JPH07281735A - 異常レベル判定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作機器の故障レベルが軽故障か否かを簡便
に判定できるように自動化することにある。 【構成】 動作機器に関連する複数のリレー接点Ｘ１〜
Ｘ３の診断マトリックスを予め作成し、それらリレー接
点Ｘ１〜Ｘ３の開閉による動作機器のシーケンス制御中
に動作機器が運転停止した時、診断マトリックスに基づ
いて、動作機器の故障レベルが軽故障か否かを判定す
る。この診断マトリックスは、一つのリレーで開閉する
複数の各リレー接点のうち、分担する動作項目から選択
された二つのリレー接点Ｘ１〜Ｘ３の開閉状態を比較す
ることによりその接点状態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異常レベル判定装置に関
し、詳しくは、発電、利水、放水及び防潮事業などに使
用される水門や揚排水機場のポンプ設備などのようにリ
レーシーケンス制御される機械設備について、運転不良
状態などの故障原因を発見してその復旧を支援する異常
レベル判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、発電、利水、放水及び防潮事業
などに使用される水門や揚排水機場のポンプ設備などの
ようにリレーシーケンス制御されている機械設備では、
何等かの原因による動作機器の誤動作などの軽故障によ
って、その動作機器が運転停止する場合がある。その軽
故障の場合、特に、緊急時には、不良機器の修理を待た
ずに運転可能な動作機器だけでも強制的に運転再開を図
ることがある。

【０００３】そのため、上述した故障レベルが軽故障で
あるか否かを判定する必要がある。従来、動作機器の運
転停止時には、リミットスイッチ、圧力スイッチ、モー
タリレーや配線用遮断器などの保護装置が作動し、その
保護装置の作動により、所定の表示灯や警報ブザーで運
転停止状態を報知し、これを作業者が確認するようにし
ている。これに基づいて、作業者は、保護装置の作動に
関連する計器の状態、設備の動作状態や関連する表示灯
類の状態を調査し、保護装置の作動状態と合致している
か否かを判断する。この作業者による判断結果から、動
作機器の軽故障であると判明すれば、作業者による手動
で、運転可能な動作機器だけでも強制的に運転再開させ
るようにしている。また、このように機械設備の故障診
断は、上述した制御盤の表示情報によるか、或いは、故
障発生の因果関係を系統化した故障の木〔ＦＴ図〕を基
本にソフトウェア設計された対話型のオフライン方法が
採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、制御盤の表
示情報による場合では、上述したように軽故障か否かに
ついての故障レベルの判定を作業者が行なっていたの
で、その作業者が、保護装置の役割、機能及び動作条件
などの各種情報を十分に把握していないと、軽故障か否
かの判定をすることが非常に困難であった。従って、作
業者としては、表示情報の個々の意味とそれらの関連性
や故障表示の原因、復旧方法の知識が必要となり、保護
装置を含む設備に関して十分な知識と経験を持った熟練
者であることが必要であった。

【０００５】また、その熟練した作業者であっても、故
障表示項目が設置された保護装置の数だけに限られ、而
も、制御盤には直接的原因やその直接的原因を推定する
ための方法が提供されていないので、保護装置の作動に
関連する計器の状態、設備の動作状態や関連する表示灯
類の状態を調査しなければならず、多大な労力と時間を
費やしているというのが現状であった。

【０００６】更に、保護装置の作動後にその動作要素の
データが消滅してしまうもの、例えば、動作機器の軽故
障が過電流に起因する場合、その過電流を検出する過電
流保護装置では、電流値が動作要素となるが、保護装置
の作動後はその電流値の指示が０となるため、故障発生
直前の指示を常時監視していなければならず、これを見
逃すと判定できないという不具合があった。

【０００７】また、上述した動作機器のシーケンス制御
回路では、一つのリレーで開閉する複数のリレー接点の
うち、各リレー接点を、表示用や運転用などに分担させ
ているため、これら各リレー接点の一部に不良が発生す
ると、例えば、表示用リレー接点については正常状態で
あっても、運転用リレー接点については故障状態となる
ような相反する現象が生じる。このような場合、作業者
がその原因を究明するためには相当な時間を必要とし、
緊急時などには対処しきれないという問題があった。

【０００８】一方、ソフトウェア設計された対話型のオ
フライン方法では、ソフトウェアの設計上、操作員によ
る状況判断と対話入力が必要であり、洪水時などの時間
的制約がある緊急時の故障診断、復旧を支援する方法と
しては時間がかかる。また、ソフトウェアそのものの出
来、不出来により故障原因の検出精度が大きく左右され
るという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、動作機器の故
障レベルが軽故障か否かを簡便に判定できるように自動
化し、電気や機械の専門的知識や経験がない者でも故障
原因が迅速に判定できるよう情報提供を行い、その復旧
を支援することにより設備操作の確実性を増大させ事故
の拡大を未然に防止し得る異常レベル判定方法及び装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明に係る異常レベル判定方法
は、動作機器に関連する複数のリレー接点の診断マトリ
ックスを予め作成し、それらリレー接点の開閉による動
作機器のシーケンス制御中に動作機器が運転停止した
時、診断マトリックスに基づいて、動作機器の異常レベ
ルを判定するようにしたことを特徴とする。

【００１１】この異常レベル判定方法においては、一つ
のリレーで開閉する複数の各リレー接点のうち、分担す
る動作項目から選択された二つのリレー接点の開閉状態
を比較することにより、診断マトリックスを作成するこ
とが望ましい。

【００１２】また、本発明に係る異常レベル判定装置
は、複数のリレー接点の開閉による動作機器のシーケン
ス制御回路に接続され、動作機器に関連するリレー接点
の診断マトリックスに基づいて、動作機器の異常レベル
を判定するリレーシーケンス回路を具備したことを特徴
とする。尚、前記リレーシーケンス回路に代えて、リレ
ー接点からの入力信号をＢＣＤコード変換により判定出
力を得るプログラマブルコントローラを使用することが
望ましい。

【００１３】この異常レベル判定装置では、前記シーケ
ンス制御回路のリレー接点の開閉状態を、高周波による
接点開閉状態検出装置により検出することが可能であ
る。また、動作機器の異常レベルの判定結果に基づい
て、その動作機器を強制的に運転再開させる運転シーケ
ンス一時復旧装置を付設することが望ましい。

【００１４】

【作用】本発明では、動作機器に関連する複数のリレー
接点の診断マトリックスに基づき、動作機器の異常レベ
ルを判定するようにしたから、その異常レベルの判定が
簡略化される。この簡略化により、動作機器の異常レベ
ルをＯＮ・ＯＦＦ切り替えによる複数のリレー接点から
なるリレーシーケンス回路で構成して異常レベルの判定
の自動化を図る。

【００１５】

【実施例】本発明に係る異常レベル判定方法及び装置の
実施例を図１乃至図７に示して説明する。尚、以下の実
施例では、水門設備の主要な保護装置である上下限検出
器及び過電流継電器について詳述する。

【００１６】本発明では、まず、動作機器に関連する複
数のリレー接点の診断マトリックスを予め作成する。具
体的には、上述した上下限検出器の場合、図１に示すよ
うに例えば、上下限検出器の上限リミットスイッチを例
にとると、一つのリレーで開閉する複数のリレー接点の
うち、分担する動作項目から選択された二つのリレー接
点、例えば、運転用リレー接点と表示用リレー接点の両
方の開閉状態を比較することにより接点状態を検出する
ことが可能であり、また、上下限検出器の動作要素とし
て開度位置があり、その開度計の指示値が判定基準とな
る。即ち、上限リミットスイッチの場合、判定項目とし
ては、運転用リレー接点、表示用リレー接点及び開度計
の指示値を設定する。そして、判定結果を、正常と、接
点不良、動作不良及び誤動作からなる軽故障とに類別し
た場合、図１のような診断マトリックスを作成する。

【００１７】このようにして作成された診断マトリック
スに基づいて、図４に示すように上限リミットスイッチ
の運転用リレー接点Ｘ１及び表示用リレー接点Ｘ２と、
開度計の上限範囲で作動するリレー接点Ｘ３とからなる
リレーシーケンス回路１を構成する。尚、図中、リレー
接点Ｘ０は開度計が不良状態となった場合にリレーシー
ケンス回路１を遮断するものである。

【００１８】また、過電流継電器の場合についても、上
下限検出器の同様であり、図２に示すように分担する動
作項目から選択された二つの運転用リレー接点と表示用
リレー接点の両方の開閉状態を比較することにより接点
状態を検出することが可能であり、過電流継電器の動作
要素としては電流値である。この過電流継電器が動作す
ると運転停止し、動作後の電流値の指示は０となるた
め、動作直前の電流値が判断基準となる。この過電流継
電器の動作直前の電流値を記憶させるために、後述する
プログラマブルコントローラを使用し、そのメモリに動
作直前の電流値データを格納する。このプログラマブル
コントローラでは、過電流継電器の動作によりデータの
更新を中止し、記憶内容を保護すると共に設定値と比較
して過電流状態であったか否かを検出する。この過電流
継電器の場合、判定項目としては、運転用リレー接点、
表示用リレー接点及び電流値を設定し、その判定結果を
正常と、接点不良、動作不良及び誤動作からなる軽故障
とに類別した場合、図２のような診断マトリックスを作
成する。

【００１９】次に、他の具体例として、スピンドル式開
閉装置の診断マトリックスを図３に示す。この場合、同
図に示すように判定項目としては、過電流、開限、閉
限、開度計の開限ゾーン及び閉限ゾーンを設定し、判定
結果を図示の如くに類別する。このようにして作成され
た診断マトリックスに基づいて、図５に示すように過電
流、開限、閉限、開度計の開限ゾーン及び閉限ゾーンの
各リレー接点Ｘ４〜Ｘ８からの入力信号をＢＣＤコード
〔４ビット／１６ビット〕変換により判定出力を得るプ
ログラマブルコントローラ２でもって回路構成する。こ
のプログラマブルコントローラ２では、例えば、開限、
閉限、開度計の開限ゾーン及び閉限ゾーンの各リレー接
点Ｘ５〜Ｘ８からの４入力に対して１６出力を得ること
が可能となり〔図中破線部分〕、前述したようなリレー
シーケンス回路１を構成する必要がなくなる。

【００２０】上述した実施例において、各リレー接点Ｘ
１〜Ｘ８での開閉状態を検出する手段としては、図６に
示すように本出願人が先に提案した「高周波による接点
開閉状態検出装置」〔実願平３−１２８０８号〕があ
る。例えば、運転用リレー接点Ｘ１〜Ｘ３及び表示用リ
レー接点Ｘ４に接点開閉状態検出装置Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ４
を接続し、この接点開閉状態検出装置Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ４
により、各リレー接点Ｘ１〜Ｘ３の開閉状態を出力信号
として取り出すことが可能である。

【００２１】この接点開閉状態検出装置Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ
４の検出信号に基づいて、図７に示すようにリレーシー
ケンス回路３を構成する。このリレーシーケンス回路３
は、一つのリレーで開閉する複数のリレー接点のうち、
分担する動作項目から選択された二つの運転用リレー接
点ＤＸ１と表示用リレー接点ＤＸ４の両方の開閉状態を
比較することにより、接点状態を検出して軽故障か否か
を判定する。

【００２２】以上で説明した実施例において、リレーシ
ーケンス回路１，３又はプログラマブルコントローラ２
の出力に、本出願人が先に提案した運転シーケンス一時
復旧装置〔特願平４−９３２５９号〕を付設することに
より、動作機器の故障レベルが軽故障か否かを判定した
結果に基づいて、その故障レベルが軽故障であれば、運
転シーケンス一時復旧装置によって、動作機器を強制的
に運転再開させるが可能となる。

【００２３】尚、本発明装置は、既存の設備である現状
の分電盤、制御盤にリレー接点開閉情報及び計器情報取
り込み装置、取り込み情報から故障原因判定や復旧方法
検索のためのＰＬＣ、故障原因、復旧方法を表示するた
めの表示装置、ＰＬＣと接続される外部記憶装置付きＰ
Ｃなどが付加される。具体的には、本発明装置における
水門のシーケンス制御装置は、手動操作器具〔押釦、切
り替えスイッチ〕、命令処理部〔電磁リレー、タイマ
ー〕、操作機器〔電磁接触器、遮断器〕、検出器〔検出
スイッチ、保護リレー〕及び表示、警報器具〔表示ラン
プ、ブザー、ベル〕から構成され、二値情報を発生させ
る接点の状態〔オン又はオフ〕を検知可能な監視装置を
組み込んで接点開閉情報を得て、水門の位置を検出する
開度計、電流を検出する電流計などの計測装置から計測
情報を取り込む装置を付加して計測情報を得る。

【００２４】検出器の故障は、位置検出スイッチの開閉
状態と開度計の計測情報、過電流リレーのリレー接点開
閉状態と電流計の計測情報及び電圧リレーのリレー接点
開閉状態を比較し規定のしきい値で検出器接点が作動し
ているかどうかを判定し、正常動作又は誤動作・不動作
の状態を診断する。手動操作器具及び電磁リレーの接点
については、ある操作を行なった時、これらの接点に故
障があれば、シーケンス設計された論理通りに接点群が
動作しない。従って、予め操作モードごとに正常な接点
開閉の動きを診断テーブルとして装置内に持ち、これと
監視接点の開閉情報を比較演算することにより接点の正
常又は不良を診断する。

【００２５】上述した診断マトリックスにより作成され
る診断情報としては、設備の運転モードごとの正常な状
態に対応する接点群の開閉状態及びその計器の数値情報
からなる運転状態、押釦操作前に成立すべき接点群の開
閉状態及びその計器の数値情報からなる運転条件、操作
ミスが発生した場合の接点群の開閉状態及びその計器の
数値情報からなる操作ミス状態、動力・制御電源異常が
発生した場合の接点群の開閉状態及びその計器の数値情
報からなる電源状態、監視接点群中の接点自身の不良を
検知するため、相互監視する補助接点の組み合わせ及び
それらの開閉状態からなる接点不良状態、接点不良以外
の故障が発生した場合、原因ごとに接点群の開閉状態及
びその計器の数値情報からなる故障状態などがあり、こ
れら各種の状態を表示し、又はその状態履歴を自動記録
できる。更に、これら故障原因別に復旧手段を対応させ
て診断マトリックスを作成したり、その診断マトリック
スをプログラム化し、実際に取り込まれたオンライン情
報の結果に対応する診断結果を検索・表示するようにす
ることも可能である。

【００２６】このように上記実施例では、情報をオンラ
インで取り込み診断結果を提供できるので、運転可否判
断、操作ミス、電源不良、接点不良、その他の故障及び
設備の設計時点で考慮されているバックアップ操作を含
めて復旧の手段を迅速かつ制御盤から離れた場所であっ
ても表示できる。

【００２７】尚、本発明は上述した実施例に限らず、リ
レーシーケンス制御される各種の機械設備に適用可能で
あるのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、動作機器に関連する複
数のリレー接点の診断マトリックスに基づき、動作機器
の故障レベルが軽故障か否かを判定するようにしたか
ら、その故障レベルの判定が簡略化される。この簡略化
により、動作機器の故障レベルを複数のリレー接点から
なるリレーシーケンス回路で構成して故障レベルの判定
の自動化が実現容易となる。従って、熟練した作業者に
依存することなく、迅速な対処が実現可能となる。ま
た、一つのリレーで開閉する複数のリレー接点のうち、
分担する動作項目から選択された一方のリレー接点が正
常状態、他方のリレー接点が故障状態となるような相反
する現象が生じても、その故障レベルを迅速に判定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を説明するためのもので、上限リミ
ットスイッチを例示した診断マトリックスを示す一覧表

【図２】過電流継電器を例示した診断マトリックスを示
す一覧表

【図３】スピンドル式開閉装置を例示した診断マトリッ
クスを示す一覧表

【図４】図１の診断マトリックスに基づいて構成したリ
レーシーケンス回路を示す回路図

【図５】図３の診断マトリックスに基づいて構成したプ
ログラマブルコントローラを示す回路図

【図６】リレーシーケンス回路に高周波による接点開閉
状態検出装置を接続した場合を示す回路図

【図７】図６の接点開閉状態検出装置に基づいて構成さ
れたリレーシーケンス回路を示す回路図

【符号の説明】

１，３ リレーシーケンス回路 ２ プログラマブルコントローラ Ｘ１〜Ｘ３ リレー接点 Ｄ１〜Ｄ４ 接点開閉状態検出装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/10 Ｈ // Ｅ０２Ｂ 7/20 １０５ (72)発明者 作中 秀行 東京都千代田区麹町５丁目４番地 日本工 営株式会社内 (72)発明者 山田 義治 大阪府堺市出島西町３番地の１ 株式会社 酒井鉄工所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作機器に関連する複数のリレー接点の
   診断マトリックスを予め作成し、それらリレー接点の開
   閉による動作機器のシーケンス制御中に動作機器が運転
   停止した時、診断マトリックスに基づいて、動作機器の
   異常レベルを判定するようにしたことを特徴とする異常
   レベル判定方法。
2. 【請求項２】 一つのリレーで開閉する複数の各リレー
   接点のうち、分担する動作項目から選択された二つのリ
   レー接点の開閉状態を比較することにより、診断マトリ
   ックスを作成するようにしたことを特徴とする請求項１
   記載の異常レベル判定方法。
3. 【請求項３】 複数のリレー接点の開閉による動作機器
   のシーケンス制御回路に接続され、動作機器に関連する
   リレー接点の診断マトリックスに基づいて、動作機器の
   異常レベルを判定するリレーシーケンス回路を具備した
   ことを特徴とする異常レベル判定装置。
4. 【請求項４】 前記リレーシーケンス回路に代えて、リ
   レー接点からの入力信号をＢＣＤコード変換により判定
   出力を得るプログラマブルコントローラを具備したこと
   を特徴とする請求項３記載の異常レベル判定装置。
5. 【請求項５】 前記シーケンス制御回路のリレー接点の
   開閉状態を、高周波による接点開閉状態検出装置により
   検出することを特徴とする請求項３又は４記載の異常レ
   ベル判定装置。
6. 【請求項６】 動作機器の異常レベルの判定結果に基づ
   いて、その動作機器を強制的に運転再開させる運転シー
   ケンス一時復旧装置を付設したことを特徴とする請求項
   ３、４又は５記載の異常レベル判定装置。