JPH0812090B2

JPH0812090B2 - 故障診断方法

Info

Publication number: JPH0812090B2
Application number: JP3121843A
Authority: JP
Inventors: 正戸田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH04326012A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラント等の設備，
電子装置，システム等を監視対象として監視し、その故
障の発生を検出する故障診断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シーケンス制御等により制御
されるプラント等の制御対象には複数個所に各種センサ
が設けられ、それらの検出信号をフィードバックするこ
とにより、制御を行うようにしている。これと共に制御
対象を監視してその故障を検出するための故障診断装置
が用いられることがある。

【０００３】一般的な従来の故障診断装置における故障
診断方法は、故障の監視対象としての上記制御対象に設
けられた上記各種センサからの信号を検出し、次に示す
ような各種の故障診断項目を診断していた。

【０００４】制御対象をシーケンス制御するためのシー
ケンスコントローラにおいては、リレー等のスイッチ類
の多数の接点を、シーケンスプログラムに従って所定の
順序で動作させると共に、制御対象における各種のセン
サ，回路，アクチュエータ等の各部の出力信号に応じて
シーケンスプログラムに従って上記接点を動作させるよ
うにしている。これと共に各接点の動作及び上記各部の
出力信号の異常を検出する故障診断も行うようにしてい
る。この故障診断の種類としては、例えば次のものがあ
る。

【０００５】（ａ）動作タイミング診断（時間判定）基準となる起動接点がＯＮしてから診断対象となる接点
がＯＮ／ＯＦＦするまでのタイミングをチェックするも
ので、タイミングが早過ぎるか、遅過ぎるか、又は接点
が変化しなかったか等を診断する。（ｂ）順序診断（順序動作の判定）複数の接点がＯＮ／ＯＦＦする順序をチェックするもの
で、順序を誤ったか、接点が変化しなかったか等を診断
する。（ｃ）論理診断（組合せ判定）複数の接点間の理論をチェックするもので、所定の時点
での各スイッチのＯＮ／ＯＦＦのパターンが正常である
かを診断する。（ｄ）遷移回数診断（回数判定）診断対象となる接点が所定期間にＯＮ／ＯＦＦする回数
チェックするもので、上記基準となる起動接点がＯＮし
ている期間に、設定された回数だけＯＮ／ＯＦＦしたか
を診断する。（ｅ）出力信号の上限，下限診断（上下限判定）診断対象となる部分の例えば温度，圧力等を示す出力信
号が所定の上限値及び下限値を越えていないか、又は変
化量が大き過ぎないか等を診断する。上記の故障診断を
行うために故障診断プログラムを設け、これを実行する
ことで故障診断を行っていた。ところでこの故障診断の
プログラムのプログラム作成の際には、プログラム作成
者は制御対象としてのプラント等の設備，電子装置，シ
ステム等の構造や動作を熟知していることが必要であ
り、このことがプログラムの作成を難しいものとしてい
た。さらに、このような方法では予めプログラムによっ
て検出できるようにした故障が生じた時には、故障を検
出することが可能だが、それ以外の故障に対しては、プ
ログラムを変更しない限り将来にわたって検出すること
ができない。そこで以上の欠点を克服するため次のよう
な方法を用いることがわかる。

【０００６】従来の故障診断装置における故障診断方法
は、故障の監視対象としての上記制御対象に設けられた
上記各種センサから２値データとして得られる検出信号
をサンプリングして蓄積して入力層データと成し、この
入力層データのパターンを予めテーブルに登録された多
数の正常パターン及び異常パターンとを逐一比較し、入
力層データのパターンが異常パターンの一つと一致した
とき、故障が発生したものとして警報等を発生するよう
にしている。

【０００７】例えば、ｎ個のセンサから得られる２値デ
ータをサンプリングしてｎビットのデータと成し、この
ｎビットのデータをｍ個蓄積して入力層データと成し、
この入力層データをそれぞれｎ×ｍビットのデータから
成る正常パターン及び異常パターンと比較するようにし
ている。また、上記入力層データが正常パターン，異常
パターンの何れとも一致しなかった場合は、その入力層
データのパターンを学習漏れパターンに属するものかを
判断した後、正常パターンテーブル又は異常パターンテ
ーブルに新たに追加登録するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の故障診断方法は
以上のように行われているので、上述した学習漏れパタ
ーンのような新しいパターンを正常パターンテーブル又
は異常パターンテーブルに追加登録する場合、学習漏れ
パターン等の新しいパターンが発生する度にそれをその
まま１つずつ登録すると、記憶容量の大きなメモリを必
要とする等の問題があった。この発明は上記のような課
題を解決するためになされたもので、正常パターンテー
ブル及び異常パターンテーブルを格納するメモリの記憶
容量を低減することのできる故障診断方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る故
障診断方法においては、上記学習漏れパターンのような
新しいデータのパターンを正常パターン又は異常パター
ンとして新たに登録する際、既に登録されている正常パ
ターン又は異常パターンと新たに登録するパターンとを
逐一比較し、互いに１ビットだけ違うものについてその
違うビットを共通化マークを用いて共通化することによ
り、１つのパターンとして登録するようにしている。

【００１０】請求項２の発明に係る故障診断方法におい
ては、上記共通化マークを持つ登録されたパターンと他
の登録されたパターンとを共通化マークを含めて逐一比
較し、互いに１ビットだけ違うものについてその違うビ
ットを上記共通化マークで共通化することにより、１つ
のパターンとしてさらに共通化するようにしている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明による故障診断方法では、新た
に登録しようとするパターンについて共通化マークを用
いることができる場合は、そのパターンは共通化相手の
登録済みパターンとメモリの同一個所に登録されるの
で、その分だけ記憶容量の節約が図れる。

【００１２】請求項２の発明による故障診断方法では、
共通化マークと共に登録されたパターンがさらに他の登
録済みパターンと共通化される場合は、その共通化相手
のパターンとメモリの同一個所に登録されるので、記憶
容量がさらに節約できる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明による故障診断方法が適用される
故障診断装置の実施例を示す。図１において、１は故障
診断装置、２は故障診断装置１により監視されるプラン
ト等の監視対象であり、この監視対象２の状態を検出す
るためのｎ個の各種センサＳ１，Ｓ２…Ｓｎがそれぞれ
所定個所に設けられている。

【００１４】故障診断装置１において、３は全体を制御
すると共に所定の演算処理を実行するＣＰＵ、４はＣＰ
Ｕ３のプログラムが格納されたＲＯＭ、５はＲＡＭで、
正常パターンテーブル５ａの領域と異常パターンテーブ
ル５ｂの領域とを有している。６は外部の入力装置（図
示せず）等と接続されるマン・マシンインタフェース回
路、７は表示装置である。

【００１５】８はサンプリング回路で、各センサＳ１〜
Ｓｎからの２値データによる検出信号をサンプリングし
て蓄積し、後述するニューラルネットワーク処理を行う
ための入力層データと成す。９は故障診断モードのとき
用いられる故障診断回路で、上記入力層データと上記正
常パターンテーブル５ａ及び異常パターンテーブル５ｂ
から読み出された正常パターン及び異常パターンとを比
較し、両者が一致したとき故障検出信号を出力する。１
０は故障検出信号を外部に出力するための出力回路であ
る。

【００１６】１１はパターン照合回路、１２は共通化チ
ェック回路Ａで、それぞれ学習モードのとき用いられ、
入力層データと正常パターン及び異常パターンとを比較
する。パターン照合回路１１は、両者が一致しないパタ
ーンを有する入力層データを新たに登録すべきパターン
として出力する。共通化チェック回路Ａ１２は入力層デ
ータのうち正常パターン又は異常パターンと共通化でき
るものを検出する。１３は学習モードのとき用いられる
共通化チェック回路Ｂで、上記登録済みの正常パターン
及び異常パターンと共通化後の正常パターン及び異常パ
ターンとをそれぞれ比較して、さらに共通化できるパタ
ーンを検出する。

【００１７】次に上記構成による動作について説明す
る。この故障診断装置１の動作モードとしては、監視対
象２を監視してその故障を検出する故障診断モードと、
入力層データのパターンが正常パターンテーブル５ａ，
異常パターンテーブル５ｂの何れにも登録されていない
とき、そのパターンを新たに登録する学習モードとがあ
る。

【００１８】先ず、故障診断モードについて説明する。
故障診断方法としてはニューラルネットワークによる手
法が用いられる。図２はセンサＳ１〜Ｓｎの個数を４個
とした場合におけるニューラルネットワークの概念を示
す。図２において、４個のセンサＳ１〜Ｓ４から得られ
る２値データＳＤ１〜ＳＤ４はサンプリング回路８でサ
ンプリングされてＳＤ１〜ＳＤ４から成るサンプリング
データビット（以下、これをＳＤビットと言う）とな
る。このＳＤビットを図示のようにｍ回（ここではｍ＝
４）サンプリングして蓄積したものを入力層データと成
す。従って、この例では入力層データは１６ビットで構
成されている。

【００１９】一方、正常パターンテーブル５ａには、１
６ビットの正常パターンが複数個登録され、異常パター
ンテーブル５ｂには、１６ビットの異常パターンが複数
個登録されている。故障診断は、入力層データと各正常
パターン及び各異常パターンとを順次に逐一比較するこ
とにより行われる。図２では簡単のために入力層データ
と正常パターンとを比較する場合を示している。

【００２０】この比較を行うために、ｎ個の正常パター
ンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n の各ビットを反転して得られるｎ個の
重みパターンＷＰ₁〜ＷＰ_n を作り、各重みパターンＷ
Ｐ₁〜ＷＰ_n の各ビットと入力層データの各ビットとの
ＥＸ−ＯＲ（排他的論理和）を求める。この結果、ある
正常パターンと入力層データとが一致していれば、その
正常パターンを反転した重みパターンと入力層データと
のＥＸ−ＯＲの結果は１６ビットの全てが「１」とな
る。図示では正常パターンのＮＰ₁ の重みパターンＷＰ
₁ と入力層データとのＥＸ−ＯＲの結果、全てのビット
が「１」となった例を示している。

【００２１】次に、各重みパターンＷＰ₁ 〜ＷＰ_n と入
力層データとのＥＸ−ＯＲの結果をｎ個の中間層Ｍ₁ 〜
Ｍ_n に与える。中間層Ｍ₁ 〜Ｍ_n は各ＥＸ−ＯＲの結果
における全ビットの論理積をとるもので、図示の場合
は、１６ビットの全ての入力が「１」である中間層Ｍ₁
の出力が「１」となる場合を示している。この場合、正
常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n に重複等の誤りが無ければ、
他の中間層Ｍ₂ 〜Ｍ_n の出力は全て「０」となる。

【００２２】次に、各中間層Ｍ₁ 〜Ｍ_n の出力は出力層
Ｒ₁ に与えられ、ここで各出力の論理和がとられる。こ
の結果、出力層Ｒ₁ から入力層データが正常であること
を示す「１」の出力が得られる。以上の動作は入力層デ
ータが蓄積される毎に行われる。なお、正常パターンテ
ーブル５ａのみが設けられ、異常パターンテーブル５ｂ
が省略される場合は、出力層Ｒ₁ の出力が「０」であれ
ば、入力層データは異常であると判定され、監視対象２
に故障が発生したものと見なされる。

【００２３】以上の説明は正常パターンに関して説明し
たが、異常パターンについても上述と同様のニューラル
ネットワークを用いた処理が行われる。その場合は出力
層の出力が「１」のとき、故障が発生したものと判定さ
れる。また、異常パターンテーブル５ｂのみが設けら
れ、正常パターンテーブル５ａが省略される場合は、出
力層の出力が「０」であれば正常と見なされる。以上の
ニューラルネットワーク処理は故障診断回路９において
行われる。

【００２４】次に学習モードについて説明する。正常パ
ターンテーブル５ａと異常パターンテーブル５ｂとが設
けられる場合、故障診断中にある入力層データが正常パ
ターン及び異常パターンの何れとも一致しない場合は、
学習モードに切換えてその入力層データを学習漏れパタ
ーンとして、これが正常パターンか異常パターンかを判
断した後、正常パターンテーブル５ａ又は異常パターン
テーブル５ｂに追加登録する。また、故障診断中に発生
する上記学習漏れパターンだけでなく、最初から学習モ
ードを実行して、新しい入力層データを正常パターンテ
ーブル５ａ又は異常パターンテーブル５ｂに登録するこ
とも行われる。学習モードにおける入力層データと正常
パターン，異常パターンとの比較はパターン照合回路１
１において行われる。

【００２５】而して、この発明においては、上記学習モ
ードにおいて、新たに入力層データを正常パターンテー
ブル５ａ又は異常パターンテーブル５ｂに登録する際、
既に登録済みのそれぞれ１６ビットの複数の正常パター
ン及び複数の異常パターンと、新たに登録すべき１６ビ
ットの入力層データとを順次に比較し、両者が同一個所
で１ビットだけ異なりかつ他の１５ビットは全て一致す
る場合は、その異なる１ビットに共通化マークを付して
１つの共通化パターンと成し、これをメモリ５の１つの
アドレスに登録するようにしている。この共通化の作業
は共通化チェック回路Ａを用いて行われる。

【００２６】さらに、上記共通化マークを有する共通化
パターンとそのテーブルに既に登録済みの他の共通化パ
ターンとを共通化マークを含めて比較し、両者が同一個
所で１ビットだけ異なり、他の全てのビットが全て一致
する場合は、その異なるビットにさらに共通化マークを
付して上記両者をさらに１つの共通化パターンと成し、
これを１つのアドレスに登録するようにしている。この
さらに共通化を行う作業は、共通化チェック回路Ｂを用
いて行われる。

【００２７】次に、上記共通化を行うための規則につい
て具体的に説明する。なお、ここでは共通化マークとし
て「＊」を用いるものとする。また、簡単のため入力層
データ及び正常（又は異常）パターンを４ビットとす
る。規則Ａ＊マークを持っていない入力層データと正常（又は異
常）パターンとが１個所だけ違っていれば、共通化が可
能である。例えば、入力層データ「１００１」と正常
（又は異常）パターン「１１０１」とは２番目のビット
だけが違うので、この２番目のビットに＊マークを用
い、上記「１１０１」を「１＊０１」に変更して登録す
る。この場合、上記「１００１」の入力層データは排棄
される。また、入力層データが「１００１」，正常（又
は異常）パターンが「００１１」とでは、２個所の違い
があるので、「１００１」を新たに登録する必要があ
る。

【００２８】規則Ｂ正常（又は異常）パターンテーブル内での正常（又は異
常）パターンどうしの共通化について次の２条件を満たした時のみ、正常（又は異常）パター
ンどうしの共通化が行える。１．すべての＊マークの入っている位置が同じ。２．＊マークの入っているビットを除いて１ケ所だけ異
なる。例１．「００１＊」と「０００＊」とは「００＊＊」に共通化可能例２．「０１＊＊」と「００＊＊」とは「０＊＊＊」に共通化可能

【００２９】また、一度共通化した後で、更に共通化で
きる場合は、共通化できるものが無くなるまで繰返し実
行する。なお、入力層データと共通化可能なパターンが
正常（又は異常）パターンテーブルに複数存在する場
合、いずれのパターンと共通化を行ってもよいが、１つ
のパターンと共通化を行うと、他のパターンと共通化す
ることはできない。

【００３０】図３，図４は入力層データと正常（又は異
常）パターンとの共通化及びテーブル内でのさらに共通
化の一例を示すもので、この例では入力層データが１２
回入力されたにも拘らず、最終的にテーブルに登録され
るのは「＊＊＊＊」の１つのパターンとなった場合が示
されている。

【００３１】図５は同じ入力層データに対して２通りの
共通化方法Ｉ，IIがあることを示している。Ｉの方法で
は５回目の入力のとき、テーブルには３つのパターンが
登録されているが、IIの改善方法では１つのパターンの
み登録されている。これは４回目の入力のとき、Ａのデ
ータをＣとＢとに別々に共通化したことが原因となって
いる。

【００３２】次に実際に＊マークをメモリ５に記憶させ
る方法について図６と共に説明する。図６において、入
力層データ（４ビットとする）をメモリに格納する場合
は、前述したＳＤ１〜ＳＤ４から成るＳＤビットと共
に、それぞれが「０」のＤＣ１〜ＤＣ４から成る４ビッ
トのＤｏｎ’ｔＣａｒｅｂｉｔ（以下、ＤＣビット
と言う）が「００００」として記憶される。＊マーク
は、このＤＣビットのうちの共通化されたビットと対応
するビットを「１」にすることにより付加される。

【００３３】図示の例では、１回目の入力「１００１」
に対して２回目の入力「１１０１」は２番目のビットが
違うので、ＤＣビットをその２番目のビットを「１」と
して「０１００」として、１回目のＳＤビットと共に
「１００１０１００」として登録する。またこの図示の
例では、４回目の入力を共通するとさらにそのテーブル
内で２番目のＤＣビットが一致しているので、さらに共
通化が行われている。

【００３４】次に前述した故障診断モード及び学習モー
ドの動作について図７乃至図１０のフローチャートと共
に説明する。図７，図８は故障診断モードの動作を示
す。ステップＳＴ１〜ＳＴ４では入力層データを作るた
めに、センサＳＤ１〜ＳＤｎからの２値データをサンプ
リングして、ｎ個を１組として順次シフトさせ、空いた
場所に新しいサンプリングデータを入れながら、サンプ
リングデータをｍ組溜めて１つの入力層データと成す。
この間ステップＳＴ５により、準備中の表示を行う。次
にステップＳＴ６，ＳＴ７において、上記入力層データ
のパターンが正常パターンテーブル５ａに登録されてい
るかを調べる正常パターンチェックを行う。入力層デー
タのパターンが登録済みの正常パターンの１つと一致す
れば、ステップＳＴ８で監視対象２が正常であると表示
した後、続いて、ステップＳＴ９で故障診断を続けるか
と表示し、ステップＳＴ１０でオペレータから故障診断
を続ける指示があるか否かを判別し、続ける場合はステ
ップＳＴ１に戻り、故障診断を続けないのであれば、ス
テップＳＴ１１で学習モードに切換えるか否かをオペレ
ータに問うための表示を行ない、続いてステップＳＴ１
２でオペレータが学習モードへの切換えを指示した場合
は、図９の学習モードの実行に移行する。オペレータが
学習モードの切換えを指示せず故障診断を終了するので
あれば処理をＥＮＤとする。

【００３５】上記ステップＳＴ７で入力層データが全て
の正常パターンと一致しない場合は、ステップＳＴ１
３，ＳＴ１４において、上記入力層データのパターンが
異常パターンテーブル５ｂに登録されているかを調べる
異常パターンチェックを行う。入力層データのパターン
が登録済みの異常パターンの１つと一致すれば、ステッ
プＳＴ１５で監視対象２が異常であると表示した後、続
いて、ステップＳＴ９で故障診断を続けるかと表示し、
ステップＳＴ１０でオペレータから故障診断を続ける指
示があるか否かを判別し、続ける場合はステップＳＴ１
に戻り、故障診断を続けないのであれば、ステップＳＴ
１１で学習モードに切換えるか否かをオペレータに問う
ための表示を行ない、続いてステップＳＴ１２でオペレ
ータが学習モードへの切換えを指示した場合は、図９の
学習モードの実行に移行する。オペレータが学習モード
への切換えを指示せず故障診断を終了するのであれば処
理をＥＮＤとする。

【００３６】上記ステップＳＴ１４において、入力層デ
ータが全ての異常パターンと一致しない場合、即ち、入
力層データのパターンが正常パターンテーブルと５ａ及
び異常パターンテーブル５ｂの何れにも登録されていな
い場合は、学習漏れパターンが発生したものとして、そ
のことをステップＳＴ１６で表示すると共に、続いて、
ステップＳＴ９で故障診断を続けるかと表示し、ステッ
プＳＴ１０でオペレータから故障診断を続ける指示があ
るか否かを判別し、続ける場合はステップＳＴ１に戻
り、故障診断を続けないのであれば、ステップＳＴ１１
で学習モードに切換えるか否かをオペレータに問うため
の表示を行う。そしてステップＳＴ１２でオペレータが
学習モードへの切換えを指示した場合は、図９の学習モ
ードの実行に移行する。オペレータが学習モードへの切
換えを指示せず故障診断を終了するのであれば処理をＥ
ＮＤとする。

【００３７】なお、実施例では入力層データを先に正常
パターンかどうかを調べ、次に、正常パターンと判断さ
れなかった入力層データについて異常パターンかどうか
を調べるようにしているが、逆に入力層データを先に異
常パターンかどうかを調べ、次に異常パターンと判断さ
れなかった入力層データについて正常パターンかどうか
を調べるようにしてもよい。

【００３８】次に図９，図１０の学習モードの動作につ
いて説明する。先ず、ステップＳＴ２１，ＳＴ２２，Ｓ
Ｔ２３で初期設定を行う。ステップＳＴ２１では、監視
対象２に設けられたセンサのうちどのセンサを故障診断
用に使うかを決める。次に入力層データは各センサから
のデータをｍ個サンプリングして蓄積することにより得
られるが、そのｍの値をステップＳＴ２２で決めること
により、入力層データの長さを決め、さらにステップＳ
Ｔ２３で上記サンプリング周期を決める。以上の初期設
定は一旦設定すれば、次回からは省略される。

【００３９】次にステップＳＴ２４，ＳＴ２５，ＳＴ２
６，ＳＴ２７において、各センサからデータをサンプリ
ングし、１組ずつシフトさせながら空いた場所にデータ
を挿入し、これをサンプリングデータがｍ組蓄積される
まで行う。この間、ステップＳＴ２８で学習モードが準
備中であることを表示する。そして１つの入力層データ
が蓄積されたらステップＳＴ２９でその入力層データが
得られたときの監視対象２の状態が正常か異常かをオペ
レータが判断して入力する。この入力値（正常又は異
常）をステップＳＴ３０で読み取り、ステップＳＴ３１
でその入力値を判断する。

【００４０】入力値が正常であれば、ステップＳＴ３２
に行き、正常パターンテーブル５ａに既に正常パターン
が１つ以上格納されているかを調べ、格納されていれば
ステップＳＴ３３で上記入力層データと同じパターンが
正常パターンテーブル５ａに格納されているかをパター
ン照合回路１１により調べる。そしてステップＳＴ３４
で格納されていると判定されたときは、ステップＳＴ３
５で学習を続行するかと表示し、ステップＳＴ３６でオ
ペレータから学習を続ける指示があるか否かを判別し、
続ける場合はステップＳＴ２４に戻り、学習を続けない
のであれば、ステップＳＴ３７で故障診断モードに切換
えるか否かをオペレータに問うための表示を行ない、続
いてステップＳＴ３８でオペレータが故障診断モードへ
の切換えを指示した場合は図７の故障診断モードの実行
に移行する。オペレータが故障診断モードへの切換えを
指示せず学習を終了するのであれば処理をＥＮＤとす
る。

【００４１】上記ステップＳＴ３４で上記同じパターン
が格納されていないと判定されたときは、ステップＳＴ
３９で正常パターンテーブル５ａに入力層データと共通
化可能な正常パターンが有るかを共通化チェック回路Ａ
１２により調べ、その結果をステップＳＴ４０で判定す
る。共通化可能パターンが無い場合はステップＳＴ４１
で上記入力層データを正常パターンテーブル５ａに新規
に登録した後、上記ステップＳＴ３５に進む。また、上
記ステップＳＴ４１の処理は、上記ステップＳＴ３２に
おいて、正常パターンテーブル５ａに正常パターンが格
納されていないと判定された場合にも実行される。

【００４２】上記ステップＳＴ４０において共通化可能
パターンが有ると判定された場合はステップＳＴ４２
で、その共通化可能パターンのＤＣビットのうちの所定
のビットを「１」にして共通化を行う。次のステップＳ
Ｔ４３では、上記共通化された正常パターンとさらに共
通化可能なパターンが正常パターンテーブル５ａに有る
かを調べ、その結果をステップＳＴ４４で判定する。さ
らに共通化可能なパターンが無ければ、ステップＳＴ３
５に進み、有る場合は、ステップＳＴ４５でメモリ５の
アドレスの小さい方の正常パターンの共通化可能なＤＣ
ビットを「１」にして共通化を行なう。続いて、ステッ
プＳＴ４６でメモリ５のアドレスの大きい方の正常パタ
ーンを排棄する。次にステップＳＴ４７により、上記排
棄されて空いたアドレスに後続の正常パターンを順次に
詰めて行くパック処理を行った後、ステップＳＴ４２に
戻る。

【００４３】次に、上記ステップＳＴ３１において、上
記入力値が異常であれば、ステップＳＴ４８に行き、異
常パターンテーブル５ｂに既に異常パターンが１つ以上
格納されているかを調べ、格納されていれば、ステップ
ＳＴ４９で上記入力層データと同じパターンが異常パタ
ーンテーブル５ｂに格納されているかをパターン照合回
路１１により調べる。そしてステップＳＴ５０で格納さ
れていると判定されたときはステップＳＴ３５で学習を
続行するかと表示し、ステップＳＴ３６でオペレータか
ら学習を続ける指示があるか否かを判別し、続ける場合
はステップＳＴ２４に戻り、学習を続けないのであれ
ば、ステップＳＴ３７で故障診断モードに切換えるか否
かをオペレータに問うための表示を行ない、続いてステ
ップＳＴ３８でオペレータが故障診断モードへの切換え
を指示した場合は図７の故障診断モードの実行に移行す
る。オペレータが故障診断モードへの切換えを指示せず
学習を終了するのであれば処理をＥＮＤとする。

【００４４】上記ステップＳＴ５０で上記同じパターン
が格納されていないと判定されたときは、ステップＳＴ
５１で異常パターンテーブル５ｂに入力層データと共通
化可能な異常パターンが有るかを共通化チェック回路Ａ
１２により調べ、その結果をステップＳＴ５２で判定す
る。共通化可能パターンが無い場合はステップＳＴ５３
で上記入力層データを異常パターンテーブル５ｂに新規
に登録した後、上記ステップＳＴ３５に進む。また、上
記ステップＳＴ５３の処理は、上記ステップＳＴ４８に
おいて、異常パターンテーブル５ｂに異常パターンが格
納されていないと判定された場合にも実行される。

【００４５】上記ステップＳＴ５２において共通化可能
パターンが有ると判定された場合はステップＳＴ５４
で、その共通化可能パターンのＤＣビットのうちの所定
のビットを「１」にして共通化を行う。次のステップＳ
Ｔ５５では、上記共通化された異常パターンとさらに共
通化可能なパターンが異常パターンテーブル５ｂに有る
かを調べ、その結果をステップＳＴ５６で判定する。さ
らに共通化可能なパターンが無ければ、ステップＳＴ３
５に進み、有る場合はステップＳＴ５７でメモリ５のア
ドレスの小さい方の異常パターンの共通化可能なＤＣビ
ットを「１」にして共通化を行なう。続いて、ステップ
ＳＴ５８でメモリ５のアドレスの大きい方の正常パター
ンを排棄する。次にステップＳＴ５９により、上記排棄
されて空いたアドレスに後続の異常パターンを順次に詰
めて行くパック処理を行った後、ステップＳＴ５４に戻
る。

【００４６】以上は初期設定を行い、次に入力層データ
を蓄積してこれを学習する場合について説明したが、前
述した図７，図８の故障診断モードにおいて、ステップ
ＳＴ１４で学習漏れパターンが発生し、かつステップＳ
Ｔ１２で学習モードへの切換えが指示された場合は、ス
テップＳＴ２９に進んで、その学習漏れパターンつい
て、上述した入力層データの処理と同様の処理が行われ
る。そして学習漏れパターンは新規に又は共通化されて
正常パターンテーブル５ａ又は異常パターンテーブル５
ａに登録される。

【００４７】次に、図１における故障診断回路９、パタ
ーン照合回路１１、共通化チェック回路Ａ１２及び共通
化チェック回路Ｂ１３の具体的な回路構成について、図
１１，図１２，図１３及び図１４と共に説明する。な
お、各図は正常パターンＮＰ₁〜ＮＰ_n に関してのみ示
しているが、異常パターンについても同様の回路構成が
用いられる。またＳＤビット及びＤＣビットをそれぞれ
４ビットとした場合を例としている。

【００４８】図１１は故障診断回路９を示し、正常パタ
ーンテーブル５ａから読み出された正常パターンＮＰ₁
〜ＮＰ_n （ＳＤビット及びＤＣビットを含む）とサンプ
リング回路８から得られる入力層データのＳＤビットと
が、各正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n との照合回路におい
て比較される。各照合回路は入力層データのＳＤビット
と正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n のＳＤビットとを比較す
るＥＸ−ＯＲゲート群と、各ＥＸ−ＯＲゲートの出力と
正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n のＤＣビットとが加えられ
るＯＲゲート群とにより構成されている。前述した正常
パターンＮＰ₁〜ＮＰ_n を反転して得られる重みパター
ンＷＰ₁ 〜ＷＰ_n は、ここでは、各ＥＸ−ＯＲゲートに
加えられる正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n のＳＤビットの
各ビットＳＤ１〜ＳＤ４を各ＥＸ−ＯＲゲートの負論理
端子に加えることにより実現するようにしている。な
お、重みパターンテーブルを設けて重みパターンＷＰ₁
〜ＷＰ_n を予め登録しておいてもよい。各ＯＲゲートの
出力は中間層Ｍ₁ 〜Ｍ_n としてのＡＮＤゲート群に加え
られ、各ＡＮＤゲートの出力は出力層Ｒ₁ としてのＯＲ
ゲートに加えられる。

【００４９】上記構成によれば、正常パターンＮＰ₁ 〜
ＮＰ_nのうちの１つと入力層データとが一致すれば中間
層Ｍ₁ 〜Ｍ_n の対応する１つから「１」が出力され、こ
のとき出力層Ｒ₁ の出力が「１」となって、監視対象２
が正常であることが判る。なお、出力層の出力が「０」
の場合は、正常パターンテーブル５ａのみが設けられて
いるときは、監視対象２は異常となるが、正常パターン
テーブル５ａと異常パターンテーブル５ｂとが設けられ
ているときは、必ずしも異常ではなく学習漏れパターン
の発生による場合もある。

【００５０】図１２は、パターン照合回路１１を示すも
ので、図１０の正常パターンＮＰ₁〜ＮＰ_n との照合回
路の１つと同一の構成となっている。この回路では１つ
の入力層データに対して正常パターンテーブル５ａから
順次に読み出される正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n が比較
され、両者が一致したとき「１」が出力される。

【００５１】図１３は共通化チェック回路Ａ１２を示
す。この回路は入力層データのＳＤビットと正常パター
ンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n のＳＤビットとを比較するＥＸ−ＯＲ
ゲート群と、それぞれ１つのＥＸ−ＯＲゲートの出力と
他のＥＸ−ＯＲゲートの各出力をインバータ（ＩＮＶ）
で反転した各出力とが加えられるＡＮＤゲートから成る
ＡＮＤゲート群と、このＡＮＤゲート群の出力が加えら
れるＯＲゲートと、正常パターンＮＰ₁ 〜ＮＰ_n のＤＣ
ビットが加えられるＡＮＤゲートと、このＡＮＤゲート
の出力と上記ＯＲゲートの出力とが加えられるＡＮＤゲ
ートとにより構成されている。

【００５２】上記構成によれば、入力層データのＳＤビ
ットとある正常パターンのＳＤビットとが１ビットだけ
異なるときにＯＲゲートから「１」が出力され、それ以
外では「０」が出力される。また、正常パターンのＤＣ
ビットが加えられるＡＮＤゲートからは、そのＤＣビッ
トが全て「０」のとき、即ち、まだ共通化されていない
ときに「１」が出力され、ＤＣビットに１つでも「１」
のビットがあるとき、即ち、既に共通化された正常パタ
ーンのとき、「０」が出力される。従って、最終段のＡ
ＮＤゲートからは共通化可能のとき「１」、共通化不可
能のとき「０」が出力される。

【００５３】図１４は共通化チェック回路Ｂ１３を示
す。図において、正常パターンＡとは、直前に共通化を
行った正常パターンであり、正常パターンＢとは、正常
パターンＡ以外の正常パターンである。なお、この正常
パターンＡとＢとを逆にしてもよい。この回路は、正常
パターンＡ，Ｂの各ＳＤビットを比較するＥＸ−ＯＲ群
と、正常パターンＡ，Ｂの各ＤＣビットが加えられる＊
印のＡＮＤゲートを含む第１のＡＮＤゲート群と、１つ
のＥＸ−ＯＲゲートの出力と＊印のＡＮＤゲートの出力
とが加えられるＯＲゲート及び１つのＥＸ−ＯＲゲート
の出力をインバータで反転した出力と＊印のＡＮＤゲー
トの出力とが加えられるＯＲゲートから成るＯＲゲート
群と、このＯＲゲート群の出力が加えられる第２のＡＮ
Ｄゲート群と、この第２のＡＮＤゲート群の出力が加え
られるＯＲゲートと、上記第１のＡＮＤゲート群の出力
が加えられるＯＲゲート群と、このＯＲゲート群の出力
が加えられるＡＮＤゲートと、このＡＮＤゲートの出力
と上記ＯＲゲートの出力とが加えられるＡＮＤゲートと
により構成されている。

【００５４】上記構成によれば、正常パターンＡ，Ｂの
ＤＣビットが１の対応するＳＤビットを除く他のＳＤビ
ットが１ビットだけ異なるとき、ＯＲゲートから「１」
が出力され、それ以外では「０」が出力される。また、
正常パターンＡ，ＢのＤＣビットが全てのビットで一致
したとき、ＡＮＤゲートより「１」が出力され、それ以
外では「０」が出力される。従って、最終段のＡＮＤゲ
ートより共通化可能のとき「１」が出力され、共通化不
可能とのとき「０」が出力される。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明では、学
習モードにおいて、登録すべき新規なパターンと登録済
みの正常及び／又は異常パターンとを比較し、両パター
ンに不一致なデータが１つあるとき、この不一致なデー
タを所定の共通化データに置き換えることにより、上記
両パターンを１つの共通化パターンに変換し、この共通
化パターンを正常及び／又は異常パターンテーブルに登
録するようにした。

【００５６】また、請求項２の発明では、上記共通化パ
ターンと登録済みの他の共通パターンを含む正常及び／
又は異常パターンとを比較し、両パターンに不一致なデ
ータが１つあるときは、この両パターンをさらに１つの
共通化パターンに変換して登録するようにした。

【００５７】従って、この発明によれば、学習漏れパタ
ーン等のような新たなパターンを正常及び／又は異常テ
ーブルに登録する場合、上記共通化パターンの分だけメ
モリの記憶容量を節約することができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による故障診断装置のブロ
ック図である。

【図２】故障診断に用いられるニューラルネットワーク
を概念的に示す構成図である。

【図３】入力層データと登録済み正常及び／又は異常パ
ターンとの共通化処理の過程の例を示す説明図である。

【図４】共通化処理の過程を示す説明図である。

【図５】上記共通化処理の他の例を示す説明図である。

【図６】上記共通化処理を実際のメモリ上で行う過程を
示す説明図である。

【図７】故障診断モードを実行するためのフローチャー
トである。

【図８】故障診断モードを実行するためのフローチャー
トである。

【図９】学習モードを実行するためのフローチャートで
ある。

【図１０】学習モードを実行するためのフローチャート
である。

【図１１】故障診断回路の実施例を示す構成図である。

【図１２】パターン照合回路の実施例を示す構成図であ
る。

【図１３】共通化チェック回路Ａの実施例を示す構成図
である。

【図１４】共通化チェック回路Ｂの実施例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１故障診断装置２監視対象５ａ正常パターンテーブル５ｂ異常パターンテーブル８サンプリング回路９故障診断回路１１パターン照合回路１２共通化チェック回路１３共通化チェック回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】監視対象の状態を示す少くとも２値のデ
ータを所定周期毎にサンプリングして蓄積して入力層デ
ータと成し、この入力層データのパターンと正常及び／
又は異常パターンテーブルに登録された正常及び／又は
異常パターンとを比較することにより、上記監視対象の
故障診断を行う故障診断モードと、上記正常及び／又は
異常パターンテーブルに新規なパターンを登録する学習
モードとを有する故障診断方法において、上記学習モー
ドにおいて、上記新規なパターンと上記登録済みの正常
及び／又は異常パターンとを比較し、両パターンに不一
致なデータが１つあるとき、この不一致なデータを所定
の共通化データに置き換えることにより、上記両パター
ンを１つの共通化パターンに変換し、この共通化パター
ンを上記正常及び／又は異常パターンテーブルに新規に
登録するようにしたことを特徴とする故障診断方法。
【請求項２】上記共通化パターンを新規に登録する
際、この共通化パターンと登録済みの他の共通化パター
ンを含む正常及び／又は異常パターンとを比較し、両パ
ターンに不一致なデータが１つあるとき、この不一致な
データを上記所定の共通化データに置き換えることによ
り、上記両パターンをさらに１つの共通化パターンに変
換し、この共通化パターンを上記正常及び／又は異常パ
ターンテーブルに新規に登録するようにしたことを特徴
とする請求項１項記載の故障診断方法。