JP4912926B2 - 工程異常条件自動抽出方法 - Google Patents

Description

本発明は、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）によって機械を制御する各制御工程ごとの異常を自動抽出する工程異常条件自動抽出方法に関するものである。

従来から、プログラマブルコントローラは溶接機などの各種加工ないし工作機械の制御に広く採用されている。そして、従来のプログラマブルコントローラでは各種機械の動作を制御する工程に異常が発生した場合、その原因を究明する必要がある。

一方では、従来のプログラマブルコントローラでは制御工程の異常等の検査ないし検出項目が多いことから、その原因究明を容易にすべく、工程異常発生時にはその異常発生メッセージとその異常発生を検出した例えばリレーの番号等を表示し、作業者の異常発生の原因究明を支援するもの等が提案されている。（特許文献１参照）。

しかしながら、プログラマブルコントローラによる制御工程は一般には複雑多岐にわたるため、各制御工程ごとに異常発生か否かを検査することは時間もかかりまた熟練した技術を要するなど難しく、また、その異常発生したか否かの判定目安のための判定条件を作業者側で設定することも容易ではなく煩わしい作業である。
特開平０９−１７９６０７号公報

本発明では制御工程ごとの工程異常条件を自動抽出可能とし制御工程が複雑多岐にわたっても各制御工程ごとの異常発生を容易に時間がかからずまた熟練した技術を要することなく検出可能とすることである。

本発明による工程異常条件自動抽出方法は、一連の動作を複数の工程で行う機械の状態をセンサにより検知し、その検知に基づいて前記機械を制御するプログラマブルコントローラと、
このプログラマブルコントローラから前記機械における一連の動作の制御状態に関するデータが送信されるパーソナルコンピュータと、を備え、
前記パーソナルコンピュータは、その表示画面に前記機械の状態を診断するための診断表ウインドウを表示し、
前記パーソナルコンピュータは、
前記診断表ウインドウに、前記機械の一連の動作に対応した複数の工程名と、各工程名ごとにその工程の実施に要する工程実施時間に対する一定の許容時間範囲とを表示すると共に、各工程ごとに対応して、前記プログラマブルコントローラから送信されるデータに従い、前記工程実施時間が前記一定の許容時間範囲を超えた場合には異常として、その超えた原因を工程ごとに予め定めたコメントとしてコメント表示箇所に表示する制御を行う、ことを特徴とするものである。

本発明によると、プログラマブルコントローラによる制御工程が複雑多岐にわたっても、各制御工程ごとに工程実施時間が自動定義される一方、その工程実施時間が許容時間範囲外か否かを管理したりあるいはこの工程での異常条件を設定することのみで作業者は、異常内容を知ることができるようになる結果、作業者は工程異常の発生箇所等を効率的にモニタやメンテナンスを実施することが可能となる。

本発明によれば、プログラマブルコントローラによる機械の制御において工程ごとの工程異常を自動抽出することができるので、工程異常が発生した回路等を効率的に発見して所要の対策を講じることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る工程異常条件自動抽出方式を説明する。図１は、プログラマブルコントローラを用いた搬送機械の制御システムの概略構成を示す。制御システム１０は、制御対象の一例としての搬送機械１２と、搬送機械１２をシーケンス制御するプログラマブルコントローラ１４と、プログラマブルコントローラ１４に制御指令等を与えたりするパーソナルコンピュータ１６などから構成されている。

搬送機械１２は、アームやチャック等の当該搬送機械１２の搬送要素を駆動するための複数のアクチュエータ１８と、搬送機械１２の動作状態を検知するための複数のセンサ２０とを備えている。搬送機械１２のアクチュエータ１８およびセンサ２０には、電源（図示略）が供給されている。プログラマブルコントローラ１４は、Ｉ／Ｏ制御回路２２、ＣＰＵ２４、通信Ｉ／Ｆ２６、ＲＯＭ２８、ＲＡＭ３０、タイマ３２、などから構成されている。

Ｉ／Ｏ制御回路２２は、ＣＰＵ２４と搬送機械１２との間の信号のやりとりを仲介し、ＣＰＵ２４の出力信号を搬送機械１２のアクチュエータ１８へ出力すると共に、搬送機械１２のセンサ２０の検出信号を入力してＣＰＵ２４へ転送する。

ＣＰＵ２４は搬送機械１２およびプログラマブルコントローラ１４の各種制御を実行し、Ｉ／Ｏ制御回路２２，通信Ｉ／Ｆ２６，ＲＯＭ２８，ＲＡＭ３０、タイマ３２などの動作を制御する。

通信Ｉ／Ｆ２６は、ＣＰＵ２４とパーソナルコンピュータ１６との間のデータのやりとりを仲介し、ＣＰＵ２４の出力信号をパーソナルコンピュータ１６へ出力すると共に、パーソナルコンピュータ１６からの指示命令をＣＰＵ２４へ転送する。通信Ｉ／Ｆ２６とパーソナルコンピュータ１６とは専用の通信ケーブルを介して接続されている。

ＲＯＭ２８には、ＣＰＵ２４が各種制御を実行するための各種の動作プログラムが記憶されている。

ＲＡＭ３０には、ＣＰＵ２４が各種制御を実行する際にＲＯＭ２８から読み出されたデータ、ＣＰＵ２４が各種制御を実行する際に生成したデータ、搬送機械１２の制御中に発生する各種データなどが一時的に格納される。

タイマ３２は工程実施時間を計測するために用いるものでありＣＰＵ２４により駆動制御されるようになっている。

そして、プログラマブルコントローラ１４は、パーソナルコンピュータ１６から転送されてくる指示命令に従い、搬送機械１２の各アクチュエータ１８への電源の供給を制御することで搬送機械１２の動作を制御すると共に、搬送機械１２の各センサ２０の検出信号に基づいて搬送機械１２の設備状態を検出し、その設備状態をパーソナルコンピュータ１６に通知する。

パーソナルコンピュータ１６は、プログラマブルコントローラ１４とは例えばＲＳ２３２Ｃによって接続されている。パーソナルコンピュータ１６は、ＣＲＴや液晶表示器等によるグラフィック表示が可能であり、キーボード１６ａと、カーソル操作を行なうためのマウス１６ｂとを備えている。パーソナルコンピュータ１６とプログラマブルコントローラ１４との間の通信はＲＳ２３２Ｃに限定されず、ＲＳ４２２、イーサネット（登録商標）等によって通信してもよい。

上記通信によって、アクチュエータ１８、センサ２０等の作動状態を表すデータが、プログラマブルコントローラ１４からパーソナルコンピュータ１６に送信される。

図２に上記プログラマブルコントローラ１４によって制御される搬送機械１２を説明する。この搬送機械１２は、ワークピース４４を搬送する機械であり、テーブル３３上にステージ３４が立設され、そのステージ３４に水平方向に伸縮自在の水平アーム３６を装着すると共に、水平アーム３６先端に固定部材３８を装着している。そして固定部材３８下端に垂直方向に伸縮自在の垂直アーム４０を装着し、垂直アーム４０にチャック４２を固定して構成されている。なお、搬送機械１２を動作させるための各種アクチュエータ１８や、搬送機械１２の動作状態を検知するための各種センサ２０や、プログラマブルコントローラ１４等の図示は説明の簡略のために略している。

図３を参照してチャック４２を（ａ）（ｂ）（ａ）（ｄ）（ｅ）の順に降下、上昇、移動制御することによりテーブル３３上のワークピース４４を位置Ｘから位置Ｙに搬送する搬送機械１２の動作を説明する。

工程Ｓ１でチャック４２の原点位置（ａ）を確認する。

工程Ｓ２でチャック４２を原点位置（ａ）から位置（ｂ）に降下させ、その降下した位置（ｂ）でチャック４２を閉じてワークピース４４をつかむ。

工程Ｓ３でチャック４２を閉じた状態で原点位置（ａ）にまで上昇させる。

工程Ｓ４でチャック４２を閉じた状態で原点位置（ａ）から位置（ｄ）にまで水平移動させる。

工程Ｓ５でチャック４２を閉じた状態で位置（ｄ）から位置（ｅ）に降下させ、その降下した位置（ｅ）でチャック４２を開いてワークピース４４をテーブル３３上に置く。

工程Ｓ６でチャック４２を位置（ｅ）から位置（ａ）に復帰させる。

プログラマブルコントローラ１４は以上の工程Ｓ１−Ｓ６を実施する工程歩進型プログラムがＲＡＭ３０に記憶されている。

図４（ａ）（ｂ）を参照してパーソナルコンピュータ１６の表示画面５０を説明する。図４（ａ）に示す表示画面５０には上記図２で示す搬送機械１２が表示されており、図４（ｂ）には上記表示画面５０上に搬送機械の異常状態を診断するための診断表ウインドウ５２が呼び出されて表示されている。図５はその診断表ウインドウ５２を拡大して示す。図５を参照して上記診断表ウインドウ５２における表示を説明すると、「工程Ｎｏ」．には上記工程Ｓ１−Ｓ６の番号が記入され、「診断条件」は「時間超」、「時間短」、「異常条件」が記入され、「異常内容」にはコメントが記入される。

この診断表を作成表示するうえで、パーソナルコンピュータ１６は、プログラマブルコントローラ１４によって搬送機械１２を制御し、その制御における各制御工程Ｓ１−Ｓ６ごとにその工程Ｓ１−Ｓ６の実施に要する工程実施時間（定義工程実施時間）を定義する。定義工程実施時間は、搬送機械１２のハードウェア性能に応じて定義することができる。この定義工程実施時間は自動的に定義されるようになっている。例えば、実際の工程を実施する前にティーチング工程を実施する。この場合、搬送機械１２を制御するモータや、アーム１６，４０の伸縮距離、チャック４２の降下、上昇、移動距離等により様々な態様があるが、このティーチング工程の１回ないし複数回の実施により各工程Ｓ２−Ｓ６の例えば平均の工程実施時間がタイマ３２により計測され、その計測結果がＲＡＭ３０に記憶される。工程Ｓ２は０．８秒、工程Ｓ３は１．０秒、工程Ｓ４は１．８秒、工程Ｓ５は０．８秒、工程Ｓ６は２．８秒である。

このＲＡＭ３０に記憶されている定義工程実施時間に対して設定した許容時間範囲に対して各工程Ｓ２−Ｓ６における実際の工程の実施に要した時間である実工程実施時間が上記許容時間範囲外である「時間超」となる時間、「時間短」となる時間が設定される。この設定は各工程毎に工程実施許容誤差時間をＲＡＭ３０内に設定しておき、実工程実施時間と演算時その結果を「時間超」「時間短」へ自動設定される。また、この設定は作業者により行うこともできる。

各工程Ｓ２−Ｓ６において実際の工程を実施した場合に要した実工程実施時間の「時間超」は例えば１．０秒、１．２秒、２．０秒、１．０秒、３．２秒であり、工程Ｓ２−Ｓ６での「時間短」は例えば０．６秒、０．８秒、１．６秒、０．６秒、２．４秒である。

そして、工程Ｓ１はチャック４２の原点位置（ａ）を確認する工程であるので、診断条件における「時間超」、「時間短」は記入されず、「異常条件」はチャック４２が原点位置センサオンであることが正常状態であり、異常条件としてチャック原点位置センサオフの信号を記入表示する。「センサオン」とは例えばチャック４２が原点位置に存在することをセンサの一例である近接センサが検出して一定レベル以上のセンサ信号を出力する状態であり、「センサオフ」とは、その近接センサが、チャック４２が原点位置に存在しないため当該チャック４２を検出できず一定レベル以下のセンサ信号を出力する状態と定義することができる。

また「異常内容」についてはチャック４２が原点位置に存在しない場合は「センサオフ」の信号を受けて「チャックが原点位置（ａ）に存在しない」とコメント記入表示する。これらコメントは予めプログラマブルコントローラ１４のＲＡＭ３０等に保存記憶させておき、ＣＰＵ２４は「センサオン」、「センサオフ」によりこれらコメントをパーソナルコンピュータ１６に送信することができるようになっている。以下の工程でもこれらコメントの送信は同様である。

工程Ｓ２ではチャック４２を原点位置（ａ）から位置（ｂ）に降下させ、その降下した位置（ｂ）でチャック４２を閉じてワークピース４４をつかむ工程であり、その工程Ｓ２での定義工程実施時間は０．８秒が通常動作に要する時間であり、「時間超」は１．０秒以上の場合、「時間短」は０．６秒以下の場合である。チャック４２が原点位置（ａ）から位置（ｂ）に降下するまでの実工程実施時間が１．０秒以上かかった場合ではチャック４２の降下速度が遅すぎ、また、チャック４２が原点位置（ａ）から位置（ｂ）に降下するまでに実工程実施時間が０．６秒以下であれば、降下速度が速すぎるので、チャック４２を降下させるモータやその回路等に異常があったりする。

この工程では、特に「異常条件」がないので記入表示しない。また、「異常内容」は許容時間範囲外であれば、例えばその原因が昇降モータ異常であれば「昇降モータ異常」とのコメントを記入表示する。この場合、複数種類のセンサをそれぞれ対応する箇所に設定することにより、センサの種類ごとに異常内容に応じて例えば「昇降モータ過熱異常」、「昇降モータ断線異常」、「昇降モータ過電圧異常」、「垂直アーム異常」等のコメントを記入表示してもよい。

工程Ｓ３ではチャック４２を原点位置（ａ）にまで上昇させる工程であるので、定義工程実施時間は１．０秒であり、「時間超」は１．２秒以上の場合、「時間短」は０．８秒以下の場合である。チャック４２が位置（ｂ）から位置（ａ）に上昇するまでに実工程実施時間が１．２秒以上かかった場合ではチャック４２の上昇速度が遅すぎ、また、０．８秒以下であれば、上昇速度が速すぎるので、チャック４２を上昇させる昇降モータやその回路等に異常があったりする。この工程での「異常条件」は、例えばチャックしたワークピースが何らかの原因で落下した場合であり、ワークピースセンサオフの信号を記入表示する。また、「異常内容」は許容時間範囲外であれば、例えば「昇降モータ異常」と記入表示し、「異常条件」が発生したら例えば「ワークピース落下」と記入表示する。この場合も、複数種類のセンサをそれぞれ対応する箇所に設定することにより、センサの種類ごとに工程Ｓ２と同様に異常内容に対応して例えば「昇降モータ過熱異常」、「昇降モータ断線異常」、「昇降モータ過電圧異常」、「垂直アーム異常」、「チャック失敗、ワークピース落下」等のコメントを記入表示してもよい。

工程Ｓ４ではチャック４２を原点位置（ａ）から位置（ｄ）にまで水平移動させる工程であるので、定義工程実施時間は１．８秒であり、「時間超」は２．０秒以上の場合、「時間短」は１．６秒以下の場合である。チャック４２が位置（ａ）から位置（ｄ）に移動するまでに時間が２．０秒以上かかった場合ではチャック４２の移動速度が遅すぎ、また、１．６秒以下であれば、移動速度が速すぎるので、チャック４２を移動させるモータやその回路等に異常があったりする。この工程での「異常条件」は、Ｓ３と同様にチャックしたワークピースの落下であり、ワークピースセンサオフの信号を記入表示する。また、「異常内容」は許容時間範囲外であれば、例えば「移動モータ異常」と記入表示し、「異常条件」が発生したら「ワークピース落下」と記入表示する。この場合も、複数種類のセンサをそれぞれ対応する箇所に設定することにより、センサの種類ごとに「移動モータ過熱異常」、「移動モータ断線異常」、「移動モータ過電圧異常」、「垂直アーム異常」、「チャック失敗、ワークピース落下」等のコメントを記入表示してもよい。

工程Ｓ５ではチャック４２を位置（ｄ）から位置（ｅ）に降下させ、その降下した位置（ｅ）でチャック４２を開いてワークピース４４をテーブル３３上に置く工程であるので、定義工程実施時間は０．８秒であり、「時間超」は１．０秒以上の場合、「時間短」は０．６秒以下の場合である。チャック４２が位置（ｂ）から位置（ａ）に降下するまでに時間が１．０秒以上かかった場合ではチャック４２の降下速度が遅すぎ、０．６秒以下であれば、降下速度が速すぎるので、昇降モータやその回路等に異常があったりする。この工程で、特に「異常条件」を設定しないので空欄とする。また、「異常内容」は許容時間範囲外であれば、例えば「昇降モータ異常」と記入表示する。

工程Ｓ６ではチャック４２を位置（ｅ）から位置（ａ）に復帰させる工程であるので、定義工程実施時間は２．８秒であり、「時間超」は３．２秒以上の場合、「時間短」は２．４秒以下の場合である。チャック４２が位置（ｅ）から位置（ａ）に復帰するまでに実工程実施時間が３．２秒以上かかった場合ではチャック４２速度が遅すぎ、２．４秒以下であれば、チャック４２速度が速すぎるので、昇降モータ、移動モータやその回路等に異常があったりする。この工程でも「異常条件」を設定しないので空欄とする。また、「異常内容」は許容時間範囲外であれば、例えば「昇降モータ異常」「移動モータ異常」等と記入表示する。

以上説明したように本実施の形態では、プログラマブルコントローラによる機械の制御において工程ごとの工程異常を自動抽出すると共に診断表の表示から工程異常が配設した回路やその異常原因、等を効率的に発見して所要の対策を講じることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る工程異常条件自動抽出方式を実施するプログラマブルコントローラとパーソナルコンピュータと搬送機械との概略を示す図である。 図２は上記プログラマブルコントローラによって制御される搬送機械の概略を示す図である。 図３はプログラマブルコントローラによる工程を示す図である。 図４（ａ）はパーソナルコンピュータの搬送機械の表示画面例を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の表示画面に診断表ウインドウが呼び出し表示されている表示画面例を示す図である。 図５は図４（ｂ）の表示画面に呼び出した診断表ウインドウの詳細を示す図である。

符号の説明

１２ 搬送機械
１４ プログラマブルコントローラ
１６ パーソナルコンピュータ

Claims (1)

1. 一連の動作を複数の工程で行う機械の状態をセンサにより検知し、その検知に基づいて前記機械を制御するプログラマブルコントローラと、
   このプログラマブルコントローラから前記機械における一連の動作の制御状態に関するデータが送信されるパーソナルコンピュータと、を備え、
   前記パーソナルコンピュータは、その表示画面に前記機械の状態を診断するための診断表ウインドウを表示し、
   前記パーソナルコンピュータは、
   前記診断表ウインドウに、前記機械の一連の動作に対応した複数の工程名と、各工程名ごとにその工程の実施に要する工程実施時間に対する一定の許容時間範囲とを表示すると共に、各工程ごとに対応して、前記プログラマブルコントローラから送信されるデータに従い、前記工程実施時間が前記一定の許容時間範囲を超えた場合には異常として、その超えた原因を工程ごとに予め定めたコメントとしてコメント表示箇所に表示する制御を行う、ことを特徴とする工程異常条件自動抽出方法。

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