JPH06137311A - シリンダマシン・サイクルマシンの運転管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御装置により得られる操業情報から異常な
シリンダやセンサを容易に特定できるシリンダマシン・
サイクルマシンの運転管理装置を提供すること。 【構成】 シーケンス命令部２１と、信号入出力部２２
と、接点信号のデータセットを一定周期で時系列に記録
する履歴収集部２３と、この履歴収集部で入力した該接
点信号が設定時間無変化のときは警報信号を出力する異
常検知部２４とを有するシリンダ制御装置２０と、警報
信号が送られた時は履歴収集部を参照して異常サイクル
並びに直近の正常サイクルの記録を取り出す履歴参照部
３１と、この両サイクルの記録を比較し、異常サイクル
の異常発生信号名を抽出する異常原因抽出部３２とを有
するシリンダ異常診断装置３０とを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリンダマシン・サイク
ルマシンの運転管理装置に係り、特にシリンダマシン・
サイクルマシンの制御装置との連携により故障診断を行
う改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のシリンダマシン制御システ
ムの構成図である。ここでシリンダマシンとは、油圧や
空気圧によりピストンロッドを往復運動させるもので、
物体を切断したり、押し出したり、或いは搬送するのに
用いられる。シリンダＣ１，Ｃ２にはピストンロッドの
変位量を測定するセンサＸ１，Ｘ２が装着されていると
共に、油圧や空気圧などによりピストンロッドを変位さ
せる駆動出力Ｙ１，Ｙ２が与えられている。制御装置
は、シーケンサやプログラマブルコントローラと呼ばれ
るもので、センサＸからの信号を元に駆動出力Ｙを制御
し、順次ピストンロッドを動かすことで製品を製造して
いく。

【０００３】サイクルマシンは上位のシーケンス制御装
置からの指令にしたがって、ある動作を繰り返す機械
で、物品の製造や搬送などに用いられる。サイクルマシ
ンには、油圧や空気圧によりピストンロッドを往復運動
させて物体を切断したり、押し出したり、或いは搬送す
るシリンダマシン等がある。一般にサイクルマシンのシ
ーケンス制御装置はセンサからの信号を元に駆動出力を
制御し、順次サイクルマシンの各操作端を動かすことで
製品を製造していく。

【０００４】このようなシリンダマシン・サイクルマシ
ン制御システムにおいて、異常診断を行うことは、例え
ば本出願人の提案にかかる実開平４−２０１４７号公報
で開示された異常履歴記録装置により行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御用
のプログラムを用いてシリンダ毎の動作異常を検出する
ためには、各シリンダマシン・サイクルマシンに応じて
個々の異常検出プログラムを作成しなければならずエン
ジニアリング作業が大変になるという課題があった。ま
た制御装置は元来順調に行われている作業を管理するの
に適した形態をしているから、操作者に異常を指摘する
マンマシン・インターフェイス機能は貧弱であり、どの
シリンダが異常なのかを単体で表示することは困難であ
る。

【０００６】すると、シリンダ・操作端やセンサに異常
が発生すると、シリンダマシン・サイクルマシン全体が
途中で停止してしまい、そのような状態で操作者は多数
あるシリンダ・操作端やセンサのいずれが故障している
か指摘する必要があった。そこで停止時の復旧には、シ
リンダマシン・サイクルマシンの運転に十分熟練した操
作者が立ち会う必要があり、操業上このましくない状況
にあった。本発明はこのような課題を解決したもので、
制御装置により得られる操業情報から異常なシリンダ・
操作端やセンサを容易に特定できるシリンダマシン・サ
イクルマシンの運転管理装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、シリンダマシンを所定の順序で動作させるシーケ
ンス命令部２１と、各シリンダと取付けられた各センサ
及び出力端から接点信号を入力する信号入出力部２２
と、当該シーケンス命令部で命令した一サイクルを単位
として、この信号入出力部で入力した接点信号のデータ
セットを一定周期で時系列に記録する履歴収集部２３
と、この履歴収集部で該接点信号を入力したとき、該デ
ータセットが設定時間無変化のときは警報信号を出力す
る異常検知部２４とを有するシリンダ制御装置２０と、
この異常検知部から警報信号が送られた時は、前記履歴
収集部を参照して、当該無変化状態のデータセットを含
む異常サイクル並びに直近の正常サイクルの記録を取り
出す履歴参照部３１と、この履歴参照部で取り出した両
サイクルの記録を比較し、異常サイクルの異常発生デー
タセットで変化すべき信号名を抽出する異常原因抽出部
３２と、この異常原因抽出部で抽出した信号名を出力す
る異常原因報知部３３とを有するシリンダ異常診断装置
３０とを有するものである。

【０００８】

【作用】シリンダ制御装置は、シリンダを予め定められ
たシーケンスに従って動作させるもので、シーケンス命
令部でセンサと出力端により該シリンダの動作を制御し
ている。信号入出力部はセンサと出力端の接点信号を取
り入れて、履歴収集部にデータセットとして一定周期で
時系列に記録する。異常検知部は、新たに収集されたデ
ータセットが設定時間無変化のときは警報信号を出力す
る。

【０００９】シリンダ異常診断装置はマンマシンインタ
ーフェイス機能を拡充したもので、履歴参照部で異常サ
イクルの履歴と、基準となる正常サイクルの履歴を取り
出す。次に異常原因抽出部で警報信号の原因となった信
号名を抽出し、異常原因報知部でこの信号名を操作者に
とって認識しやすい形式で出力する。これにより操作者
はシリンダマシンの保守作業が円滑に行える。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例であるシリンダマシンの運
転管理装置の要部構成図である。図において、シリンダ
制御装置２０はいわゆるプログラマブルコントローラで
あって、その具体的な部品構成は後で説明するが、その
機能として次のものを有している。シーケンス命令部２
１は、シリンダマシンを所定の順序で動作させるもの
で、例えばラダープログラムと呼ばれる形式でこの命令
を記述している。信号入出力部２２は、各シリンダと取
付けられた各センサ及び出力端から接点信号を入力す
る。履歴収集部２３は、シーケンス命令部２１で命令し
た一サイクルを単位として、信号入出力部２２で入力し
た接点信号のデータセットを一定周期（例えば0.1秒間
隔）で時系列に記録する。この場合、単純にデータを記
録するとデータ保存量が多くなることから、同一データ
が継続する場合に備えてデータ圧縮を行うと良い。異常
検知部２４は、履歴収集部２３で該接点信号を入力した
とき、該データセットが設定時間（例えば１０秒間）無
変化のときは警報信号を出力する。この設定時間は、シ
リンダマシンでは一回の動作が数秒程度で完了すること
から、通常の動作であれば完了する時間よりも大きな値
にする。また履歴を収集する周期も、シリンダマシンの
一回の動作を十分詳しく記録できる値にするとよい。

【００１１】シリンダ異常診断装置３０は、プリンタや
ＣＲＴにより操作者とのマンマシンインターフェイス機
能を拡充したもので、例えばパソコンと呼ばれる小型計
算器が用いられる。シリンダ異常診断装置３０は通信回
線を介してシリンダ制御装置２０と接続されており、こ
こでは特に警報信号の受信を行うが、他にシリンダ制御
装置２０に対するシーケンス命令の設定やシリンダの動
作状態を表示する機能を設けるとよい。履歴参照部３１
は、異常検知部２４から警報信号が送られた時は、履歴
収集部２３を参照して、当該無変化状態のデータセット
を含む異常サイクル並びに直近の正常サイクルの記録を
取り出す。異常原因抽出部３２は、この履歴参照部３１
で取り出した両サイクルの記録を比較し、異常サイクル
の異常発生データセットで変化すべき信号名を抽出す
る。異常原因報知部３３は、異常原因抽出部３２で抽出
した信号名をプリンタやＣＲＴから出力する。

【００１２】図２はシリンダ制御装置２０の具体的な部
品図である。図において、入出力バスＩ／Ｏには、ＣＰ
Ｕモジュール、履歴収集モジュール、Ｉ／Ｏモジュール
等が接続されている。ＣＰＵモジュールはシーケンサと
しての中核的な機能を発揮するもので、内部バスにはＣ
ＰＵに対して、ラダープログラム実行系、入出力情報エ
リア、入出力ゲートアレーが接続されている。履歴収集
モジュールは、シーケンサの実行した結果を一定時間間
隔で記録するもので、内部バスにはＣＰＵに対して、履
歴収集プログラム、履歴収集エリア、入出力ゲートアレ
ーが接続されている。履歴収集プログラムはパソコンと
接続されて、警報信号が出力された際に異常の発生原因
を解析するのに用いられる。Ｉ／Ｏモジュールはシリン
ダ等の外部機器と接続されたもので、入出力ゲートアレ
ーとＩ／Ｏハードウェア実接点を有している。

【００１３】図３は図１の装置の動作を説明する流れ図
で、（Ａ）は履歴収集プログラムの起動、（Ｂ）は履歴
収集の一回の作業、（Ｃ）はシリンダ異常診断装置３０
の動作を示している。履歴収集プログラムが起動される
と、一定周期タイマにより割り込みが発生して、履歴収
集部２３はこの割り込み毎にデータセットを記録する。
一定周期タイマによる割り込みが発生すると、履歴収集
部２３はＣＰＵモジュール内の入出力情報を読み込む
（Ｓ１）。ここではデータ圧縮が行われているので、同
一データが繰り返されるときはその繰り返し数のみが加
算され、変化しないデータは新たなデータセットとして
取り扱っていない。そこで、読み込んだデータセットを
前回のデータセットと比較する（Ｓ２）。そして同一で
あれば（Ｓ３）、継続した時間を記録する欄に１を加算
して時間情報を格納する（Ｓ４）。そして異常検知部２
４において継続した時間を設定時間と比較し（Ｓ５）、
超過した場合には何かシリンダマシンに異常が生じたと
考えられるから異常検出の警報信号を出力する（Ｓ
６）。他方、読み込んだデータセットが前回のデータセ
ットと変化していれば、履歴情報エリアに新たなデータ
セットを記録して（Ｓ７）、割り込み処理を完了する。
読み込んだデータセットが前回のデータセットと同一
で、かつ継続した時間が設定時間に満たない場合も、割
り込み処理を完了する。

【００１４】シリンダ異常診断装置３０では、警報信号
が送られた時は異常箇所検出プログラムに従って異常原
因を解釈する。即ち、異常原因抽出部３２は履歴収集部
２３を参照して、異常検出したサイクルの履歴を取り出
す（Ｓ１１）。そして、その直前の正常サイクルの履歴
も取り出す（Ｓ１２）。次に、正常サイクルのうち異常
発生のステップに対応するステップのデータセット、並
びに次のステップのデータセットを読む（Ｓ１３）。他
方、異常サイクルのうち異常発生時のデータセットの状
態を読んで（Ｓ１４）、このステップにおいて変化すべ
きであった信号名を抽出する（Ｓ１５）。そして、これ
を操作者に知らせるため出力をして（Ｓ１５）、異常解
釈処理を終了する。

【００１５】図４は履歴収集部２３に記録される圧縮さ
れたデータの説明図で、（Ａ）は正常時の動作履歴、
（Ｂ）は異常時の動作履歴を表している。接点番号とし
ては１〜６までの６個あり、最初全てオフ（０）の状態
が１０単位時間継続し、その後第２ステップで接点１の
みがオンした状態を５単位時間継続し、次に第３ステッ
プで接点１，２がオンした状態を７単位時間継続する。
その後、第４ステップで接点１がオフし接点２，３がオ
ンした状態を１０単位時間継続し、続いて第５ステップ
で接点２がオフし接点３，４がオンした状態を２単位時
間、第６ステップとして接点３がオフし接点４，５がオ
ンした状態を８単位時間、第７ステップとして接点４が
オフし接点５，６がオンした状態を８単位時間継続し、
最後に第８ステップとして接点５，６がオフして全てオ
フ（０）の状態が３０単位時間継続して動作完了となる
シーケンスである。

【００１６】これと同一のシーケンスで第５ステップで
動作異常が生じた場合を説明する。第１ステップは１０
単位時間、第２ステップは６単位時間、第３ステップは
９単位時間、第４ステップは１１単位時間継続している
が、第５ステップは１００単位時間継続して設定時間を
超過したので、警報信号が出力される。この場合に、正
常なシーケンスを参照して第５ステップから第６ステッ
プで変化する接点は接点３と接点５であるから、この接
点を故障原因と見なして出力する。

【００１７】図５は本発明の他の実施例であるサイクル
マシンの運転管理装置の要部構成図である。図におい
て、マシン制御装置５０はいわゆるプログラマブルコン
トローラであって、前述のシリンダ制御装置に類似した
ものである。シーケンス命令部５１、信号入出力部５２
並びに履歴収集部５３は、前述のシーケンス命令部２
１、信号入出力部２２並びに履歴収集部２３とほぼ同一
の構成になっている。異常検知部５４は、シーケンス命
令部５１で命令した手順と比較して信号入出力部５２の
接点信号が異なっていると認めたときは警報信号を出力
する。このような判断手法としては、例えば履歴収集部
５３で該接点信号を入力したとき、該データセットが設
定時間（例えば１０秒間）無変化のときは警報信号を出
力するようにものがある。この設定時間は、サイクルマ
シン４０が通常の動作をしていれば完了する時間よりも
大きな値にし、履歴を収集する周期も、サイクルマシン
４０の一回の動作を十分詳しく記録できる値にするとよ
い。

【００１８】サイクル異常診断装置６０は、プリンタや
ＣＲＴにより操作者とのマンマシンインターフェイス機
能を拡充したもので、通信回線を介してマシン制御装置
５０と接続されており、ここでは特に警報信号の受信を
行うが、他にマシン制御装置５０に対するシーケンス命
令の設定やサイクルの動作状態を表示する機能を設ける
とよい。履歴参照部６１は、異常検知部５４から警報信
号が送られた時は、履歴収集部５３を参照して、当該無
変化状態のデータセットを含む異常サイクル並びに直近
の正常サイクルの記録を取り出す。異常工程抽出部６２
は、この履歴参照部６１で取り出した両サイクルの記録
を比較し、異常サイクルで最初に正常サイクルのデータ
セットと相違する工程を抽出する。異常原因報知部６３
は、異常工程抽出部６２で抽出した工程におけるデータ
セットのうち異常サイクルと正常サイクルで相違する接
点信号名を出力する。この出力は操作者が認識しやすい
ようにプリンタやＣＲＴから出力する。

【００１９】図６は図５の装置の動作を説明する流れ図
で、（Ａ）は履歴収集プログラムの起動、（Ｂ）は履歴
収集の一回の作業、（Ｃ）はサイクル異常診断装置６０
の動作を示している。履歴収集プログラムが起動される
と、一定周期タイマにより割り込みが発生して、履歴収
集部６３はこの割り込み毎にデータセットを記録する。
一定周期タイマによる割り込みが発生すると、履歴収集
部６３はＣＰＵモジュール内の入出力情報を読み込む
（Ｓ２１）。ここではデータ圧縮が行われているので、
同一データが繰り返されるときはその繰り返し数のみが
加算され、変化しないデータは新たなデータセットとし
て取り扱っていない。そこで、読み込んだデータセット
を前回のデータセットと比較する（Ｓ２２）。そして同
一であれば（Ｓ２３）、継続した時間を記録する欄に１
を加算して時間情報を格納する（Ｓ２４）。他方、読み
込んだデータセットが前回のデータセットと変化してい
れば、履歴情報エリアに新たなデータセットを記録して
（Ｓ２５）、割り込み処理を完了する。

【００２０】サイクル異常診断装置６０では、警報信号
が送られた時は異常箇所検出プログラムに従って異常原
因を解釈する。即ち、異常工程抽出部６２は履歴収集部
２３を参照して、異常検出したサイクルの履歴を取り出
す（Ｓ３１）。そして、その直前の正常サイクルの履歴
も取り出す（Ｓ３２）。次に、両サイクルのデータセッ
トを先頭の工程から順次比較する（Ｓ３３）。同一であ
れば正常な処理が行われたと見なせるから次の工程に進
み、異なっていれば異常発生の原因を含む工程と考えら
れるから（Ｓ３４）、更に両データセットを詳細に比較
して正常サイクルを基準として異常サイクルで異なる接
点信号名を抽出し、これを操作者に知らせるため出力を
して（Ｓ３５）、異常解釈処理を終了する。

【００２１】図７は履歴収集部５３に記録される圧縮さ
れたデータの説明図で、（Ａ）は正常時の動作履歴、
（Ｂ）は異常時の動作履歴を表している。接点番号とし
ては１〜７までの７個あり、最初全てオフ（０）の状態
になっている。シーケンスが開始されて第１工程に入る
と、接点１のみがオンする。第２工程では接点１〜３が
オンし、第３工程では接点１〜５がオンし、第４工程で
は全ての接点信号がオンする。第５工程では接点２，３
がオフし、第６工程では接点２〜５がオフし、第７工程
では接点２〜７がオフして接点１のみがオンしている状
態となる。そして、このシーケンスの完了として全ての
接点がオフする。なお、データ圧縮を行っているので、
各工程毎に継続した時間を計数してある。

【００２２】これと同一のシーケンスで第２工程から動
作異常が生じた場合をしめす。ここでは第５工程の段階
で異常検出部５４から警報信号が出力されたが、シーケ
ンス命令部５１は中途で制御を停止せず全シーケンスの
指令を行っている。正常サイクルと比較すると、異常サ
イクルでは各接点番号毎に工程番号に応じて枠で囲った
領域が相違している。このうち最も早い第２工程で相違
を生じているのは接点２であり、これ以降の工程はこの
接点２の不調により招来されたものと考えられる。そこ
で、異常工程抽出部６２は第２工程を抽出し、異常原因
報知部６３では接点２を今回の異常の原因と見なし出力
する。

【００２３】なお、上記実施例においては単一の正常パ
ターンと比較して異常パターンの異常原因を求めている
が、サイクルマシンの動きに毎回バラツキがあるときは
複数の正常サイクルのなかから異常サイクルに対して動
作の一致するものを採択することにより吸収される。こ
のようなバラツキは、停止や起動時にスロー運転を行う
場合に各工程の時間的経過パターンが相違するために生
ずる。

【００２４】また各工程の継続時間を厳格に定めて、こ
れから離脱した運転パターンを異常とする場合であって
も、単に停止や起動時にスロー運転をしたのが原因であ
れば、各工程のデータセットの間で接点信号が正常パタ
ーンと相違することはないから、正常な運転とみられる
場合に誤って正常な接点を異常原因として指摘すること
がない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば異
常診断装置で履歴収集部に記録された正常シーケンスと
異常シーケンスを比較して、異常発生の原因となった信
号名を表示しているので、多数あるシリンダ・操作端や
センサのうちいずれが故障したか容易に判別でき、シリ
ンダマシン・サイクルマシンの復旧作業が円滑に行え
る。また、制御装置でラダープログラムにより異常処理
を行う場合に比較して、異常診断装置側でプログラムす
るほうが容易であるから、エンジニアリング作業も効率
的になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシリンダマシンの運転
管理装置の要部構成図である。

【図２】シリンダ制御装置２０の具体的な部品図であ
る。

【図３】図１の装置の動作を説明する流れ図である。

【図４】履歴収集部２３に記録される圧縮されたデータ
の説明図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すサイクルマシンの運
転管理装置の要部構成図である。

【図６】図５の装置の動作を説明する流れ図である。

【図７】履歴収集部５３に記録される圧縮されたデータ
の説明図である。

【図８】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

２０ シリンダ制御装置（プログラマブルコントロー
ラ） ２１ シーケンス命令部 ２２ 信号入出力部 ２３ 履歴収集部 ２４ 異常検知部 ３０ 異常診断装置 ３１ 履歴参照部 ３２ 異常原因抽出部 ３３ 異常原因報知部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダマシンを所定の順序で動作させる
   シーケンス命令部２１と、各シリンダと取付けられた各
   センサ及び出力端から接点信号を入力する信号入出力部
   ２２と、当該シーケンス命令部で命令した一サイクルを
   単位として、この信号入出力部で入力した接点信号のデ
   ータセットを一定周期で時系列に記録する履歴収集部２
   ３と、この履歴収集部で該接点信号を入力したとき、該
   データセットが設定時間無変化のときは警報信号を出力
   する異常検知部２４とを有するシリンダ制御装置２０
   と、 この異常検知部から警報信号が送られた時は、前記履歴
   収集部を参照して、当該無変化状態のデータセットを含
   む異常サイクル並びに直近の正常サイクルの記録を取り
   出す履歴参照部３１と、この履歴参照部で取り出した両
   サイクルの記録を比較し、異常サイクルの異常発生デー
   タセットで変化すべき信号名を抽出する異常原因抽出部
   ３２と、この異常原因抽出部で抽出した信号名を出力す
   る異常原因報知部３３とを有するシリンダ異常診断装置
   ３０と、 を有することを特徴とするシリンダマシンの運転管理装
   置。
2. 【請求項２】サイクルマシンを所定の順序で動作させる
   シーケンス命令部５１と、当該サイクルマシンの各部に
   取付けられたセンサ及び出力端から接点信号を入力する
   信号入出力部５２と、当該シーケンス命令部で命令した
   一サイクルを単位として、この信号入出力部で入力した
   接点信号のデータセットを一定周期で時系列に記録する
   履歴収集部５３と、当該シーケンス命令部で命令した手
   順と比較して信号入出力部の接点信号が異なっていると
   認めたときは警報信号を出力する異常検知部２４とを有
   するマシン制御装置５０と、 この異常検知部から警報信号が送られた時は、前記履歴
   収集部を参照して、当該無変化状態のデータセットを含
   む異常サイクル並びに直近の正常サイクルの記録を取り
   出す履歴参照部６１と、この履歴参照部で取り出した両
   サイクルの記録を比較し、異常サイクルで最初に正常サ
   イクルのデータセットと相違する工程を抽出する異常工
   程抽出部６２と、この異常工程抽出部で抽出した工程に
   おけるデータセットのうち異常サイクルと正常サイクル
   で相違する接点信号名を出力する異常原因報知部６３と
   を有するマシン異常診断装置６０と、 を有することを特徴とするサイクルマシンの運転管理装
   置。