JP3246175B2 - 故障解析支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばラダーシーケ
ンスプログラムにより制御される生産機械に故障が生じ
た場合、その故障原因を容易に発見できるようにした故
障解析支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在では、非常に多くの生産機械がシー
ケンスプログラムに基づいて動作している。ところが、
このシーケンスプログラムはシーケンサと称される制御
専用のコンピュータ内に記憶されるようになっているの
で、一旦故障が生じた場合には、リレーシーケンスを用
いた生産機械の場合とは異なって、どのコイルの不作動
が原因であるのかを目視で判断することができない。こ
のため、通常は、シーケンサの内部コイルの内のどのコ
イルが作動していないかをシーケンサの表示機能を駆使
して調べたり、専用の測定装置を用いて調べたりしてい
る。

【０００３】たとえば、図５に示すフローチャートのよ
うに、設備停止が生じると（Ｓ１）、プログラミングサ
ポートツール，すなわち、前述のシーケンサの表示機能
を駆使したり専用の測定装置を用いて、注目するコイル
を検索し、この検索したコイルを図６（Ａ）のように表
示させて、接点のＯＮ−ＯＦＦ状態を確認して、成立し
ていない条件がどれであるかを検索する（Ｓ２〜Ｓ
４）。

【０００４】次に、この成立していない条件を図６
（Ｂ），（Ｃ）に示したような制御図面および機械図面
を参照しながらみつけだす。この作業は保守員によって
行われる作業である（Ｓ５）。そして、条件が不成立と
なっている要因はシーケンス制御の出力であるのか、そ
れ以外であるのかが判断され（Ｓ６）、前述の制御図面
および機械図面を再び参照しながら調査する（Ｓ７）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の手法では、故障原因の究明には制御図面の参
照と機械図面の参照との作業は避けることができず、故
障原因の究明の対象となっている装置が比較的ステップ
数が少ないものであれば、この作業もそれほど手数のか
かるものではないが、ステップ数の非常に多い大型のも
のでは使用されているリミットスイッチやセンサの数が
非常に多く、これらが設備の全体に散らばって配置され
ていることから、故障原因の究明には非常に多くの時間
を要することになる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て成されたものであり、本発明の第１の目的は、故障原
因を比較的簡単な操作で究明することがことできるよう
にした故障解析支援装置の提供を目的とするものであ
る。

【０００７】また、第２の目的は、故障原因の究明作業
において重複成立要件の存在が発見された場合には、そ
の表示機能を有する故障解析支援装置の提供を目的とす
るものである。

【０００８】さらに、第３の目的は、シーケンスプログ
ラムにおける任意の構成要素の動作タイミングの表示要
求に応じて、タイミングチャートが表示できる故障解析
支援装置の提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の構成は、ラダーシーケンスプログラム
を各ステップ毎に記憶する記憶手段と、当該ラダーシー
ケンスプログラムの各ステップ毎の成立条件を記憶する
成立条件記憶手段と、前記記憶手段から前記ラダーシー
ケンスプログラムをステップ順に読み込んで実行するプ
ログラム実行手段と、当該プログラム実行手段によるラ
ダーシーケンスプログラムの実行停止が認識された場合
には、当該実行停止となったステップの成立条件を前記
成立条件記憶手段から読み込んで表示する成立条件表示
手段とを有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の第２の構成は、前記第１の
構成において、前記成立条件記憶手段に記憶されている
成立条件を、前記記憶手段に記憶されているラダーシー
ケンスプログラムの全てのステップについて検索し、重
複した成立条件が存在する場合には、その重複した成立
条件が存在するステップを表示する重複成立条件表示手
段とを、さらに有することを特徴とする。

【００１１】そして、本発明の第３の構成は、前記第１
または第２の構成において、接点、コイルおよび入出力
機器など、前記ラダーシーケンスプログラムの構成要素
の動作不動作のタイミングを、他の構成要素との関連で
記憶する動作タイミング記憶手段と、ラダーシーケンス
プログラムにおける任意の構成要素の動作タイミングの
表示要求がされた場合には、当該構成要素の存在するス
テップの成立条件を前記成立条件記憶手段から検索する
と共に、当該成立条件に関連する構成要素の動作不動作
のタイミングを前記動作タイミング記憶手段から検索
し、当該ステップの成立条件をタイミングチャートとし
て表示するタイミングチャート表示手段とを有すること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】このように構成した本発明装置は、それぞれの
構成について、次のように作用することになる。

【００１３】まず、第１の構成において、たとえば、生
産機械の作業中に故障が発生した場合には、プログラム
実行手段によって実行されているラダーシーケンスプロ
グラムがあるステップで停止する。つまり、そのステッ
プの終了時に当然に出力される完了信号が出力されな
い。これは、そのステップの成立条件が揃わないためで
ある。成立条件表示手段は、その停止しているステップ
の成立条件を成立条件記憶手段から選択し、この条件を
表示する。

【００１４】したがって、作業者は、この表示されてい
る成立条件を見て、どの成立条件が満足されていないの
かを目視するのみで故障原因が究明できることになる。

【００１５】第２の構成において、故障原因の究明時に
は、停止しているステップの成立要件を選択する処理が
行われるが、この際には作業者の指示に応じて同一の成
立要件の存在の有無を確認することができる。つまり、
記憶手段に記憶されているラダーシーケンスプログラム
に重複した成立要件の記載があるのかないのかを確認し
て、重複した成立要件が存在する場合には重複成立条件
表示手段にそのステップが表示される。

【００１６】このために、重複して記載されたラダープ
ログラムの存在を自動的に認識することができることと
なり、この認識に基づいてラダープログラムの修正を行
えば、プログラムの記憶装置の容量の減少が図られると
ともに、プログラムを実行する装置のスキャンタイムの
短縮化による高速処理が可能となる。

【００１７】第３の構成において、第１の構成と同様
に、生産機械の作業中に故障が発生した場合には、プロ
グラム実行手段によって実行されているラダーシーケン
スプログラムがあるステップで停止するが、タイミング
チャート表示手段は、作業者の要求に応じて、このステ
ップの成立条件に関連する構成要素の動作不動作のタイ
ミングを前記動作タイミング記憶手段から検索し、当該
ステップの成立条件をタイミングチャートとして表示す
る。 したがって、このタイミングチャートをみれば、
故障発生原因の追及がさらに容易になる。また、各構成
要素の動作タイミングの不具合も見付けることができる
ので、この動作タイミングの最適化を図ることによって
サイクルタイムの短縮化を図ることも可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の構成にかかる実施例を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる故障
解析支援装置の制御系のブロック図である。

【００１９】プログラマブルコントローラ１０は、接続
されている生産機械や設備などの動作を制御する機能を
有しているものであって、その制御の根幹を成すものは
ＣＰＵ１５とＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶装置２０である。
このＣＰＵ１５は、ラダーシーケンスプログラムをステ
ップ順に実行するプログラム実行手段とラダーシーケン
スプログラムの実行が途中で停止したことが認識された
場合に、実行が停止したステップのみの成立条件を選択
して表示する成立条件表示手段として機能するものであ
る。また、記憶装置２０は、入力されたラダーシーケン
スプログラムを各ステップ毎に記憶する記憶手段とこの
記憶手段に記憶されているラダーシーケンスプログラム
の出力信号の成立条件を各ステップ毎に記憶する成立条
件記憶手段として機能するものである。

【００２０】このプログラマブルコントローラ１０に
は、制御のための入力要素として、各種のスイッチ２１
Ａ、各種のセンサ２２、図示されていない操作盤に配設
されているスイッチ２１Ｂ、および他の設備の制御を行
う外部制御装置２３が接続されているが、これらの入力
要素からの信号は入力モジュール２４，インターフェー
ス２５を介してＣＰＵ１５に入力される。

【００２１】また、設備等を実際に動かす部分である出
力要素としては、前記外部制御装置２３、設備に配設さ
れている各種のアクチュエータ（モータやシリンダ等）
２６、ラダーシーケンス図や後述するリンクデータを表
示する表示部２７が接続されているが、これらにはイン
ターフェース２８，出力モジュール２９を介してＣＰＵ
１５からの信号が出力される。

【００２２】概略以上のように構成されている本発明に
係る故障解析支援装置は図２のフローチャートに基づい
て次のように動作して故障解析の支援に供することにな
る。以下、これを図３を参照しつつ説明する。

【００２３】まず、ＣＰＵ１５がシーケンスプログラム
の実行歩進状況の監視にともなって設備停止の発生を認
識すると（Ｓ１０）、ＣＰＵ１５はプログラムサポート
ツールを用いて、故障原因となったと思われるコイルを
検索する（Ｓ１１）。たとえば、シリンダの後退が当然
に行われなければならないにも拘らず、これが行われな
い場合には、ＣＰＵ１５はこの後退指令を出力する内部
コイルを検索する。

【００２４】次に、ＣＰＵ１５は、プログラミングサポ
ートツールを用いて、この故障原因となったコイル、上
記の例では後退指令を出力するコイルが含まれるステッ
プのラダーシーケンスプログラムを図３のように表示す
る。これによって保全員はこのコイルを作動させる成立
条件を構成する接点のＯＮ−ＯＦＦ状態を確認する（Ｓ
１２）。そして、成立していない接点が内部コイルに関
係しているものであるかの判断がなされ、内部コイルで
あれば、Ｓ１１とＳ１２とのステップを成立していない
条件が内部コイルに関係する条件ではなくなるまで繰り
返し行う（Ｓ１３）。以上の処理によって、図３に示さ
れたラダーシーケンスプログラムにおいて前進限のリミ
ットスイッチがＯＮしていないことが分かる。

【００２５】次に、成立していない条件をリンクデータ
によって検索する処理を行う。このリンクデータとは、
出力またはメカ制御情報で始まって入力接点で終わるデ
ータである。また、このリンクデータは通常のシーケン
スプログラムと同様に表示，編集が可能である。リンク
データは実行されないデータであり、表示部２７に表示
されるのみのデータである。たとえば、図３に示してあ
るように、前進指令−メカ制御情報−前進限接点からな
るデータであり、これを表示部２７に表示させる（Ｓ１
４）。

【００２６】この表示されているリンクデータを見れ
ば、前進指令が出力されているにもかかわらずに前進限
の接点がＯＮしていないことが解るから、その故障原因
が即座にわかることになる。メカ制御情報が同時に表示
できるようにしてある点が特にこの故障原因の究明に有
効である。つまり、このメカ制御情報によって動作内容
が容易に把握できるからである。以上の処理は、不成立
要因がシーケンス制御の出力によるものでないことが見
つかるまで繰り返し行われる（Ｓ１５，Ｓ１６）。そし
て、保全員は最終的に図３に示した制御図面および機械
図面を参照して故障原因を発見する（Ｓ１７）。

【００２７】以上のように、制御装置の入力信号の内、
手動スイッチ，表示灯などを除くほとんどの外部入出力
信号は、出力（起動信号）−起動−入力（インターロッ
クまたは完了信号）という因果関係をもっている。本発
明はこの関係をプログラミングサポートツールにデータ
として持たせることによって、注目すべき接点やコイル
の成立条件をプログラミングサポートツールのみで連続
的に検索できるようにしている。

【００２８】また、注目すべき接点、コイルの成立条件
とその状態をプログラミングサポートツールのみによっ
て調査、解析できるために、制御図面、機械図面が不要
となり、大幅に時間を短縮でき、作業者の負担も軽減さ
れる。次に、本発明の第２の構成にかかる実施例につい
て説明する。この構成においても、装置構成は図１の構
成と全く同一である。したがって、同図に示す記憶装置
２０が、入力されたラダーシーケンスプログラムを各ス
テップ毎に記憶する記憶手段とこの記憶手段に記憶され
ているラダーシーケンスプログラムの出力信号の成立条
件を各ステップ毎に記憶する成立条件記憶手段として機
能するのも第１の構成と同一である。ここで、ＣＰＵ１
５および表示部２７は、故障原因の究明作業において重
複成立条件表示手段として機能する。

【００２９】この第２の構成の場合には、ＣＰＵ１５
は、作業者の指示にしたがって、記憶装置２０に記憶さ
れているラダーシーケンスプログラムの全てのステップ
について重複した成立要件が存在しないかを検索し、重
複した成立条件が存在する場合には、その重複した成立
条件が存在するステップを表示部２７に表示する。この
表示によってラダーシーケンスプログラムに無駄な部分
が存在していることを容易に認識することができるよう
になる。

【００３０】この表示にしたがってラダーシーケンスプ
ログラムを修正すれば、無駄なステップがなくなること
から、記憶装置２０の記憶容量にも余裕ができることに
なり、また、ＣＰＵ１５が処理すべきラダーシーケンス
プログラムのステップ数が減少することから、スキャン
タイムがその分早くなって高速処理が可能となる。

【００３１】本発明の第３の構成にかかる実施例につい
て説明する。この構成においても、生産機械の作業中に
故障が発生した場合に機能するもので、装置構成は図１
の構成と全く同一である。したがって、同図に示す記憶
装置２０が、入力されたラダーシーケンスプログラムを
各ステップ毎に記憶する記憶手段とこの記憶手段に記憶
されているラダーシーケンスプログラムの出力信号の成
立条件を各ステップ毎に記憶する成立条件記憶手段とし
て機能するのは、第１の構成及び第２の構成の場合と全
く同一であるが、本実施例の場合には、接点、コイルお
よび入出力機器など，当該ラダーシーケンスプログラム
の構成要素の動作不動作のタイミングを、他の構成要素
との関連で記憶する動作タイミング記憶手段としての機
能も有していることが異なる。また、本実施例の場合、
ＣＰＵ１５は、ラダーシーケンスプログラムにおける任
意の構成要素の動作タイミングの表示要求がされた場合
には、当該構成要素の存在するステップの成立条件を前
記成立条件記憶手段から検索すると共に、当該成立条件
に関連する構成要素の動作不動作のタイミングを前記動
作タイミング記憶手段から検索し、当該ステップの成立
条件をタイミングチャートとして表示するタイミングチ
ャート表示手段として機能する。

【００３２】このような構成を有する故障解析支援装置
は、故障の解析をする場合に、故障箇所に関連する構成
要素のタイミングチャートを表示部２７に表示させて、
その故障解析の一助を担うことができるようになり、記
憶装置２０に記憶されているラダーシーケンスプログラ
ムの動作タイミングを表示部２７に表示させることで、
動作タイミングの不適性な部分を見付けることができ、
制御動作として無駄のないラダーシーケンスプログラム
を作成することができるようになる。

【００３３】以下に、本実施例に係る故障解析支援装置
の動作を、図４に示すフローチャートに基づいて詳細に
説明する。

【００３４】まず作業者が、ラダーシーケンスプログラ
ムの内、注目すべき接点，コイル名称，トリガとなる接
点コイル名称を設定すると、この設定はＣＰＵ１５によ
り記憶装置２０にタイムチャート信号リストとして登録
される。たとえば、図３において注目すべき接点を「前
進指令」とし、トリガを「起動」として作業者が入力す
ると、記憶装置２０にはこの入力内容が記憶されること
になる（Ｓ２０，Ｓ２１）。次に、この入力が終了する
と、ＣＰＵ１５は、記憶装置２０に記憶されている，接
点、コイルおよび入出力機器など，ラダーシーケンスプ
ログラムの構成要素の動作不動作のタイミングに関する
データ，すなわち、シーケンスデータ、リンクデータに
関連のある信号を検索して、この検索結果を再びタイム
チャート信号リストとして記憶装置２０に記憶する。上
記の例では、ＣＰＵ１５がシーケンスデータおよびリン
クデータを参照し、アクチュエータや外部制御装置に関
する信号を含めて、Ｓ２０において設定した，注目すべ
き接点などに関連する信号を記憶装置２０から自動検索
する（Ｓ２２，Ｓ２３）。Ｓ２２，Ｓ２３の処理は、関
連する全ての信号についての検索が終了するまで継続さ
れる。具体的には、ラダーシーケンスプログラムの全て
のステップについての検索が終了するまで行われる（Ｓ
２４）。

【００３５】この検索が終了すると、ＣＰＵ１５はＳ２
０において入力した注目すべき接点などに関連した信号
に関するタイムチャートを表示部２７に表示し（Ｓ２
５）、編集の有無を要求する（Ｓ２６）。編集の操作が
行われた場合には、この操作に基づいて編集を行い、編
集がない場合には、サンプリング処理に入ってトリガ待
ちとなる（Ｓ２７〜Ｓ２９）。また、注目する信号を
「サイクル完了」、トリガを「サイクルスタート」、検
索条件を「リンクデータ」とすることによって、アクチ
ュエータの動作タイミングチャートを作成することがで
きる。

【００３６】このようなタイムチャートの表示機能を活
用することによって、ラダーシーケンスプログラムを実
行する場合の信号授受のタイミングの適正化を図ること
ができるようになり、最適な編集を行うことによってサ
イクルタイムを短縮させることも可能となる。加えて、
負荷を分散させてラダーシーケンスプログラムの濃縮化
を図ることができるようになる。さらに、故障の発見が
非常に容易となって保全作業の効率化も図ることができ
るようになる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、それ
ぞれの構成について次のような効果を生じる。

【００３８】まず、第１の構成にあっては、各出力コイ
ルの動作条件を、メカ制御条件や入力接点で構成したデ
ータにより表示できるようにしたので、故障解析の効率
化を図ることができるようになる。

【００３９】第２の構成にあっては、ラダーシーケンス
プログラムの全てのステップについて重複した成立要件
が存在しないかを検索し、重複した成立条件が存在する
場合には、その重複した成立条件が存在するステップを
表示するようにしたので、ラダーシーケンスプログラム
に無駄な部分が存在していることを容易に認識すること
ができるようになり、無駄のないラダーシーケンスプロ
グラムの作成が可能となる。

【００４０】第３の構成にあっては、注目すべき接点な
どに関するタイミングチャートを表示することができる
ようにしたので、ラダーシーケンスプログラムを実行す
る際の信号授受のタイミングの適性不敵性を判断するこ
とができることから、サイクルタイムの短縮や、負荷の
分散化を図ることができるようになり、故障調査の一助
を担うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる故障解析支援装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】 図１に示した装置の動作フローチャートであ
る。

【図３】 本発明装置による故障究明の手法の説明に供
する図である。

【図４】 本発明装置の第３の構成に関するフローチャ
ートである。

【図５】 従来の故障究明の手法を示すフローチャート
である。

【図６】 従来の故障究明の手法の説明に供する図であ
って、（Ａ）は、出力信号が出力されていないステップ
のラダーシーケンス図の一例を示す図であり、（Ｂ）
は、入出力関係を示す制御図面の一例を示す図であり、
（Ｃ）は、関連部分の機械図面の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０…プログラマブルコントローラ、 １５…ＣＰＵ， ２０…ＲＯＭ，ＲＡＭ、 ２７…表示部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−55510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−69411（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−176549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−217401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−186007（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155415（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−282012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−2110（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−5311（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 23/02 G05B 19/05

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラダーシーケンスプログラムを各ステッ
   プ毎に記憶する記憶手段と、当該ラダーシーケンスプロ
   グラムの各ステップ毎の成立条件を記憶する成立条件記
   憶手段と、前記記憶手段から前記ラダーシーケンスプロ
   グラムをステップ順に読み込んで実行するプログラム実
   行手段と、当該プログラム実行手段によるラダーシーケ
   ンスプログラムの実行停止が認識された場合には、当該
   実行停止となったステップの成立条件を前記成立条件記
   憶手段から読み込んで表示する成立条件表示手段とを有
   することを特徴とする故障解析支援装置。
2. 【請求項２】 前記成立条件記憶手段に記憶されている
   成立条件を、前記記憶手段に記憶されているラダーシー
   ケンスプログラムの全てのステップについて検索し、重
   複した成立条件が存在する場合には、その重複した成立
   条件が存在するステップを表示する重複成立条件表示手
   段を、さらに有することを特徴とする請求項１記載の故
   障解析支援装置。
3. 【請求項３】 接点、コイルおよび入出力機器など、前
   記ラダーシーケンスプログラムの構成要素の動作不動作
   のタイミングを、他の構成要素との関連で記憶する動作
   タイミング記憶手段と、 ラダーシーケンスプログラムにおける任意の構成要素の
   動作タイミングの表示要求がされた場合には、当該構成
   要素の存在するステップの成立条件を前記成立条件記憶
   手段から検索すると共に、当該成立条件に関連する構成
   要素の動作不動作のタイミングを前記動作タイミング記
   憶手段から検索し、当該ステップの成立条件をタイミン
   グチャートとして表示するタイミングチャート表示手段
   とを、さらに有することを特徴とする請求項１または２
   記載の故障解析支援装置。