JP4396067B2 - 状態記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産設備等の自動機において、自動機の状態を常時監視し、監視した状態をデータとして記録する状態記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
状態記録装置は、自動機の状態を常時監視し、監視した状態をデータとして記録する。この記録したデータを検討することにより、自動機の異常動作を検出し、設備停止があった場合の異常解析を効率良くすることができる。また、自動機の異常動作の兆候を事前に検出し、予知保全を効率良くすることができる。
【０００３】
状態記録装置の１例として、設備状態を複数のデジタル信号として監視し記録するロジック・アナライザがある。これは、被測定機器からの信号を入力し、デジタルデータとしてサンプリングし、記憶装置に記憶する。この場合、サンプリング周期ごとに状態を記憶装置に記憶するので、記憶装置の容量が小さいと常時監視ができず、常時監視するためには大容量の記憶装置が必要となるといった問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この問題点を解決する技術として、各信号の変化のみを記録することで、記憶容量を小さくする方法、あるいはサンプリングした各信号を文字列としてハフマン符号などのデータ圧縮技術を用いて圧縮し、記憶データ容量を小さくする方法がある。しかし、これらの記憶データ容量を小さくする汎用的手法は、圧縮効率が悪いため、記憶したデータは膨大なままである。したがって、即座に信号波形から異常解析すべき箇所を見つけるのは、非常に困難であった。
【０００５】
本発明は、記憶データ容量を大幅に小さくし、更に即座に異常解析すべき箇所を見つけることができる状態記憶装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の状態記録データを圧縮する際の問題点に鑑みてなされたものである。本発明においては、自動機は、多くはある周期動作を繰り返すことに着目した。本発明の状態記録装置は、規定の周期動作と類似許容範囲内では、規定周期動作があったことのみを記憶し、類似許容範囲外の周期動作のみ詳細状態を記憶する。これにより、記憶容量を大幅に小さくし、更に異常解析すべき箇所を即座に見つけることができるので、設備停止の異常解析及び予知保全を効率良くする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図１を用いて、状態記録装置の構成を説明する。
設備状態をモニタしたい生産設備の自動機１００に、状態記録装置１が接続される。自動機１００からの状態信号は、ネットワーク等を経由して状態記録装置１の信号入力部２に入力される。状態信号は、デジタル信号又はアナログ信号のいずれでも良い。
【０００８】
入力された状態信号は、サンプリング部３により単位時間ごとにサンプリングされ、時刻データ４と共に一時信号記憶部５に記憶される。なお、状態信号がアナログ信号である場合は、サンプリング部３においてデジタル信号に変換する。
一時信号記憶部５に記憶された内容は、周期動作検出部６により、規定周期動作テーブル７の内容と比較される。周期動作検出部６は、比較の結果に応じてスイッチ８を操作し、スイッチ８のオンにより、圧縮信号記憶部９に状態記憶がされる。
【０００９】
信号圧縮のための処理について具体的に説明する。
自動機の簡単なモデルを図２から図４に示す。図２は、自動機の構成を示し、図３は、その動作を示すシーケンシャル・ファンクション・チャートで、図４は、自動機の状態を示すタイムチャートである。
【００１０】
図２に、自動機の１例としてワーク供給部が示されている。
ワーク供給部は、ワーク搬送路１１の上を、ワーク１２が、ノック１３により移動されられる構成となっている。ノック１３の位置を検出するセンサーＩ１〜Ｉ４が配置される。なお、ノック１３は、シリンダにより駆動されるが、図示は省略している。
【００１１】
図２（Ａ）は、ノック１３が原位置にあり、ワーク搬送路１１上の図示位置にワーク１２が置かれた状態を示す。この状態は、図４における時点Ｔ００，Ｔ０６〜Ｔ０８，Ｔ１４〜Ｔ１６……に相当し、センサーＩ０がノック原位置を検出し、センサーＩ２がワーク搬送原位置を検出している。
（Ｂ）は、動作Ｑ１によりノック１３が動作端（入り端）に駆動された状態を示す。この状態は、図４における時点Ｔ０１〜Ｔ０２，Ｔ０９〜Ｔ１０，Ｔ１７〜Ｔ１８……に相当し、センサーＩ１がノック動作端を検出し、センサーＩ２がワーク搬送原位置を検出している。
【００１２】
（Ｃ）は、動作Ｑ３によりノック１３がワーク１２を前進端まで搬送した状態を示す。この状態は、図４における時点Ｔ０３〜Ｔ０４，Ｔ１１〜Ｔ１２，Ｔ２０〜Ｔ２１……に相当し、センサーＩ３がワーク搬送動作端を検出し、センサーＩ１がノック動作端を検出している。
（Ｄ）は、動作Ｑ０によりノック１３が搬送路１１から外れた位置（原位置）に戻された状態を示す。この状態は、図４における時点Ｔ０５，Ｔ１３，Ｔ２２……に相当し、センサーＩ０がノック原位置を検出し、センサーＩ３はワーク搬送動作端を検出している。
次に、（Ａ）に示すように、動作Ｑ２によりノック１３が搬送路１１の外側を通って後退し、ワーク搬送原位置に戻る。以後、図３に示すように、同様の動作が繰り返される。
【００１３】
後で説明する本実施形態の状態記録と比較するために、図５に、従来技術による状態記録の例を示す。図５は、図４に示した動作タイミングの状態信号を従来のデータ圧縮方法で記録した例を示し、自動機の状態変化があったときの時刻と状態を、記録している。
【００１４】
記憶内容を説明すると、開始時点Ｔ００では、センサーＩ０及びＩ１（以下「Ｉ０１」とする。）が状態−１（原位置）を、センサーＩ２及び３（以下「Ｉ２３」とする。）が状態−１を検出している。次の時点Ｔ０１で、センサーＩ０１が状態＋１に変化したことを検出し、更に、次の時点Ｔ０３で、センサーＩ２３が状態＋１に変化したことを検出する。以後も同様であるので重複する説明は省略する。
【００１５】
図４において、Ｔ００〜Ｔ０６の周期動作３００が、正常な周期動作（規定周期動作）として定義される。これと同様の出力動作をするＴ０８〜Ｔ１４、Ｔ２５〜Ｔ３１の周期動作３０１，３０３も同様に規定周期動作となる。Ｔ１６〜Ｔ２３の動作３０２は、Ｔ１８〜Ｔ２０の時間が異常に増えているため、規定周期動作の許容外となる。
以上説明したように、従来の方法においては、状態変換があったときの時刻と状態がすべて記録されている。
【００１６】
本実施形態においては、自動機１００の正常な周期動作３００，３０１，３０３を、規定周期動作テーブル７にあらかじめ規定しておく。
図６は、規定周期動作テーブル７の内容を示す。
図６の時刻Ｃ００〜Ｃ０６は、図５の時刻Ｔ００〜Ｔ０６に対応する。
【００１７】
自動機１００が動作を開始し、状態信号が信号入力部２に入力されてくると、サンプリング部３はデータのサンプリングを行い、状態信号を現在の時刻データ４と共に一時信号記憶部５に一時記憶する。
【００１８】
周期動作検出部６は、一時信号記憶部５に記憶された内容を規定周期動作テーブル７の内容と比較する。周期動作検出部６は、比較を終了すると、スイッチ８をオンとして、圧縮信号記憶部９に、比較の結果に応じた状態信号を記憶する。
【００１９】
図７は、図４に示した例における圧縮信号記憶部９の記憶内容を示す。
図４の例では、規定周期動作全体の時間を基準に比較すると、周期動作３００は、規定周期動作テーブル７に記憶された内容とほぼ同様である。この場合は、周期動作検出部６は、圧縮信号記憶部９に、規定周期動作の開始時刻Ｔ００と、モードとして正常な動作を表す“１”を記憶する。動作３０１も同様であり、時刻Ｔ０８とモード１のみが記憶される。
【００２０】
次に、周期動作３０２は、規定周期動作の許容範囲外なので、周期動作検出部６は、規定周期動作外と判断し、図７に示すように、モード列に、許容範囲外を表す“０”をセットし、開始時点Ｔ１６〜終了時点Ｔ２３まで、状態変化が生じる度に詳細のデータを記憶する。続く動作３０３は、規定周期動作とほぼ同様であるので、時刻Ｔ２５とモード１が記録される。
【００２１】
図５と図７を比較すると明らかなように、本実施形態による図７のデータ量は、従来の図５のデータ量よりも少なくなる。なお、実際の自動機１００では、信号数が本例よりはるかに多く、また規定周期動作の許容範囲外になることは少ない。このため、データ量は、図５、図７の比較よりも大幅に圧縮することができる。
【００２２】
自動機１００では、規定周期動作以外の動作として、不良排出、異常停止、更には自動段取り等の動作等もある。このような状況に備えて、規定周期動作テーブル７に複数の圧縮モードを用意することが有効である。
図８は、規定周期動作テーブル７の別の例を示す。図示の例では、モード１として正常な周期動作、モード２として不良排出の周期動作、モード３として段取りの周期動作を記憶している。
【００２３】
図９は、図８の規定周期動作テーブル７を使用した場合の圧縮信号記憶部９の記憶内容を示す。
図９の内容は、Ｔ００〜Ｔ２３までは前述の図７の例と同様である。続いて、時点Ｔ２５から不良排出の周期動作が実行されると、開始時点Ｔ２５と共にモード２が記憶される。その後、正常な周期動作として開始時点Ｔ３３とモード１が記憶され、段取りの周期動作として時点Ｔ４０とモード３が記憶される。
【００２４】
さらに、圧縮率を向上させる方法として、同様のモードが連続する場合、同じ周期動作の周期回数のみを記憶させることができる。
図１０に示す例では、同じモードが連続した場合、「センサー」の列に連続した回数が記録される。
【００２５】
以上説明した例によれば、規定周期動作の場合は開始時刻、更には動作の回数が記憶されるだけであるので、圧縮信号記憶部９に記憶されるデータ量を小さくすることができる。これと共に、規定周期動作の許容範囲から外れた場合は、詳細な状態信号が記憶されるので、異常解析すべき箇所をすばやく見つけることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した状態記録装置の構成を示す図である。
【図２】自動機のモデルを示す図である。
【図３】図２の自動機の操作を示すシーケンシャル・ファンクション・チャートである。
【図４】図２の自動機の状態を示すタイムチャートである。
【図５】図４の動作を従来の方法でデータ圧縮して作成した状態信号を示す図である。
【図６】図１の規定周期動作テーブルの内容を示す図である。
【図７】図６の規定周期動作テーブルを使用した場合の圧縮信号記憶部に記憶された内容を示す図である。
【図８】図６の規定周期動作テーブルの別の例を示す図である。
【図９】図８の規定周期動作テーブルを使用した場合の圧縮信号記憶部の記憶内容を示す図である。
【図１０】図６の規定周期動作テーブルの更に別の例を示す図である。
【符号の説明】
１００…自動機
１…状態記録装置
２…信号入力部
３…サンプリング部
４…時刻データ
５…一時信号記憶部
６…周期動作検出部
７…規定周期動作テーブル
８…スイッチ
９…圧縮信号記憶部
１１…ワーク搬送路
１２…ワーク
１３…ノック

Claims (3)

1. 自動機からの状態信号が入力される入力部と、
   前記自動機が正常な周期動作をするタイミングを規定した規定周期動作テーブルと、
   圧縮信号記憶部と、
   前記状態信号の内容と前記規定周期動作テーブルの内容とを比較し、両者が一致したときは前記圧縮信号記憶部に、規定動作が行われたことを記憶させ、不一致のときは前記圧縮記憶部に、前記状態信号の詳細を記憶させる周期動作検出部と、
   を具備することを特徴とする状態記録装置。
2. 前記状態信号をサンプリングするサンプリング部と、
   サンプリングした信号を現在時刻と共に記憶する一時信号記憶部とを更に具備し、
   前記周期動作検出部は、前記一時信号記憶部に記憶した内容と前記規定周期動作テーブルの内容とを比較する請求項１に記載された状態記録装置。
3. 前記規定周期動作テーブルは、複数の周期動作を記憶する請求項１又は２に記載された状態記録装置。

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