JPH083725B2 - シ−ケンスコントロ−ラの異常診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】 本発明は工作機械を制御するシーケンスコントローラ
の異常な入出力要素を自動的に指摘するシーケンスコン
トローラの異常診断装置に関する。

【従来技術】

従来、シーケンスコントローラにおける異常な入出力
要素によって生じる異常発生に対しては、専門的な知識
と経験を有する人が自己の経験と勘を駆使して異常要素
を推論するようにしている。

【発明が解決しようとする問題点】

このため、シーケンスコントローラの異常解析に時間
がかかると共に特定人しか解析が実行されないという問
題があった。また、作業者の経験と勘によって異常箇所
が推論されるだけであり、推論された入出力要素が本当
に故障要素であるか否かは、実際にシーケンス回路を動
作させてみないと判定できないという問題がある。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたも
のであり、その目的は、シーケンスコントローラの動作
に異常が発生したときに、シーケンスコントローラの異
常要素を高精度で自動的に確定することである。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は、工作機械
を制御するシーケンスコントローラの動作を規定したシ
ーケンスプログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
シーケンスコントローラから入出力要素の接点の状態を
示す状態データを入力する状態データ入力手段と、シー
ケンスコントローラの各動作サイクルの正常完了時にお
ける入出力要素の接点の状態を示すサイクルデータを記
憶するサイクルデータ記憶手段と、状態データ入力手段
により入力された状態データとサイクルデータ記憶手段
に記憶されているサイクルデータを対比して正常に完了
した最終サイクルを検出することにより、次の中断サイ
クルを推定する中断サイクル推定手段と、各種の条件か
ら故障要素を特定する規則を知識ベースとして記憶する
知識ベース記憶手段と、規則の条件の成立性の判断から
故障要素を推定する故障要素推定手段と、故障要素推定
手段により推定された故障要素の状態を反転してシーケ
ンスプログラムを模擬実行する模擬実行手段と、模擬実
行手段による実行結果に応じて、推定された故障要素が
真の故障要素か否かを判定する判定手段とを有すること
である。

【作用】

制御系に故障が発生するとシーケンスコントローラは
ラダー回路の何処かで中断するが、状態データ入力手段
はその中断した時の入出力要素の状態を示した状態デー
タを入力する。また、サイクルデータ記憶手段には各動
作サイクルの正常完了時における入出力要素の状態デー
タが記憶されており、故障時の入出力要素の状態データ
とサイクルデータとの対比を行うことにより処理が中断
されているサイクルが推定される。中断しているサイク
ルが推定されると、次に、故障要素推定手段により、知
識ベースとして記憶されている規則の条件の成立性の判
断により、規則の結論で与えられる入出力要素が故障要
素として推定される。その後、推定された故障要素の状
態を反転して、シーケンスプログラムが模擬実行され、
中断サイクルが最後まで実行されたならば、その推定さ
れた故障要素を真の故障要素と判定する。また、中断サ
イクルが実行されないならば、推定された故障要素は故
障要素ではないと判定し、他に推定された故障要素の状
態を同様に反転してシーケンスプログラムを模擬実行す
る。このような処理を推定された故障要素の全てに対し
て模擬実行することにより、その模擬実行の結果から真
の故障要素が特定される。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第２図は本装置を数値制御装置に接続した構成を示すブ
ロックダイヤグラムである。 １はシーケンスコントローラ２を含む数値制御装置で
ある。数値制御装置１はインタフェース３を介して異常
診断装置４を構成するCPU5に接続されている。異常診断
装置４は、コンピュータシステムで構成されており、シ
ーケンスコントローラ２の異常を診断するプログラムを
実行するCPU5と各種のデータを記憶するRAM6とデータ等
を入力するキーボード７とマウス８と診断結果を表示す
るCRT9とから成る。 RAM6にはシーケンスプログラムを記憶するプログラム
領域SPAとサイクルデータを記憶するサイクルデータ記
憶領域SDAと知識ベースを記憶する知識ベース記憶領域I
DBと入出力要素の状態データを記憶する状態データ記録
領域IOSとが設けられている。 次に、CPU5の処理手順を示した第３図のフローチャー
トを参照して、本装置の作用を説明する。シーケンスコ
ントローラ２が中断すると、数値制御装置１から故障態
様に応じてエラー信号が出力され、本プログラムが起動
される。本実施例では、シーケンスコントローラ２は数
値制御装置１のＭ機能により起動され、自動工具交換装
置10を制御している。自動工具交換装置10に故障が生じ
ると、シーケンスコントローラ２から工具交換完了信号
が数値制御装置１に出力されない。したがって、数値制
御装置１はＭコード出力後、一定時間経過しても工具交
換完了信号が入力されない時には、工具交換装置10に障
害が発生したと判定し、Ｍコード出力後のタイムオーバ
ー等のエラー信号をCPU5に出力することができる。 ステップ100では、エラコードと共にその時の入出力
要素の状態を示す状態データが入力され、その状態デー
タは状態データ記憶領域IOSにIO（ｉ）として記憶され
る。次に、ステップ102でサイクル番号ｊが１に初期設
定され、ステップ104でサイクル番号ｊのサイクルに属
する全てのサイクルデータと状態データIO（ｉ）とが対
比される。自動工具交換の各サイクルは第４図に示すよ
うにメインアーム反転、工具緩め、メインアーム降下等
のサイクルから成り、その各サイクルの開始時と完了時
における各ソレノイドバルブ4SOLi、各リミットスイッ
チ4LSiの状態は図示する所定の状態となる。したがっ
て、それらの状態を検出する入出力要素がサイクル完了
時の所定の状態になっているか否かを判定することによ
り、そのサイクルが完了したか否かが判定できる。例え
ば、メインアーム反転のサイクルでは、各ソレノイドバ
ルブ4SOLiの入出力要素4Wiと各リミットスイッチ4LSiの
入出力要素4RiPが、第５図に示すような条件を具備する
とき、メインアーム反転のサイクルが完了したと判定す
ることができる。そこで、このサイクルが完了したか否
かを判定するために第６図に示すようにProlog言語で各
サイクルを完了時の入出力要素の状態の条件を記載した
サイクルデータがサイクルデータ記憶領域SDAに記憶さ
れている。 このようにステップ104で状態データとサイクルデー
タとが対比され、ステップ106で状態が一致していると
判定されると、そのサイクルは完了したことを意味して
いるため、ステップ108へ移行して、サイクル番号ｊが
１だけ更新され、ステップ104へ戻り、次のサイクルに
ついても同様に状態データとサイクルデータとの対比が
実行される。そして、状態データとサイクルデータとが
一致しない最初のサイクルが見つかれば、ステップ110
でそのサイクルが中断サイクルと推定され、その中断サ
イクルのサイクル番号が記憶される。例えば、工具緩め
サイクルで状態データがその工具緩めサイクルのサイク
ルデータと一致しないとすれば、工具緩めサイクルが中
断サイクルと判定される。 次に、ステップ112へ移行して知識ベース記憶領域IDB
に記憶されている規則の成立性の判断が行われる。規則
は入出力要素の状態、数値制御装置１の出力するエラー
コード、中断サイクル等の情報から故障要素を特定する
専門化の知識が、各種の条件とその条件が充足された時
に故障要素を特定する結論とからなる形式で与えられて
いる。 例えば、規則は第７図に示す様に、第６規則ではエラ
コードは「03」か、中断サイクルは「工具緩めサイク
ル」か、入出力要素の状態は「接点4R5Pがオン」かの条
件と、その条件が充足される時に故障要素を特定した
「接点4R5Pが故障」の結論とから成る。この条件と結論
との関係は、専門家の経験的知識を規則の形式で表現し
たものである。そして、その規則は第８図に示すように
Prolog言語を用いて表現されており、Prolog言語を用い
て表現した規則は、知識ベース領域IDBに記憶されてい
る。 ステップ112では、装置の各種の情報から抽出された
１つの規則の条件の真偽判定が行われる。そして、ステ
ップ114で全条件が充足されたか否かが判定され、全条
件が充足された場合にはその規則が適用されることにな
り、次のステップ116でその適用規則の番号が記憶され
る。そして、ステップ118へ移行して規則の成立性の判
断が最終規則まで行われたか否かが判定され、最終規則
まで実行された場合には、ステップ120で次の規則が抽
出され、ステップ112へ移行してその規則の成立性の判
断が行われる。このようにして、ステップ118で最終規
則と判定されるまで、順次、規則の成立性が判断され、
適用規則の番号が全て抽出される。 適用規則の抽出が完了すると、ステップ122以下のシ
ーケンスプログラムの模擬実行が行われる。ステップ12
2では１つの適用規則が抽出され、その適用規則の結論
により特定される入出力要素が故障要素と推定される。
そして、次のステップ124でその推定された故障要素の
状態を反転した後、プログラム領域SPAに記憶されてい
るシーケンスプログラムのうち、中断サイクルのプログ
ラムが模擬実行される。このシーケンスプログラムは、
第９図のシーケンスを表すラダー回路と等価な動作を行
う計算機の命令語を第10図で示すようにProlog言語で記
載したものである。そして、ステップ126で中断サイク
ルの模擬実行が完了した時に、入出力要素の状態がその
中断サイクルのサイクルデータの示す状態と等しいか否
かを判定することにより、中断サイクルが正常完了した
か否かが判定される。サイクルの中断は動作過程で故障
要素が正常な状態をとらないために発生するのであるか
ら、適用規則が結論した入出力要素が真に故障要素であ
るならば、中断状態におけるその故障と推定される入出
力要素の状態を反転すればその要素は正常状態となり、
サイクルは中断されずに正常完了となるはずである。し
たがって、模擬実行により中断サイクルが正常完了した
場合には、適用規則の結論した入出力要素は真の故障要
素として特定することができる。また、模擬実行により
中断サイクルが正常完了にならなかった場合には、適用
規則で結論された入出力要素は真の故障要素ではないこ
とを意味しており、その場合にはステップ128へ移行し
て次の適用規則が抽出され、ステップ122へ戻り、その
規則の結論する入出力要素の状態が反転され中断サイク
ルが模擬実行される。このように、真の故障要素が特定
されるまで、全ての適用規則に関し上記模擬実行が行わ
れる。そして、ステップ126で模擬実行の結果、中断サ
イクルが正常完了したと判定されると、ステップ130へ
移行して、その適用規則の結論する入出力要素が真の故
障要素に決定され、その故障要素はCRT9に表示される。 また、本実施例の第４図に示すサイクルにおいて、メ
インアーム降下以後に、工具緩めと接点データが全く逆
の工具緩めのサイクルがある場合には、工具緩めのサイ
クルが真の異常接点であるにかかわらず工具緩めサイク
ルが異常と判断してしまうことがあるので、前記第３図
のステップ106とステップ110の間に、前の動作サイクル
が状態データと一致していたかどうかの判断を行わせる
ことにより、一致していれば一連のサイクルの途中で異
常が発生したということで異常と判断して次のステップ
110へ移行し、一致していなければ接点データが全く逆
のサイクルであると判断して前のステップ108へ移行す
るようにしても良い。 上記したように本実施例では、障害の発生時に専門家
の判断を必要とすることなく、自動的に、中断サイクル
が推定され、規則形式で与えられた知識ベースを適用し
て中断した時の各種の条件から故障要素が推定され、更
にその故障要素の状態を反転してシーケンスプログラム
を模擬実行して中断サイクルが正常に終了するか否かに
より推定された故障要素が真の故障要素か否かが決定さ
れる。 尚、上記実施例では故障要素の特定まで自動化した
が、故障と判定された入出力要素が正常状態を示さなか
った故障原因、例えば、接点不良、接点を作動させる可
動軸の作動不良等、を特定するまでを自動化しても良
い。故障要素から故障原因を特定するには、専門家の経
験的知識を必要とするが、中断した機械の状態等を条件
とする故障原因解析用の規則を知識ベースとして与え、
故障要素を推定するのに規則を適用したのと同様に、そ
の故障原因解析用の規則を適用して故障原因を自動的に
特定することもできる。

【発明の効果】

本発明は中断時の入出力要素の状態と各動作サイクル
の正常完了時の入出力要素の状態とを対比することによ
り中断サイクルを推定し、各種の条件から故障要素を特
定する規則を知識ベースとして記憶しておき、規則の条
件の成立性の判断から故障要素を推定し、更に推定され
た故障要素の状態を反転してシーケンスプログラムを模
擬実行し、その実行結果に応じて推定された故障要素が
真の故障要素か否かを判定しているので、故障要素の高
精度の特定を自動化することができるため、障害の発生
時に専門家でなくとも故障解析が容易にできるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示したブロックダイヤグラム。
第２図は本発明の具体的な一実施例に係る異常診断装置
の構成を示したブロックダイヤグラム。第３図は同実施
例装置で使用されたCPUの処理手順を示したフローチャ
ート。第４図は各サイクルの開始時と終了時における入
出力要素の正常状態を示した説明図。第５図はサイクル
の正常完了の条件を表記した説明図。第６図は正常完了
の条件を計算機言語で表現したサイクルデータを示した
説明図。第７図は故障要素を推定するための規則を示し
た説明図。第８図はその規則を計算機言語で表現した知
識ベースを示した説明図。第９図はシーケンスコントロ
ーラの１サイクルのシーケンスを表すラダー回路を示し
た回路図。第10図はシーケンスプログラムを示した説明
図である。 １……数値制御装置、２……シーケンスコントローラ、
５……CPU、６……RAM、10……自動工具交換装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 知彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械を制御するシーケンスコントロー
   ラの動作を規定したシーケンスプログラムを記憶するプ
   ログラム記憶手段と、 前記シーケンスコントローラから中断時の入出力要素の
   接点の状態を示す状態データを入力する状態データ入力
   手段と、 前記入力手段により入力された状態データを記憶する状
   態データ記憶手段と、 前記シーケンスコントローラの各動作サイクルの正常完
   了時における入出力要素の接点の状態を示すサイクルデ
   ータを記憶するサイクルデータ記憶手段と、 前記状態データ記憶手段に記憶されている状態データと
   前記サイクルデータ記憶手段に記憶されているサイクル
   データを対比して正常に完了した最終サイクルを検出す
   ることにより、次の中断サイクルを推定する中断サイク
   ル推定手段と、 各種の条件から故障要素を特定する規則を知識ベースと
   して記憶する知識ベース記憶手段と、 前記規則の条件の成立性の判断から故障要素を推定する
   故障要素推定手段と、 前記故障要素推定手段により推定された故障要素の状態
   を反転して前記シーケンスプログラムを模擬実行する模
   擬実行手段と、 前記模擬実行手段による実行結果に応じて、推定された
   故障要素が真の故障要素か否かを判定する判定手段と を有することを特徴とするシーケンスコントローラの異
   常診断装置。