JPH03242709A - 製造設備の故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば鉄鋼業における熱間圧延鋼材の製造ライ
ンに用いられる各種の製造設備の故障をオンラインで検
出し、その故障原因を推定する設備の故障診断装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

近時の大規模な製造業における製造設備、例えば鉄鋼業
における熱間圧延鋼材製造ラインの製造設備は高度に自
動化・コンピユータ化されている。

このため、装置を構成する一つの部品故障あるいは一つ
の検出端の誤動作によっても製造ライン全体の休止に結
びつき、故障箇所の特定と故障原因の推定作業は益々複
雑になって、故障復旧に多大な時間を必要とすることも
稀ではない。また、大規模な製造設備においては一つの
故障発生事象が一つの原因に基づ゛くとは限らず、複数
の発生事象が重なりあう場合がある。従来、このような
場合は熟練技術者の経験と勘により故障原因を把握して
いるが、操業、装置の構造、整備等のあらゆる面の技術
に詳しい熟練技術者は一朝一夕には育戒できないのが現
実である。

このような問題点を解決する手段として、特開昭６０−
３５２９０号公報に原子力発電プラントにおけるスクラ
ム原因判定装置が提供されている。この手段の特徴はス
クラムの要因とプラントの状態を予め経験的に予測・蓄
積しておいたデータベースと実際のスクラム人力情報を
比較し、スクラムの原因を推論することにある。しかし
ながら、この手段では、故障原因の究明に必要な全ての
故障発生現象について推論を行わねばならず、多大な記
憶容量が必要で応答時間が遅い難点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は大規模な製造工程の設備の故障原因をオンライ
ンで且つ短時間で精度よく把握する設備故障診断装置の
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図は本発明装置を適用する製造工程の設備全体の構
成を示し、矢印Ａ方向の製造工程に沿って複数の製造設
備１ａ、ｌｂ、・・・・・・Ｉｇ（以下単に設備と言う
〉が配列されている。この設備とは例えば鋼材圧延工程
における、粗圧延機、中間圧延機、仕上圧延機、鋸断機
等である。また、前記各設備は複数の駆動単位装置１１
ａ、ｌｌｂ、・・・・・・１ｉｅ（以下、単に単位装置
と言う〉から構成されている。この単位装置は圧延工程
では、ミル駆動モータ、圧下スクリュー、サイドガイド
、移送テーブル等の駆動系の装置に該当する。更にこの
各単位装置は複数の機械または電機部品等の要素機器１
２ａ、１２ｂ、・・・・・・１２ｄから形成されており
、例えばモータ、サイリスクレオナード、リミットスイ
ッチ、回転検出器等の構成部品である。本発明が対象と
する故障診断装置は前記の要素機器毎に故障機器を特定
し、故障原因を推定するものである。プロセスコンピュ
ータ２は前記各設備１ａ、ｌｂ、・・・・・・Ｉｇに対
する稼働指示と操業データの授受を行うためのもので、
データの授受は共通信号伝送路３および各設備毎に設け
られたコントローラ４ａ、４ｂ、・・・・・・４ｇを介
して入出力される。

本発明故障診断装置５は前記共通信号伝送路３とデータ
授受可能に接続されており、その詳細を第２図に示す。

図において、５ａは前記各要素機器の作動開始と作動終
了信号を検出する状態検出手段である。例えば、要素機
器の機械的な作動はりごットスイッチまたは光電系の検
出器等により、電気信号に変換し、前記共通信号伝送路
３を介して故障診断装置５に伝送することができるので
、故障診断装置５内の予め前述の電気信号に対応するよ
うに定められたデータが状態検出手段となる。

５ｂは時間測定手段であり、前記状態検出手段５ａによ
って検出された信号により、要素機器自体の作動開始か
ら作動終了まで、または要素機器間の状態の移り変わり
に要した遷移実績時間を測定する。５ｃは前記各要素機
器および要素機器間の遷移標準時間を予め定めた記憶手
段である。比較手段５ｄは前記の遷移実績時間と遷移標
準時間を比較するための比較回路である。５ｅは判断手
段であり、前記比較手段５ｄによって遷移時間が比較さ
れた結果、遷移標準時間よりも遷移実績時間が短い場合
は正常なシーケンスで推移したと判断し、遷移標準時間
よりも遷移実績時間が長い場合は、当該要素機器自体も
しくは要素機器間に故障が存在したことを意味する。５
ｆは原因推定マトリクスであり、前記要素機器毎に予め
故障項目と原因との関係をマトリクス化されており、推
定は推定手段５ｇによって行われる。５ｈは推定された
故障原因を表示する表示手段である。

〔作用・実施例〕

本発明装置の作用を実施例に基づき詳述する。

第３図（萄は鋼材熱間圧延工程における鋸断機の設備配
置を示し、以下この鋸断機を本発明で言う製造設備の代
表例として説明する。搬送テーブル６には複数個の搬送
ローラ６ａが圧延鋼材７の搬送方向に配設備され、丸鋸
８は油圧機構を介し、搬送方向と直交する方向に前後進
自在に設けられている。受はクランプ９ａと寄せクラン
プ９ｂは切断時に圧延鋼材７を両側から挟持するための
もので、寄せクランプ９ｂは圧延鋼材７が到着後に搬送
テーブル６の上面に上昇し、圧延材方向に前進して把持
する。ダンパー１０は圧延鋼材７の長さ方向端部（クロ
ップ）７ａを切断後に収納する開閉扉である。本発明に
おける要素機器はこの鋸断機の場合には、上記の搬送ロ
ーラ５ａ、丸鋸８゜クランプ９ａ、ダンパーｌＯおよび
図示を省略している丸鋸８の油圧機構やローラ６ａ、ク
ランプ９ａ、９ｂ等に附属するリミットスイッチ等を意
味する。

第３図中）は切断開始から完了まで、予めプログラムさ
れた稼動指令に従ってシーケンス制御される要素機器の
作動ステップをブロック図で示したものである。即ち圧
延鋼材７が所定の切断位置に到着したことをＨＭＤ等の
検出器が検出すると、これが作動開始信号として受はク
ランプ９ａ、寄せクランプ９ｂ、ダンパー１０に伝えら
れ、ダンパーｌＯの開扉、受はクランプ９ａの鋼材方向
への前進および寄せクランプ９ｂの上昇が同時に進行し
、所定の停止位置に到達したことをリミットスイッチが
停止信号として確認後、続いて寄せクランプ９ｂはこの
停止信号を作動開始信号として受は取り、前進を開始す
る。以下、同様なシーケンスによって丸鋸の前進・切断
、切断後の丸鋸後退・両クランプ後退、ダンパー閉扉、
寄せクランプ下降を経て作動完了となる。

第３図（Ｃ）は前記した寄せクランプ９ｂの前進工程に
おける前後のシーケンスを更に詳細に説明した図である
。図において、受はクランプ前進終了と寄せクランプ上
昇終了信号を受けて論理演算回路Ｐ、（ＡＮＤ）は寄せ
クランプ前進信号を出力し、寄せクランプが所定の前進
位置に到達するとリミットスイッチがＯＮ、同時にロー
ラの回転停止の信号を受けたら次の論理演算回路Ｐ、（
ＡＮＤ）は丸鋸の前進・切断開始信号を出力する。この
ように一つの要素機器の作動開始と終了はその前後に設
けられた論理演算回路で把握され、同時に論理演算回路
間に要した実績時間は故障診断装置５内に要素機器の機
械的な作動に対応するよう予め定められたデータの変化
等による時間測定手段により遷移実績時間として把握さ
れる。また論理演算回路間の標準時間は遷移標準時間（
Ｔ、）として予め記憶手段に設定しである。

第３図（ｄ）は前記第３図（Ｃ）の場合の前記遷移実績
時間と遷移標準時間（Ｔ、〉とを比較する比較手段５ｄ
および比較結果に基づき故障の要素機器を特定する判断
手段５ｅとをアルゴリズムで示したものである。このア
ルゴリズムの比較・判断例を以下に説明する。

論理演算回路Ｐ、の信号出力後にタイムカウントを開始
し、カウント値が遷移標準時間（Ｔ、）を経過（タイム
・アップ）すると、寄せクランプの前進リミットスイッ
チがＯＮＬ、ているかどうか及び、搬送ローラが停止し
ているかどうかを確認する。同リミットスイッチがＯＮ
で、且つ搬送ローラが停止しておればシーケンスは正常
と判断されて切断が開始される。仮に、前選り逅ットス
イッチがＯＦＦの状態であれば、引続き一定時間のタイ
ムカウントを開始し、タイム・アップ後に再度前進リミ
ットスイッチの０Ｎ−ＯＦＦを確認する。

その結果、前進リミットスイッチがＯＮＬ、ていなけれ
ば前進リミットスイッチが不良、同リミットスイッチは
ＯＮであれば寄せクランプの前進油圧系が不良であると
判断する。

以上の過程で故障の要素機器が特定できたわけであるが
、次に故障原因を推定する推定手段について説明する。

各要素機器毎には予め、第４図に示す原因推定マトリク
スが知識データベースとして作成されている。同マトリ
クスの横列は現象項目Ａ、・・・・・・Ａ　ｐ、縦列に
は故障原因Ｃ８・・・・・・Ｃ１が配列され、Ｂ□は現
象項目Ａ、と故障原因Ｃ１との因果関係の確からしさを
示す、このマトリクスに基づく「積和」即ち、ΣＢ　ｉ
　Ｉ　Ｘ　Ａ　ｊ＝　Ｆ五として推定原因Ｆ、・・・・
・・Ｆ、を把握することができる。

前述の鋸断機の場合では各要素機器の故障現象と原因と
の関係は比較的単純であるが、鋼材圧延工程における製
造設備が例えば圧延機であって、単位装置がミル駆動モ
ータ、サイリスタレオナード及び付帯品等の場合、約３
０種の現象項目と約１０種の原因（要素機器）からなる
マトリクスとなる。第１表はそのマトリクスの一部分の
みを示したものであり、例えば、サイリスタレオナード
に過電流と過負荷の二つの現象が現れた場合、この現象
項目に対応する原因項目の発生確率（Ｆｉ因である確率
が最も高いことになる。

第１表 求められた推定原因は、ＣＲＴ等の表示手段によって前
記マトリクスの原因項目を表示し、整備技術者はこの表
示に基づき実際の設備を点検・修理する。

〔発明の効果〕

本発明装置によると大規模な製造ラインにおける各種製
造設備の故障をオンラインで検出し、その原因を迅速に
把握できるので設備休止時間の短縮、点検要因の省力化
、修繕費用の削減等の効果を奏する。また、本発明装置
は小型の計算機規模で対応できるので設備費用は小なく
てすみ、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を適用する製造設備の概要説明図、
第２図は本発明装置の構成を示すブロック図、第３図（
ａ）は本発明装置を鋸断装置に適用する実施例の説明図
、 第３図（ハ）は鋸断装置の作動工程を示すブロック図、
第３図（Ｃ）は鋸断装置の作動シーケンスの一例を示す
略図、第３図（イ）は第３図（Ｃ）を更に詳細に説明し
た故障判断手段のブロック図、第４図は原因推定マトリ
クスの説明図である。 ｌａ、　ｌｂ、　・・・・・・Ｉｇ　：製造設備、　ｌ
ｌａ、　Ｉｌｂ、　’・””ｌｉｅ　：単位装置、　１
２ａ、　１２ｂ、　−１２ｄ　：要素機器、　２：プロ
セスコンピュータ、　３：共通信号伝送路、　４ａ１４
ｂ＋　・・・・・・４ｇ：コントローラ、５：故障診断
装置、　５ａ：状態検出手段、５ｂ：時間測定手段、　
５Ｃ：記憶手段。 ５ｄ：比較手段、　５ｅ：判断手段、　５ｆ：原因推定
マトリクス、　５ｇ：推定手段、　５ｈ：表示手段。 出　願　人　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の要素機器から形成された駆動単位装置が予め
   プログラムされた稼動指令に従ってシーケンス制御され
   る製造設備の故障診断装置において、前記各要素機器の
   作動開始と作動終了信号を検出する検出手段と、該検出
   信号から前記要素機器もしくは要素機器間の遷移実績時
   間を測定する時間測定手段と、前記各要素機器および要
   素機器間の遷移標準時間を予め定めた記憶手段と、前記
   遷移実績時間と遷移標準時間とを比較する比較手段と、
   該比較結果に基づき故障の要素機器を特定する判断手段
   と、前記各要素機器毎に予め作成しておいた原因推定マ
   トリクスにより故障原因を推定する推定手段および推定
   結果を表示する表示手段とからなることを特徴とする製
   造設備の故障診断装置。