JP3731423B2 - Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus - Google Patents
Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP3731423B2 JP3731423B2 JP2000016399A JP2000016399A JP3731423B2 JP 3731423 B2 JP3731423 B2 JP 3731423B2 JP 2000016399 A JP2000016399 A JP 2000016399A JP 2000016399 A JP2000016399 A JP 2000016399A JP 3731423 B2 JP3731423 B2 JP 3731423B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- reference pattern
- sequencer
- change
- contacts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シーケンサにより制御されるシステムに適用される故障診断用の基準パターンの作成方法および故障診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来からシーケンサ(本発明では、プログラマブルロジックコントローラを意味する)を用いて各種機器(設備)を制御するシステムでは、シーケンサにおいて相互に関連した接点(入力接点、出力接点、内部接点)のオンオフのパターンを基準パターンとしてあらかじめ作成しておき、シーケンサを用いて設備を自動運転しているときにシーケンサの各接点のオンオフのパターンを基準パターンと照合して一致するか否かを判断することによって、システムの異常の有無を診断(つまり、故障診断)する技術が提案されている(特開平10−97318号公報)。
【0003】
基準パターンは、シーケンサを実際に動作させたときの各接点のオンオフの変化を時系列情報として抽出し、時系列情報の中で関連性(規則性)があると考えられるものを抽出することによって作成される。つまり、すべての接点の中から所要の接点を選択し、選択した接点に対して規則性があると判断される接点をすべての接点の中から抽出し、抽出された接点群のオンオフの変化を基準パターンとして用いるのである。ここで、規則性の有無の判断は、上記公報に記載の技術では、1サイクル内でのオンオフのタイミングやオンオフの回数のみに基づいて行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記公報に記載された技術では、基準パターンの作成に際して着目する接点を基準接点として選択し、選択した基準接点のオンオフの変化と、他の接点のオンオフの変化との関係に基づいて、接点間の規則性の有無を判断している。その結果、接点のオンオフの変化に関連がないのに規則性が偶然見出される場合や、関連があるとしても他の要因の影響を受けやすく不安定で正常に動作している場合でも変化しやすいような関係である場合が生じる。このような接点を基準パターンに含んでいると、異常ないし故障ではないにもかかわらず基準パターンとの一致度が低下し誤診断することがある。
【0005】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、関連のある接点のオンオフの関係に基づいて基準パターンを設定することにより、従来より信頼性の高い基準パターンを作成することができる故障診断用の基準パターンの作成方法を提供し、さらにこの基準パターンを用いることによって誤診断の可能性をより低減した故障診断装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、シーケンサとシーケンサにより制御される設備とからなるシステムの異常の有無を診断する際に用いられシーケンサの接点のうち着目している接点群のオンオフのパターンと照合される基準パターンを作成する方法であって、シーケンスプログラムにおいて出力命令に含まれる所要の接点が指定されると、シーケンスプログラム内で指定された接点を含む出力命令を出発点としてシーケンスプログラムを遡って次に出力命令が現れるまでの間で追跡することにより、指定された接点のオンオフに影響を与える他の接点を自動的に抽出するとともに、指定された接点および抽出された接点を前記接点群とし、接点群のうちの所望の複数の接点について所定の1サイクルの期間内でのオンオフの変化を基準パターンとして採用することを特徴とする。
【0007】
本発明において、接点という用語は物理的な接点ではなく、シーケンサがリレーシーケンスにおける接点と等価的に扱うアドレスを意味する。つまり、入力あるいは出力に応じてビット値が変化するアドレスは入力部のリレーの接点あるいは出力部のリレーの接点に相当する。また、出力命令で格納されたビット値が外部の入出力に直接には用いられず、他のアドレスの値との論理演算を行うためにのみ用いられるアドレスも接点として扱う。このアドレスは、書込の際にはリレーのコイルに相当し読出の際にはリレーの接点に相当しており、以下では内部接点を呼ぶ。なお、このアドレスについて主として書込(つまり、出力)を説明する際にはリレーコイルと呼ぶ場合もある。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、指定された接点に影響を与える他の接点が他の出力命令によってオンオフされるときには、前記他の出力命令を出発点としてシーケンスプログラムを遡って次に出力命令が現れるまでの間で追跡することにより、指定された接点に影響を与える他の接点をシーケンスプログラムから自動的に抽出する処理を、再帰的に行うことを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記接点群のうちシーケンスプログラムの実行開始時に最初にオンオフが変化する接点を基準接点として選択するとともに、基準接点に次に同じ変化が生じるまでの期間を1サイクルとし、前記接点群のうちの所望の複数の接点について1サイクル内でのオンオフの変化を基準パターンとして採用することを特徴とする。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後に前記接点群の他の各接点のオンオフがそれぞれ最初に変化するまでの時間間隔と変化方向との組を含むことを特徴とする。
【0013】
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後に前記接点群の他の各接点のオンオフがそれぞれ最初に変化した後における各接点のオンオフの変化の時間間隔と変化方向との組を含むことを特徴とする。
【0014】
請求項6の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において前記接点群を構成する各接点のオンとオフとの回数の組を含むことを特徴とする。
【0015】
請求項7の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後における前記接点群の各接点のオンオフの時間間隔と変化方向との組と、前記接点群を構成する各接点のオンとオフとの回数の組とを含むことを特徴とする。
【0016】
請求項8の発明は、シーケンサとシーケンサにより制御される設備とからなるシステムの異常の有無を診断する故障診断装置であって、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の基準パターンの作成方法を適用して基準パターンを作成する基準パターン作成部と、シーケンサにおいてシーケンスプログラムを実行している間に前記接点群のオンオフを前記基準パターンに照合して一致度から前記システムの異常の有無を判定する故障診断手段とを備え、前記基準パターン作成部が、シーケンサからシーケンスプログラムを読み出すとともに前記接点群を選択する接点選別手段と、シーケンサにおいてシーケンスプログラムを実行したときの各接点のオンオフの変化を時系列情報として記録する検知・記録手段と、接点選別手段で選択した接点群のオンオフの変化を検知・記録手段に記録されている時系列情報から抽出することにより基準パターンを作成する診断基準作成手段とを備えるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、図1に示すように、設備3を制御するシーケンサ2に付設される故障診断装置1を例示する。故障診断装置1は、適宜のインタフェースを介してシーケンサ2に接続されるかあるいはデータ通信が可能であって、シーケンスプログラム(以下、単にプログラムという)の実行中にシーケンサ2から入力接点、出力接点、内部接点のオンオフの変化を取り込む。また、故障診断装置1はシーケンサ2に格納されているプログラムも読込可能になっている。
【0018】
故障診断装置1は、シーケンサ2の動作を監視してシステムの故障診断を行う故障診断手段11を備え、故障診断手段11では従来の技術として説明したように、プログラムの実行中において着目している入力接点、出力接点、内部接点のオンオフの変化をあらかじめ設定した基準パターンに照合し、基準パターンとの一致度を判断することによって、設備3やシーケンサ2の異常ないし故障の有無を判別する。したがって、故障診断手段11には入力接点、出力接点、内部接点のオンオフの変化の情報がシーケンサ3から入力され、基準パターンが故障診断装置1に設けた基準パターン作成部10から入力される。
【0019】
基準パターン作成部10は、診断基準作成手段12と検知・記録手段13と接点選別手段14とからなる。診断基準作成手段12は、シーケンサ2がプログラムを実行することにより得られる各接点のオンオフの情報から、着目する入力接点、出力接点、内部接点のオンオフの変化を抽出することによって基準パターンを自動的に作成する機能を備える。つまり、診断基準作成手段12では、検知・記録手段13に格納された情報から接点選別手段14により指定された入力接点、出力接点、内部接点のオンオフのパターンを抽出して基準パターンを作成する。また、検知・記録手段13はシーケンサ2がプログラムを実行しているときにすべての入力接点、出力接点、内部接点のオンオフの変化を記憶する。
【0020】
ところで、本実施形態においては、シーケンサ2に設定されているプログラムに基づいて、接点選別手段14が着目する入力接点、出力接点、内部接点を以下の手順で選択し、選択した入力接点、出力接点、内部接点に関して基準パターンを作成する点に特徴がある。以下では、プログラムから着目する入力接点、出力接点、内部接点を選択する手順について説明する。
【0021】
一般に、プログラムはニモニックを用いて表記すれば図4のようになる。図示例では左列がステップ番号を示し、2行目が命令のオペレーションパート、3行目および4行目が命令のアドレスパートを示す。アドレスパートのうち3行目は入力接点(X)、出力接点(Y)、内部接点(R)の種別を示し、4行目は各接点を識別する番号を示す。図示例ではオペレーションパートのニモニックコードとして、「ST」、「AND/」、「OUT」、「AND」、「OR」の5種類を用いており、リレーシーケンスに対応付けて言えば、それぞれ常開接点で演算を開始する命令、常閉設定を直列接続する命令、演算結果を出力する命令、常開接点を直列接続する命令、常開接点を並列接続する命令を意味する。
【0022】
また、アドレスパートにおける接点と番号との組み合わせ(たとえば、「X12」、「Y10」)はメモリのアドレスに対応付けられており、各入力接点および各出力接点のアドレスは、入力部(入力ユニット)や出力部(出力ユニット)の各接点に対応付けられている。つまり、入力接点「X12」がオンであることは、設備3に設けたスイッチやセンサからの情報がオンであることを意味し、出力接点「Y10」がオンであることは、設備3に設けたアクチュエータやモータなどをオンにすることを意味する。また、内部接点は設備3との間での入出力を行うための物理的な接点ではなく、リレーシーケンスと等価な論理をプログラムで表すために仮想的に設定された接点である。つまり、内部接点は実際にはメモリの特定のアドレスを意味する。たとえば、「OUT R10」は、メモリにおいて「R10」に対応するアドレスに結果を書き込むことを意味し、「OR R10」はメモリにおいて「R10」に対応するアドレスに格納されたデータとの論理和を意味する。したがって、「OUT R10」はリレーシーケンスではリレーコイルに相当し、「OR R10」は常開接点を並列接続したことに相当する。
【0023】
図4のように表記されたプログラムをラダー図として表記すれば、図5のようになる。図において2本の縦棒は接点を意味し、斜線付きの接点は常閉接点、斜線無しの接点は常開接点を意味する。また、括弧状の記号は出力を意味し、この記号が内部接点に対応する場合はリレーコイルに相当することになる。つまり、ニモニックで表したプログラムにおいて「ST」と「OUT」とで挟まれている部分が、ラダー図における1段分に対応する。
【0024】
ところで、ラダー図における1段分のプログラムは、特定の応用命令(各種演算、比較、データ形式変換などの命令)を含まず1ビット単位の基本命令だけで記述されていれば、その1段を構成する各接点がほぼ一定のタイミングでオンオフされると考えられる。また、同様に内部接点によって関連付けられた各段に含まれる接点もほぼ一定のタイミングでオンオフされると考えられる。つまり、ラダー図で表記したときに各1段分となるプログラムあるいは内部接点によって関連付けられた複数段分のプログラムに含まれる基本命令の各接点およびリレーコイルの動作のタイミングは、規則性をもって対応付けられていると言える。
【0025】
接点選別手段14では、上述した知見に基づいて、着目する接点群をプログラムから抽出する。つまり、図2に示すように、接点選別手段14では、まずシーケンサ2からプログラムを読み込む(S1)。次に、ラダー図中で1段分のプログラムの出力になっている適宜の接点(つまり、プログラム中で「OUT」に対応する適宜のアドレス)を人が指示する(S2)。つまり、出力命令のアドレスパートである接点を指示する。この段階では人による作業が伴うが、プログラムがニモニックで表現されていれば「OUT」に対応する任意のアドレスを指定すればよく、またラダー図で表現されていれば1段の出力に対応するアドレスを指定すればよいから、手間はかからない。こうして接点を指定すれば、指定した接点に関連する接点が以下の手順でプログラム中から抽出される(S3)。
【0026】
接点の抽出は、図3に示すように、指定された接点がアドレスパートに含まれる出力命令をプログラムの中で検索し抽出することから開始される(S1)。プログラム中で指示された接点を含む出力命令が抽出されると、この位置を出発点として他の関連する接点の抽出を開始する(S2)。つまり、まずプログラムのステップをデクリメントすることによって出発点からプログラムを遡る(S3)。各ステップにおいては、まずオペレータが出力命令か否かを判断し(S4)、出力命令でなければ、すでに抽出されている接点か否かが判断される(S5)。すでに抽出されている接点でなければ、指定された接点に関連する接点とみなされて登録される(S6)。さらに、登録された接点が入力接点か否かが判断され(S7)、入力接点であればステップS3に戻って、プログラムをさらに遡ることになる。こうして、次の出力命令が発見された時点で接点の抽出を終了する。また、上述の処理ではプログラムを1ステップずつ遡って接点を抽出するから、ラダー図上で直列接続されている接点(オペレータが「AND」である接点)だけではなく、並列接続されている接点(オペレータが「OR」である接点)についてもすべて抽出されることになる。
【0027】
上述した処理ではラダー図における1段分の接点を抽出することができる。一方、ステップS7において入力接点ではないと判断されたときには、その接点を指定された接点として関連する接点を抽出する処理が行われる(S8)。つまり、図3に示す手順は再帰的になっている。たとえば、図4、図5に示したプログラムにおいて、最初に指定した接点が出力接点Y10であったとすると「ANDR11」が抽出され、「R11」は内部接点であって入力接点ではないから、ステップS1において「R11」をアドレスパートに持つ出力命令が抽出され、この出力命令を出発点としてプログラムを遡る処理が行われることになる。こうして「R11」に関連する接点が抽出され、ステップS4において出力命令が見つかると、「R11」に関連する接点の抽出が終了する。次に、元のルーチンに戻って「R11」を含む命令「AND R11」の前のステップである「ST R10」が抽出され、上述のようにして「R10」を含む出力命令を出発点としてプログラムを遡る処理が行われる。「R10」に関連する接点の抽出が終了した後には、元のルーチンに戻るから、「OUT R11」が抽出され、これは出力命令であるから、ステップS4で処理が終了する。
【0028】
なお、上述の例では再帰的処理によってラダー図における複数段のプログラムから関連する接点を抽出することを可能にしているが、ステップS7,S8を省略してステップS6からステップS3に戻るようにすれば、ラダー図における1段のプログラムのみから関連する接点を抽出することになる。比較的少数の接点のオンオフのタイミングを基準パターンとするときには、このような処理でもよく、着目する接点の抽出に要する負担や基準パターンとの照合に要する負担を軽減することができる。
【0029】
上述のようにして、診断基準作成手段12では、図2、図3に示す処理によって信号選択手段14で抽出した接点に着目して基準パターンを作成する。つまり、シーケンサ2においてプログラムが実行される間に各接点(入力接点、出力接点、内部接点)がオンオフされると、検知・記憶手段13ではオンオフの変化点を時系列情報として記憶し、診断基準作成手段12では検知・記憶手段13に格納されている時系列情報から上述のようにして抽出された接点群に関するオンオフのパターンを抽出する。
【0030】
たとえば、図4、図5に示したプログラムにおいて、出力接点Y10を指定し、図3に示した再帰的処理ですべての接点を抽出すれば、入力接点X2,X10,X12,X13、内部接点R10,R11のオンオフのパターンが抽出されることになる。そこで、入力接点X2,X10,X12,X13、出力接点Y10、内部接点R10,R11を着目する接点群とし、シーケンサ2により実際にプログラムを実行させたときのこれらの接点群のオンオフのパターンを抽出する。いま、これらの接点群のオンオフのパターンが図6のようになったとすれば、診断基準作成手段12ではプログラムの1サイクル(シーケンスプログラムはサイクリックに実行される)の間で、着目する接点群の中から最初にオンオフが変化する接点を基準接点として抽出する。図示例では入力接点X2が基準接点になる。
【0031】
ここに、設備3を連続して運転している間には、故障診断装置1において接点群のオンオフのパターンからプログラムの1サイクルの開始時点を知るのは困難であるから、プログラムの実行開始(設備3の運転開始)時点、設備3の動作の切換時点、初期化直後など、プログラムの開始時点が把握できる時点を1サイクルの開始時点として基準接点を決定する。つまり、プログラムの実行開始時に最初にオンオフが変化する接点を基準接点として選択する。
【0032】
上述のようにして基準接点が決定されると次に基準接点のオンオフに同じ変化が生じるまでの期間を1サイクルとし、1サイクルの期間内で着目する接点群として抽出されている接点群のオンオフのパターンを基準接点の変化点を基準として記録し、このようにして着目する接点群について得られた時系列情報を基準パターンとして用いる。つまり、基準接点の変化点を基点として接点群の他の各接点のオンオフが最初に変化するまでの時間間隔と変化方向との組を基準パターンに用いる。この基準パターンでは各接点のオンオフの変化が1回だけしか含まれないから、さらに精度のよい基準パターンを設定する場合には、接点群に含まれる各接点のオンオフの2回目以降の変化の時間間隔と変化方向との組も基準パターンに含める。要するに、1サイクル内において基準接点の変化点を基点として、接点群のすべての接点のオンオフの変化点の時間間隔と変化方向との組を基準パターンに用いるのである。こうして設定した基準パターンの一例を図7に示す。図では各行が異なる接点を表し、数値は時間(たとえば、クロック数)を表す。また、上向きの矢印は変化方向がオフからオンであることを表し、下向きの矢印は変化方向がオンからオフであることを表す。
【0033】
基準パターンとしては、プログラムの1サイクルにおいて接点群の各接点のオンおよびオフの回数の組を用いてもよい。図6に示した例によれば、各接点のオンとオフとの回数は、図8のように表すことができる。つまり、入力接点X2であれば、最初にオンになった後に次にオンになるまでが1サイクルであるから、1サイクルの間にはオン回数は0回と計数され、1サイクルの間のオフ回数は1回であるから、オンが0、オフが1という意味で、0/1と表わされる。このようにオンとオフとの回数を基準パターンとして用いてもよい。また、接点群を構成する各接点のオンオフの時間間隔と変化方向との組と、オンとオフとの回数の組との両方を併せて基準パターンに用いてもよい。
【0034】
上述のようにして基準パターンが決定されれば、故障診断手段11においてシーケンサ2の動作中における接点群のオンオフを読み込むとともに、診断基準作成手段12で作成した基準パターンと読み込んだ接点群のオンオフのパターンとを照合することによって両者の一致度(類似度)を求め、一致度が低いときにはシーケンサ2もしくは設備3に何らかの異常や故障が生じていると判断する。シーケンサ2からオンオフの変化を読み込む接点群は、基準パターンに含まれる接点群のみでよいから、故障診断手段11では基準パターンに基づいて読み込む接点群を選択する。また、基準パターンにおける基準接点が基準パターンと同様に変化する時点を基準としてシーケンサ2から各接点群の変化を読み込むようにすれば、一致度を容易に求めることができる。ここに、一致度は各接点群のオンオフのパターンについて基準パターンと動作時との時間差を用いればよく、各接点ごとに時間差に閾値を設定しておき、いずれかの接点について閾値を超える時間差が生じたときに異常ないし故障と判断する。
【0035】
ところで、上述の例では基準接点に最初の変化と同じ変化が生じるまでの期間をプログラムの1サイクルとみなし、着目する接点群の1サイクル分のオンオフのパターンを基準パターンとして用いていたが、各接点のオンオフのタイミングにはばらつきが生じることもある。そこで、信号判別手段14において求めた接点群を基準パターン作成のための候補として扱い、複数サイクルについて接点群のオンオフのタイミングを求め、各接点ごとにオンオフのタイミングのばらつきを求める。ばらつきの程度の評価には偏差を用いればよく、偏差が規定した閾値以下である場合に、ばらつきが少ないものとして採用する。このようにして、プログラムに基づいて抽出した接点群の中から、さらにオンオフのタイミングのばらつきの少ない接点群を抽出して基準パターンに用いれば、基準パターンの信頼性が高くなる。接点群のオンおよびオフの回数を基準パターンとして用いる場合もばらつきを判定し、ばらつきが少ない接点のみを採用するようにしてもよい。
【0036】
【発明の効果】
請求項1の発明は、シーケンサとシーケンサにより制御される設備とからなるシステムの異常の有無を診断する際に用いられシーケンサの接点のうち着目している接点群のオンオフのパターンと照合される基準パターンを作成する方法であって、シーケンスプログラムにおいて出力命令に含まれる所要の接点が指定されると、シーケンスプログラム内で指定された接点を含む出力命令を出発点としてシーケンスプログラムを遡って次に出力命令が現れるまでの間で追跡することにより、指定された接点のオンオフに影響を与える他の接点を自動的に抽出するとともに、指定された接点および抽出された接点を前記接点群とし、接点群のうちの所望の複数の接点について所定の1サイクルの期間内でのオンオフの変化を基準パターンとして採用することを特徴としており、従来の技術においては選択した接点を基準接点として接点のオンオフから規則性を有すると考えられる他の接点を抽出しているのに対して、請求項1の発明では出力命令に含まれる接点を指定しこの接点からシーケンスプログラムを遡って次に出力命令が現れるまでの間で追跡し、指定された接点に影響を与える接点をプログラムから自動的に抽出しておき、指定された接点および抽出された接点を接点群とし、接点群の各接点のオンオフの変化を基準パターンとしているから、関連がない接点や、関連があっても変動しやすい接点を基準パターンに採用する可能性がなく、指定された接点に影響を与えている接点群を確実かつ迅速に決定して信頼性の高い基準パターンを作成することができる。
【0038】
とくに、2つの出力命令の間に制限して接点を追跡するから、接点群を決定するまでに不必要に長い時間を要することがなく、比較的短時間で接点群を決定することができる。また、2つの出力命令の間の接点はすべて追跡されるから、直列接続の関係にある接点だけではなく並列接続の関係にある接点についても追跡することになり、関連する接点を確実に抽出することができる。
【0039】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、指定された接点に影響を与える他の接点が他の出力命令によってオンオフされるときには、前記他の出力命令を出発点としてシーケンスプログラムを遡って次に出力命令が現れるまでの間で追跡することにより、指定された接点に影響を与える他の接点をシーケンスプログラムから自動的に抽出する処理を、再帰的に行うことを特徴としており、2つの出力命令の間の接点だけではなく、2つの出力命令の間の接点に影響を与える接点についても追跡することになり、関連する接点を漏れなく抽出することができる。
【0040】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記接点群のうちシーケンスプログラムの実行開始時に最初にオンオフが変化する接点を基準接点として選択するとともに、基準接点に次に同じ変化が生じるまでの期間を1サイクルとし、前記接点群のうちの所望の複数の接点について1サイクル内でのオンオフの変化を基準パターンとして採用することを特徴としており、基準パターンの基点となる基準接点を接点群のうちでシーケンスプログラムの実行開始時に最初にオンオフが変化する接点とし、この基準接点のオンオフに同じ変化が生じるまでの期間で基準パターンが定義されるから、基準パターンの基点を明確に設定することができ、再現性よく基準パターンを設定することができる。
【0041】
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後に前記接点群の他の各接点のオンオフがそれぞれ最初に変化するまでの時間間隔と変化方向との組を含むことを特徴としており、基準接点の変化から接点群を構成する各接点の変化までの時間間隔を基準パターンに用いるから、シーケンサがシーケンスプログラムを実際に実行している間の各接点のオンオフの変化と基準パターンとを照合したときの一致度を時間差によって数値的に決定することができ、この基準パターンを用いることによって定量的な故障診断が可能になる。
【0042】
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後に前記接点群の他の各接点のオンオフがそれぞれ最初に変化した後における各接点のオンオフの変化の時間間隔と変化方向との組を含むことを特徴としており、1サイクル内における各接点のオンオフの変換の時間間隔を基準パターンに用いるから、シーケンサがシーケンスプログラムを実際に実行している間の各接点のオンオフの変化と基準パターンとを照合したときの一致度を時間差によって数値的に決定することができ、この基準パターンを用いることによって定量的な故障診断が可能になる。しかも、各接点のオンオフの時間間隔を用いることで、この基準パターンを用いると多数の情報によって故障診断を行うことになり、正確な故障診断につながる。
【0043】
請求項6の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において前記接点群を構成する各接点のオンとオフとの回数の組を含むことを特徴としており、接点群のオンオフの回数のみを照合するから、故障診断の際には基準パターンとシーケンサの動作との照合が容易になり、短時間で照合可能になる。また、時間間隔を基準パターンに用いる場合に比較すると基準パターンを記憶するのに要求される容量を少なくすることができる。
【0044】
請求項7の発明は、請求項3の発明において、前記基準パターンが、前記1サイクル内において基準接点の変化後における前記接点群の各接点のオンオフの時間間隔と変化方向との組と、前記接点群を構成する各接点のオンとオフとの回数の組とを含むことを特徴としており、時間間隔とオンおよびオフの回数との両方を基準パターンに用いるから、この基準パターンを用いて照合すればより高い精度での故障診断が可能になる。
【0045】
請求項8の発明は、シーケンサとシーケンサにより制御される設備とからなるシステムの異常の有無を診断する故障診断装置であって、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の基準パターンの作成方法を適用して基準パターンを作成する基準パターン作成部と、シーケンサにおいてシーケンスプログラムを実行している間に前記接点群のオンオフを前記基準パターンに照合して一致度から前記システムの異常の有無を判定する故障診断手段とを備え、前記基準パターン作成部が、シーケンサからシーケンスプログラムを読み出すとともに前記接点群を選択する接点選別手段と、シーケンサにおいてシーケンスプログラムを実行したときの各接点のオンオフの変化を時系列情報として記録する検知・記録手段と、接点選別手段で選択した接点群のオンオフの変化を検知・記録手段に記録されている時系列情報から抽出することにより基準パターンを作成する診断基準作成手段とを備えるものであり、検知・記録手段にシーケンサの動作を時系列情報として記録しておき、シーケンスプログラムの追跡によって得た接点群に含まれる接点に関する時系列情報を抽出して基準パターンを作成するから、請求項1の発明と同様に、関連がない接点や、関連があっても変動しやすい接点を基準パターンに採用する可能性がなく、信頼性の高い基準パターンを作成することができる。また、このようにして作成された基準パターンをシーケンサの動作時の各接点のオンオフの変化と照合して一致度からシステムの異常の有無を判定するのであって、信頼性の高い基準パターンを用いているから、異常の有無の判定も信頼性よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に用いる故障診断装置を示すブロック図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】同上の動作説明図である。
【図4】同上のシーケンスプログラムをニモニックで記述した例を示す図である。
【図5】同上のシーケンスプログラムをラダー図で記述した例を示す図である。
【図6】同上の動作例のタイムチャートを示す動作説明図である。
【図7】同上における各接点のオンオフの変化例を示す動作説明図である。
【図8】同上における各接点のオンとオフとの変化回数の例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
1 故障診断装置
2 シーケンサ
3 設備
10 基準パターン作成部
11 故障診断手段
12 診断基準作成手段
13 検知・記録手段
14 接点選別手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for creating a reference pattern for failure diagnosis and a failure diagnosis device applied to a system controlled by a sequencer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a system that controls various devices (equipment) using a sequencer (in the present invention, it means a programmable logic controller), on-off patterns of contacts (input contacts, output contacts, internal contacts) that are mutually related in the sequencer Is created in advance as a reference pattern, and when the equipment is automatically operated using a sequencer, the system determines the on / off pattern of each contact of the sequencer against the reference pattern to determine whether or not they match. A technique for diagnosing the presence or absence of abnormalities (that is, failure diagnosis) has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-97318).
[0003]
The reference pattern is obtained by extracting changes in the ON / OFF of each contact when the sequencer is actually operated as time series information, and extracting what is considered to be related (regularity) in the time series information. Created. In other words, a required contact is selected from all the contacts, contacts that are judged to be regular to the selected contacts are extracted from all the contacts, and the ON / OFF changes of the extracted contact group are detected. It is used as a reference pattern. Here, in the technique described in the above publication, the presence / absence of regularity is determined based on only the on / off timing and the number of on / off times within one cycle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the technique described in the above publication, the contact point of interest when creating the reference pattern is selected as the reference contact point, and the relationship between the on / off change of the selected reference contact point and the on / off change of other contact points is determined. Based on this, the presence or absence of regularity between the contacts is determined. As a result, when regularity is found by chance even though it is not related to changes in contact on / off, or even if related, it is easily affected by other factors and is likely to change even when it is unstable and operating normally. There is a case where the relationship is as follows. If such a contact point is included in the reference pattern, the degree of coincidence with the reference pattern may be reduced even if it is not abnormal or faulty, and an erroneous diagnosis may occur.
[0005]
The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to create a reference pattern with higher reliability than before by setting a reference pattern based on the ON / OFF relationship of related contacts. It is an object of the present invention to provide a method for creating a reference pattern for failure diagnosis, and to provide a failure diagnosis apparatus that further reduces the possibility of erroneous diagnosis by using this reference pattern.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0007]
In the present invention, the term “contact” is not a physical contact, but means an address that the sequencer treats as equivalent to a contact in a relay sequence. That is, an address whose bit value changes according to input or output corresponds to a relay contact of the input unit or a relay contact of the output unit. Further, the bit value stored by the output command is not directly used for external input / output, and an address used only for performing a logical operation with the value of another address is also handled as a contact. This address corresponds to the coil of the relay at the time of writing, and corresponds to the contact of the relay at the time of reading, and is hereinafter referred to as an internal contact. In addition, when mainly describing writing (that is, output) with respect to this address, it may be referred to as a relay coil.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
Claim 5 The invention of
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present embodiment, as illustrated in FIG. 1, a
[0018]
The
[0019]
The reference
[0020]
By the way, in this embodiment, based on the program set in the
[0021]
In general, a program can be expressed using mnemonics as shown in FIG. In the illustrated example, the left column indicates the step number, the second line indicates the operation part of the instruction, and the third and fourth lines indicate the address part of the instruction. The third line of the address part indicates the type of the input contact (X), the output contact (Y), and the internal contact (R), and the fourth line indicates a number for identifying each contact. In the example shown in the figure, five types of operation part mnemonic codes “ST”, “AND /”, “OUT”, “AND”, “OR” are used. It means an instruction to start operation at a contact, an instruction to connect normally closed settings in series, an instruction to output an operation result, an instruction to connect normally open contacts in series, and an instruction to connect normally open contacts in parallel.
[0022]
In addition, combinations of contacts and numbers (for example, “X12” and “Y10”) in the address part are associated with addresses in the memory, and the addresses of each input contact and each output contact are input units (input units). And each contact of the output unit (output unit). In other words, the input contact “X12” being on means that the information from the switch or sensor provided in the
[0023]
If the program written as shown in FIG. 4 is written as a ladder diagram, it becomes as shown in FIG. In the figure, the two vertical bars mean contacts, the contact with diagonal lines means a normally closed contact, and the contact without diagonal lines means a normally open contact. Further, the parenthesized symbol means output, and when this symbol corresponds to the internal contact, it corresponds to a relay coil. That is, the portion sandwiched between “ST” and “OUT” in the mnemonic program corresponds to one stage in the ladder diagram.
[0024]
By the way, if the program for one stage in the ladder diagram does not include specific application instructions (instructions for various operations, comparisons, data format conversions, etc.) and is described with only basic instructions in 1-bit units, that one stage It is considered that each of the constituent contacts is turned on and off at a substantially constant timing. Similarly, the contacts included in each stage associated by the internal contacts are considered to be turned on and off at substantially constant timing. In other words, each contact point of the basic command and the operation timing of the relay coil included in a program corresponding to one stage each when expressed in a ladder diagram or a program corresponding to a plurality of stages associated with internal contacts are associated with regularity. It can be said that.
[0025]
The contact selection means 14 extracts a contact group of interest from the program based on the above-described knowledge. That is, as shown in FIG. 2, the contact selecting means 14 first reads a program from the sequencer 2 (S1). Next, a person designates an appropriate contact (that is, an appropriate address corresponding to “OUT” in the program) that is the output of the program for one stage in the ladder diagram (S2). That is, the contact that is the address part of the output command is indicated. At this stage, human work is involved, but if the program is expressed in mnemonic, an arbitrary address corresponding to “OUT” may be specified, and if expressed in a ladder diagram, it corresponds to one-stage output. You only need to specify the address, so it doesn't take much time. When the contact is designated in this way, the contact related to the designated contact is extracted from the program by the following procedure (S3).
[0026]
As shown in FIG. 3, the extraction of the contact is started by searching for and extracting an output command in which the designated contact is included in the address part (S1). When an output command including a contact point instructed in the program is extracted, extraction of another related contact point is started from this position (S2). That is, the program is first traced back from the starting point by decrementing the program steps (S3). In each step, it is first determined whether or not the operator is an output command (S4). If it is not an output command, it is determined whether or not the contact is already extracted (S5). If the contact is not already extracted, it is regarded as a contact related to the designated contact and is registered (S6). Further, it is determined whether or not the registered contact is an input contact (S7). If it is an input contact, the process returns to step S3 and the program is further traced back. In this way, the contact extraction ends when the next output command is found. In the above-described processing, since the program is extracted step by step in the program, not only the contacts connected in series on the ladder diagram (contacts where the operator is “AND”), but also the contacts connected in parallel ( All contacts for which the operator is “OR” are also extracted.
[0027]
In the above-described processing, one stage of contacts in the ladder diagram can be extracted. On the other hand, if it is determined in step S7 that the input contact is not an input contact, a process of extracting a related contact using the contact as a designated contact is performed (S8). That is, the procedure shown in FIG. 3 is recursive. For example, in the program shown in FIGS. 4 and 5, if the first designated contact is the output contact Y10, “ANDR11” is extracted, and “R11” is an internal contact and not an input contact. , An output command having “R11” in the address part is extracted, and the program is traced back starting from this output command. Thus, the contact point related to “R11” is extracted, and when the output command is found in step S4, the extraction of the contact point related to “R11” is completed. Next, returning to the original routine, “ST R10”, which is the previous step of the instruction “AND R11” including “R11”, is extracted, and the output instruction including “R10” is programmed as described above as a starting point. The process going back is performed. After the extraction of the contact point related to “R10” is completed, the process returns to the original routine, so that “OUT R11” is extracted. Since this is an output command, the process ends in step S4.
[0028]
In the above example, it is possible to extract related contacts from a multi-stage program in the ladder diagram by recursive processing. However, steps S7 and S8 are omitted, and the process returns from step S6 to step S3. For example, relevant contact points are extracted from only one stage program in the ladder diagram. When a relatively small number of contact ON / OFF timings are used as the reference pattern, such processing may be performed, and the burden required for extracting the contact point of interest and the matching with the reference pattern can be reduced.
[0029]
As described above, the diagnostic reference creation means 12 creates a reference pattern by paying attention to the contacts extracted by the signal selection means 14 by the processing shown in FIGS. That is, when each contact (input contact, output contact, internal contact) is turned on / off while the program is executed in the
[0030]
For example, if the output contact Y10 is specified in the programs shown in FIGS. 4 and 5 and all the contacts are extracted by the recursive process shown in FIG. 3, the input contacts X2, X10, X12, X13, the internal contact R10 are extracted. , R11 on / off patterns are extracted. Therefore, the input contacts X2, X10, X12, X13, the output contact Y10, and the internal contacts R10, R11 are taken as a contact group, and the ON / OFF pattern of these contact groups when the program is actually executed by the
[0031]
Here, during the continuous operation of the
[0032]
When the reference contact is determined as described above, the period until the next same change in the reference contact ON / OFF is defined as one cycle, and the contact group extracted as the target contact group within the one cycle period is turned on / off. Is recorded using the change point of the reference contact as a reference, and the time series information obtained in this way for the contact group of interest is used as the reference pattern. That is, a set of a time interval and a change direction until the on / off of each other contact of the contact group first changes is used as the reference pattern with the change point of the reference contact as a base point. Since this reference pattern includes only one on / off change for each contact, when setting a more accurate reference pattern, the time for the second and subsequent on / off changes of each contact included in the contact group. A set of interval and change direction is also included in the reference pattern. In short, a set of the time interval and the change direction of the ON / OFF change points of all the contacts in the contact group is used as the reference pattern with the change point of the reference contact as a base point within one cycle. An example of the reference pattern thus set is shown in FIG. In the figure, each row represents a different contact, and the numerical value represents time (for example, the number of clocks). An upward arrow indicates that the change direction is from off to on, and a downward arrow indicates that the change direction is from on to off.
[0033]
As the reference pattern, a set of the number of times each contact of the contact group is turned on and off in one cycle of the program may be used. According to the example shown in FIG. 6, the number of times each contact is turned on and off can be expressed as shown in FIG. That is, in the case of the input contact X2, since it is one cycle from the first turning on to the next turning on, the number of times of turning on is counted as zero during one cycle, and the turning off during one cycle. Since the number of times is 1, it is expressed as 0/1 in the sense that ON is 0 and OFF is 1. In this way, the number of on and off times may be used as the reference pattern. In addition, both the set of the ON / OFF time interval and change direction of each contact constituting the contact group and the set of the number of ON and OFF times may be used together in the reference pattern.
[0034]
When the reference pattern is determined as described above, the
[0035]
By the way, in the above example, the period until the same change as the first change occurs in the reference contact is regarded as one cycle of the program, and the on / off pattern for one cycle of the contact group of interest is used as the reference pattern. There may be variations in the on / off timing of the contacts. Therefore, the contact group obtained by the signal discriminating means 14 is treated as a candidate for creating a reference pattern, the contact group on / off timing is obtained for a plurality of cycles, and the on / off timing variation is obtained for each contact. Deviations may be used for evaluation of the degree of variation, and when the deviation is equal to or less than a prescribed threshold value, the variation is employed as little variation. In this way, if a contact group with less variation in on / off timing is extracted from the contact group extracted based on the program and used for the reference pattern, the reliability of the reference pattern is enhanced. Even when the number of times the contact group is turned on and off is used as the reference pattern, the variation may be determined, and only the contact having a small variation may be employed.
[0036]
【The invention's effect】
The invention of
[0038]
In particular, 2 Since the contacts are tracked while being limited between two output commands, the contact groups can be determined in a relatively short time without requiring an unnecessarily long time to determine the contact groups. In addition, since all the contacts between the two output commands are tracked, not only contacts in a series connection relationship but also contacts in a parallel connection relationship are tracked, and related contacts are reliably extracted. be able to.
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
Claim 5 The invention of
[0043]
[0044]
[0045]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a failure diagnosis apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 4 is a diagram showing an example in which the sequence program is described in mnemonic.
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the sequence program is described in a ladder diagram.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing a time chart of the operation example same as above.
FIG. 7 is an operation explanatory view showing an on / off change example of each contact in the same as above.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing an example of the number of times each contact is changed between on and off in the same as above.
[Explanation of symbols]
1 Failure diagnosis device
2 Sequencer
3 facilities
10 Reference pattern generator
11 Failure diagnosis means
12 Diagnostic criteria preparation means
13 Detection and recording means
14 Contact selection means
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000016399A JP3731423B2 (en) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000016399A JP3731423B2 (en) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001209415A JP2001209415A (en) | 2001-08-03 |
JP3731423B2 true JP3731423B2 (en) | 2006-01-05 |
Family
ID=18543537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000016399A Expired - Fee Related JP3731423B2 (en) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3731423B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101495754B1 (en) * | 2008-11-17 | 2015-02-25 | 주식회사 유디엠텍 | Analysis method of PLC code test |
JP5362148B1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-12-11 | 三菱電機株式会社 | Program analysis support device and control device |
JP5999007B2 (en) * | 2013-04-05 | 2016-09-28 | マツダ株式会社 | Equipment status monitoring device and monitoring method |
KR102145984B1 (en) * | 2018-01-10 | 2020-08-19 | 주식회사 서연이화 | Appratus and method for analyzing failure of automated system |
-
2000
- 2000-01-26 JP JP2000016399A patent/JP3731423B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001209415A (en) | 2001-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101178186B1 (en) | Method of alarming abnormal situation of plc based manufacturing system using plc signal pattern in pc based system | |
JP5021547B2 (en) | Automatic machine monitoring equipment | |
JP3731423B2 (en) | Method for creating reference pattern for failure diagnosis and failure diagnosis apparatus | |
JP3277247B2 (en) | Method for creating an abnormality diagnosis reference pattern in an automated equipment system and an automatic diagnosis apparatus using the reference pattern | |
US20170212798A1 (en) | Ladder program display device having automatic trace function for self-holding circuit of ladder program | |
KR102220138B1 (en) | Apparatus and method for detecting process abnormality according to analysis of control section temperature signal | |
JPH0577143A (en) | Failure diagnosis device for automated line | |
JPS63240602A (en) | Abnormality diagnosing device for sequence controller | |
CN113348415A (en) | Device state reproduction device, device state reproduction method, and device state reproduction program | |
JP2002024052A (en) | Error reproduction test method of computer peripheral equipment | |
US11893873B2 (en) | Information collection apparatus, computer-readable recording medium, and information collection method | |
KR102315228B1 (en) | Apparatus and method System managing data for controlling of Programmable Logic Controller | |
JPS594724B2 (en) | Koshiyou Shindan Houshiki | |
JP3309434B2 (en) | PC programming device | |
JPH08305417A (en) | Device and method for debugging sequence program | |
JP3018790B2 (en) | Programmable controller | |
JP2921228B2 (en) | Programmable controller | |
JP3428235B2 (en) | Self-monitoring device and self-monitoring method | |
JPH08171501A (en) | Firmware debugging method | |
JP3148771B2 (en) | Programmable controller | |
US20050038634A1 (en) | Method and device for multistage data processing, of a power generating station | |
JP2022141019A (en) | Operator operation diagnostic device, operator operation diagnostic method, and program | |
JP2967741B2 (en) | CPU compatibility test equipment | |
JPH01274206A (en) | Method for grouping sequence program control system monitor | |
JPH11338514A (en) | Programmable controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050315 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050516 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050920 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051003 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081021 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091021 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091021 Year of fee payment: 4 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091021 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101021 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101021 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111021 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111021 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121021 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |