
タの設定が終了すると、実際にシステムを稼働し（ステ
ップ４０６）、このプログラマブルコントローラの入出
力データをＰＬＣデータｉ／ｆ６１を介してモニタし、
このモニタしたデータをＲＡＭ６５ｂに格納した判定基
準データにしたがって監視し、相関関数が設定されてい
る箇所においてはその設定した相関関数にしたがって判
定基準、すなわち標準遷移時間を動的に変更する（ステ
ップ４０７）。

【００６８】なお、上記実施例ではプログラマブルロジ
ックコントローラ（ＰＬＣ）の別機能として故障診断装
置６０を設けた構成を示したが、この故障診断機能をプ
ログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の本体機
能として実現することも可能である。

【００６９】このような構成によると、（１）各監視箇
所相互の相関関係により判定基準の設定を動的に変更す
るので、前状態によって状態遷移の時間が変化するよう
な監視箇所の状態基準の設定が可能となる、（２）判定
基準が自動で変化することにより、ユーザの判定基準の
再設定の手間がなくなる、等の効果が期待できる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、順不同箇所指定手段により順不同に発生すること
を許容する複数の状態遷移を含む箇所を指定するととも
に、共通監視基準時間設定手段により、順不同箇所指定
手段により指定された箇所に含まれる複数の状態遷移に
対応する共通監視基準時間を設定し、異常監視手段は、
順不同箇所指定手段により指定された箇所においては該
箇所に含まれる複数の全ての状態遷移が終了するに要す
る時間と共通監視基準時間設定手段により設定された共
通監視基準時間を比較することにより異常を監視するよ
うに構成したので、各状態遷移が順不同に発生する箇所
を含む場合も含めて確実な異常監視が可能になる。

【００７１】また、請求項２の発明では指定手段により
特定の状態遷移または状態遷移群を指定し、この指定さ
れた状態遷移または状態遷移群に対応する監視基準時間
を、所定の相関関数にしたがって動的に変更するように
構成したので、監視箇所相互に相関関係を有する箇所を
含む場合も含めて確実な異常監視が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のプログラマブルコントローラの一実
施例の全体構成を示したブロック図。

【図２】図１に示したＲＡＭに記憶される判定基準デー
タのデータフォーマットの一例を示す図。

【図３】図２に示したデータフォーマットにおける入出
力の状態を示すデータの記憶の仕方を示す図。

【図４】図１に示した実施例の故障診断装置の故障診断
動作を説明するためのフローチャート。

【図５】図４に示したフローチャートのコピー処理の詳
細を説明するためのフローチャート。

【図６】図５に示したコピー処理によってＲＡＭのワー
ク領域にコピーされたデータの一例を示す図。

【図７】故障診断機能をプログラマブルロジックコント
ローラ（ＰＬＣ）の本体機能として実現したこの発明の
他の実施例を示すブロック図。

【図８】相関関係を有する箇所も含めて異常監視可能に
したこの発明の更に他の実施例を示すブロック図。

【図９】図８に示した実施例の故障診断装置の故障診断
動作を説明するためのフローチャート。

【図１０】図８に示した実施例のプログラマブルロジッ
クコントローラ（ＰＬＣ）の制御プログラムを記述する
ラダー回路の一例を示した図。

【図１１】図１０に示したラダー回路によって記述され
る制御プログラムによって制御される制御対象の動作を
示すタイムチャート。

【図１２】図８に示した実施例のＲＡＭに記憶される判
定基準データの一例を示す図。

【図１３】遷移時間の相関関係を説明するためのグラ
フ。

【図１４】図８に示した実施例のＲＡＭに相関関係を記
憶した状態を示す判定基準データの一例を示す図。

【図１５】従来の異常検知機能を付加したプログラマブ
ルコントローラの一例を示すブロック図。

【図１６】図１５に示した従来装置の故障診断動作を説
明するためのフローチャート。

【図１７】図１５に示した従来装置のＲＡＭに記憶され
た判定基準データを示す図。

【図１８】図１５に示した従来装置の問題点を説明する
ための図。

【図１９】図１５に示した従来装置で制御プログラムを
記述するために用いるラダー図の一例を示す図。

【図２０】図１５に示した従来装置において入出力の状
態を示すデータをビットパターンで記憶した場合の問題
点を説明するための図。

【符号の説明】

１０ 故障診断装置 １１ ＰＬＣデータインターフェース（ＰＬＣデータｉ
／ｆ） １２ 中央演算装置（ＣＰＵ） １３ タイマ入 １４ リードオンリィメモリ（ＲＯＭ） １５ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） １６ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） １７ 操作部インタフェース（操作部ｉ／ｆ） １８ システムバス ２０ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
側システムバス ４０ プログラマブルロジックコントローラ中央演算装
置ユニット（ＰＬＣＣＰＵユニット） ４１ 入出力ユニットインターフェース（ｉ／ｏユニッ
トｉ／ｆ） ４２ 中央演算装置（ＣＰＵ） ４３ タイマ ４４ リードオンリィメモリ（ＲＯＭ） ４５ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ４６ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） ４７ 操作部インタフェース（操作部ｉ／ｆ） ４８ システムバス ５０ プログラマブルロジックコントローラ入出力デー
タバス（ＰＬＣｉ／ｏデータバス） ６０ 故障診断装置 ６１ ＰＬＣデータインターフェース（ＰＬＣデータｉ
／ｆ） ６２ 中央演算装置（ＣＰＵ） ６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６６ ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ） ６７ 操作部インタフェース（操作部ｉ／ｆ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城井 裕 京都市右京区花園土堂町10番地 オムロ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−292202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/04 - 19/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正常制御時における入出力の各状態遷移
   に要する監視基準時間を設定する監視基準時間設定手段
   と、 制御対象の制御実行中における入出力の各状態遷移に要
   する時間を検出する時間検出手段と、 前記監視基準時間設定手段により設定された監視基準時
   間と前記時間検出手段により検出された各状態遷移に要
   する時間とを比較することにより異常を監視する異常監
   視手段と、 を具備したプログラマブルコントローラにおいて、 順不同に発生することを許容する複数の状態遷移を含む
   箇所を指定する順不同箇所指定手段と、 前記順不同箇所指定手段により指定された箇所に含まれ
   る複数の状態遷移に対応する共通監視基準時間を設定す
   る共通監視基準時間設定手段と、 を具備し、 前記異常監視手段は、 前記順不同箇所指定手段により指定された箇所において
   は該箇所に含まれる複数の全ての状態遷移が終了するに
   要する時間と前記共通監視基準時間設定手段により設定
   された共通監視基準時間を比較することにより異常を監
   視することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
2. 【請求項２】 正常制御時における入出力の各状態遷移
   に要する監視基準時間を設定する監視基準時間設定手段
   と、 制御対象の制御実行中における入出力の各状態遷移に要
   する時間を検出する時間検出手段と、 前記監視基準時間設定手段により設定された監視基準時
   間と前記時間検出手段により検出された各状態遷移に要
   する時間とを比較することにより異常を監視する異常監
   視手段と、 を具備したプログラマブルコントローラにおいて、 特定の状態遷移または状態遷移群を指定する指定手段
   と、 前記指定手段により指定された状態遷移または状態遷移
   群に対応する前記監視基準時間設定手段により設定され
   た監視基準時間を前記特定の状態遷移または状態遷移群
   よりも前に存在した状態遷移または状態遷移群の観測時
   間に応じて変更する監視基準時間変更手段と、 を具備したことを特徴とするプログラマブルコントロー
   ラ。