JPH04360206A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ループ制御系における
故障を診断する装置に関し、さらに詳しくは、ループ制
御系の制御装置の入出力データに基づいて、故障を診断
することが可能な故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御システムの故障診断
装置としては、システムの各部位に各種センサを取り付
け、各センサの出力によって故障箇所を把握したり、あ
るいは、これらのセンサの出力情報を総合して予め準備
されている診断のためのプログラムに従って故障を診断
するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
故障診断装置では、故障診断のための各種センサを各部
位に取り付ける必要があり、また、診断のためのプログ
ラムを必要とし、メモリ容量も大きくなるといった難点
がある。

【０００４】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、故障診断のためのセンサを取り付けることな
く、故障の診断が行えるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【０００６】すなわち、本発明は、ループ制御系におけ
る制御装置の入出力データに基づいて、制御系の故障を
診断する故障診断装置であって、前記入出力データから
特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出される特徴量
と予め設定されている特徴量の正常な分布範囲とに基づ
いて、前記入出力データの異常を判定する判定手段とを
備えている。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、制御装置の入出力データに
基づいて異常を判定するので、従来例のように故障診断
のためのセンサを取り付ける必要がない。

【０００８】

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例について
、詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の一実施例の故障診断装置
を温度制御システムに適用した場合の概略構成図である
。

【００１０】この実施例の温度調節器１は、成型機２に
取り付けられた温度センサ３の出力に基づいて、目標温
度になるようにヒータ４を制御するものである。なお、
５はモータ、６はスクリューである。

【００１１】この温度調節器１には、図２に示されるよ
うに、温度制御システムの故障の診断を行う故障診断装
置７が搭載されており、この故障診断装置７は、温度調
節器１の入出力データである制御量ｙおよび操作量ｕの
データから後述する複数の特徴量を抽出する特徴量抽出
手段８と、この特徴量抽出手段８で抽出される特徴量と
後述のようにして予め設定されている特徴量の正常な分
布範囲とに基づいて、制御量ｙおよび操作量ｕのデータ
の異常を判定する判定手段９とを備えている。

【００１２】この判定手段９は、制御量ｙおよび操作量
ｕのデータを蓄積するデータ蓄積部１０と、蓄積された
制御量ｙおよび操作量ｕのデータから特徴量抽出手段８
によって抽出された特徴量の分布に基づいて、後述のよ
うにして正常な分布範囲を予め設定する設定部１１と、
特徴量抽出手段８で抽出される特徴量とこの設定部１１
で設定された正常な分布範囲とに基づいて、制御量ｙお
よび操作量ｕのデータの異常を判定する判定部１２とを
含んでいる。

【００１３】図３は、特徴量抽出手段８によって抽出さ
れる特徴量を説明するための制御量ｙおよび操作量ｕの
応答波形を示す図である。

【００１４】この実施例では、特徴量として、目標値到
達時間Ｔｒ、目標値ｒを変更したときの目標値到達時間
ｔｒ、目標値到達後の制御量ｙ、目標値到達後の操作量
ｕ、目標値到達後の振動周期λの動作中における制御量
平均値ｙ’、目標値到達後の振動周期λの動作中のおけ
る操作量平均値ｕ’、整定後の振動周期λの動作中にお
ける制御量の最大値ｙＭ、整定後の振動周期λの動作中
における操作量の最大値ｕＭ、整定後の振動周期λの動
作中における制御量の最小値ｙｍ、整定後の振動周期λ
の動作中における操作量の最小値ｕｍ、整定後の振動周
期λの動作中における制御量の振幅Ｌｙ、整定後の振動
周期λの動作中における操作量の振幅Ｌｕ、整定後の波
形の振動周期λが抽出される。

【００１５】この実施例では、判定手段９の設定部１１
において、各特徴量の正常な分布範囲を予め設定する。 このために、データ蓄積部１０に入出力データ、すなわ
ち、制御量ｙおよび操作量ｕのデータを蓄積し、これら
蓄積したデータから上述の複数の特徴量を抽出し、抽出
した各特徴量の分布をとり、それがバラツキのない分布
であるときには、通常の状態であるとして、特徴量の正
常な分布範囲を次のようにして設定する。

【００１６】図４（Ａ）〜（Ｋ）は、このようにして得
られた上述の各特徴量の分布を示す図であり、このよう
なバラツキのない分布であるときに、正常な分布である
とし、この分布に基づいて、各特徴量の正常な分布範囲
を、例えば、次の■ないし■によって決定する。

【００１７】■図４で特徴量のデータの存在する全範囲
を正常な分布範囲とする。

【００１８】■図４で特徴量のデータの存在する全範囲
の１２０％を正常な分布範囲とする。

【００１９】■図４で最大度数の値を中心とし、データ
の存在する全範囲を含む範囲を正常な分布範囲とする。

【００２０】■■の範囲の１２０％を正常な分布範囲と
する。

【００２１】なお、図５は、この■〜■によって規定さ
れる正常な分布範囲を示す図である。

【００２２】以上のようにして、設定部１１によって予
め各特徴量の正常な分布範囲が設定され、その後、判定
部１２で現在の入出力データ、すなわち、現在の制御量
ｙおよび操作量ｕのデータが異常であるか否かを判定す
る。

【００２３】なお、特徴量の正常な分布範囲が予め把握
できている場合には、以上の処理をすることなく、設定
部１１に図示しない入力装置から直接設定できるように
構成してもよい。

【００２４】次に、判定部１２では、特徴量抽出手段８
で抽出される各特徴量と設定部１１で設定された正常な
分布範囲とを比較し、正常の分布範囲より大きい、小さ
い、あるいは、正常な分布範囲外であるといった比較結
果を組み合わせて入出力データに関する異常を、例えば
、表１に従って判定し、対応する異常信号を判定出力と
して出力する。

【００２５】

【表１】

【００２６】なお、表１において、△は正常な分布範囲
よりも大きい、▼は正常な分布範囲よりも小さい、×は
正常に分布範囲外であることをそれぞれ示している。

【００２７】この表１に示されるように、例えば、目標
値到達後の制御量平均値ｙ’、整定後の制御量の最大値
ｙＭおよび整定後の制御量の最小値ｙｍのいずれもが、
正常な分布範囲より大きいときには、制御量が大きいと
いう異常信号を出力する。

【００２８】この表１に示されるように、制御量が大き
いあるいは小さい、操作量が大きいあるいは小さい、立
ち上がりが速いあるいは遅い、整定時の変動が大きいあ
るいは小さい、タイミングが違う、目標値変更時の立ち
上がりが速いあるいは遅いといった異常を、従来のよう
なセンサを設けることなく、入出力データから知ること
が可能となる。

【００２９】さらに、本発明の他の実施例として、判定
手段９の後段に、判定出力である上述の異常信号に基づ
いて、故障内容を特定する特定手段を設けてもよい。

【００３０】この特定手段では、上述の異常信号に基づ
いて、例えば、表２に従って故障内容を特定する。

【００３１】

【表２】

【００３２】この表２においては、偏差および偏差微分
も故障内容の特定のための情報としており、例えば、制
御量が−で、偏差が＋で、偏差微分が＋で、制御量が小
さく、操作量が大きいときには、センサ逆接であると診
断し、また、整定時の振幅が大で、振動周期が異常であ
るときには、センサ短絡であると診断する。

【００３３】このようにして異常信号の組み合わせによ
って故障の内容を特定することが可能となる。

【００３４】上述の実施例では、図４に示されるデータ
の分布から正常な分布範囲を決定したけれども、本発明
の他の実施例として、得られた特徴量のデータを正規分
布で近似し、この正規分布の分散σの値によって特徴量
の異常の度合いを、図６のように表してもよい。この図
６において、縦軸は異常の度合（％）を示し、横軸は特
徴量の値を示している。例えば、近似された正規分布の
２σ以下の値を異常の度合０％とし、４σの以上の値を
異常の度合１００％とし、その間の異常の度合いを０〜
１００％で示すものである。

【００３５】上述の実施例では、温度制御システムに適
用して説明したけれども、本発明は、これに限るもので
はなく、他のループ制御系にも同様に適用できるのは勿
論である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御装置
の入出力データから特徴量を抽出し、予め設定されてい
る特徴量の正常な分布範囲と比較することによって、入
出力データの異常を判定するようにしているので、従来
例のように故障診断のためのセンサを別に設ける必要が
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】図１の実施例のブロック図である。

【図３】抽出される特徴量を説明するための制御量およ
び操作量の応答波形を示す図である。

【図４】各特徴量のデータ分布を示す図である。

【図５】正常な分布範囲の設定の仕方を説明するための
図である。

【図６】他の実施例の判定を説明するための図である。

【符号の説明】

１　　　　温度調節器 ７　　　　故障診断装置 ８　　　　特徴量抽出手段 ９　　　　判定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ループ制御系における制御装置の入出力デ
   ータに基づいて、制御系の故障を診断する故障診断装置
   であって、前記入出力データから特徴量を抽出する特徴
   量抽出手段と、抽出される特徴量と予め設定されている
   特徴量の正常な分布範囲とに基づいて、前記入出力デー
   タの異常を判定する判定手段と、を備えることを特徴と
   する故障診断装置。
2. 【請求項２】前記請求項第１項に記載の故障診断装置に
   おいて、前記判定手段は、前記入出力データを蓄積する
   データ蓄積部と、該データ蓄積部に蓄積された入出力デ
   ータから前記特徴量抽出手段によって抽出された特徴量
   の分布に基づいて、前記正常な分布範囲を予め設定する
   設定部と、前記特徴量抽出手段で抽出される特徴量と前
   記設定部で設定された正常な分布範囲とに基づいて、入
   出力データの異常を判定する判定部と、を含むものであ
   る故障診断装置。
3. 【請求項３】前記請求項第１項または第２項に記載の故
   障診断装置において、前記判定手段は、入出力データに
   関して複数項目の異常を判定するものであり、この判定
   手段の判定出力に基づいて、故障の内容を特定する特定
   手段を設けたものである故障診断装置。