JPH083726B2 - シーケンス制御装置における故障診断支援システム - Google Patents

シーケンス制御装置における故障診断支援システム

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JPH083726B2
JPH083726B2 JP62267779A JP26777987A JPH083726B2 JP H083726 B2 JPH083726 B2 JP H083726B2 JP 62267779 A JP62267779 A JP 62267779A JP 26777987 A JP26777987 A JP 26777987A JP H083726 B2 JPH083726 B2 JP H083726B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシーケンスプログラムによって工作機械等の
制御対象を制御するシーケンス制御装置における故障診
断支援システムに関し、一層詳細には、例えば、工作機
械等の制御対象に対してシーケンスプログラムに従って
逐次動作指令を行った際、当該工作機械等に動作異常や
故障が発生した場合の診断を所定の動作ルールを遡行す
ることで容易に行うことが出来るようにした故障診断支
援システムに関する。
[発明の背景] 一般に、工作機械あるいは作業ロボット等の装置では
人員の削減、作動効率の向上等のため、その動作手順を
シーケンスプログラムによって設定し、所望の加工機能
を遂行するようにしたシーケンス制御装置が広く利用さ
れている。このようなシーケンス制御装置を用いたシス
テムにおいて、前記シーケンスプログラムはシーケンス
制御装置によって順次解読処理され、制御信号として工
作機械等の制御対象に供給される。そして、当該制御対
象は前記制御信号に基づいて対応する各部が動作し、所
定の動作が終了するとリミットスイッチ、センサ等の検
出手段から検知信号を発生し、制御対象の各部の動作遷
移状態信号として前記シーケンスに出力する。一方、シ
ーケンスは前記検知信号に基づいて制御対象の各部が前
記制御信号に対応して所定の動作を完了したことを検出
し、次のシーケンスプログラムステップの処理を行い、
これを順次繰り返して実行することにより当該制御対象
に対して所望の加工機能を遂行するようにしている。こ
の場合、このようなシーケンス制御装置を用いた工作機
械等において、工作機械に故障や異常が発生し停止した
場合にはその原因を発見し保持、修理する必要がある。
ところで、当該工作機械に動作制御するためのシーケ
ンスプログラムは専門知識を有する設計者やプログラマ
ーによって作成される。この場合、制御をフローチャー
ト等でシーケンシャルに記載可能なシーケンス制御装置
等においては、装置が実行しているプログラムの各ステ
ップを順次追跡していくことによってプログラムの停止
個所を発見し、故障原因を解析することは比較的容易で
ある。然しながら、ランダムロジック型のシーケンス制
御装置では前記の方法を採用することが出来ない。従っ
て、一般には、設計者やプログラマーと同等の知識を有
する作業者にとって制御論理を1つずつ追跡していくこ
とにより故障原因の解析を行っている。このため、故障
や異常発生時の原因解析は経験を積んだエキスパートで
なければ対応出来ないという不都合が指摘されている。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、工作機械等の制御対象の故障、異常発生時に
おいて専門知識を有するエキスパートによることなく、
一般の作業者による原因解析を容易に行うことの出来る
シーケンス制御装置における故障診断支援システムを提
供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明はシーケンスプ
ログラムに従って制御対象を動作制御するシーケンス制
御装置における故障診断支援システムであって、前記制
御対象を構成する複数の操作単位に対して出力される複
数の動作制御信号と前記動作制御信号に基づき該当する
操作単位から送出される状態応答信号とを対応付ける第
1のルール群と、前記動作制御信号と該動作制御信号に
応じて所定時間後に変化すべき操作単位からの状態応答
信号とを対応付ける第2のルール群と、前記動作制御信
号または状態応答信号の指定により前記第1および第2
ルール群から当該動作制御信号または状態応答信号を含
むルールを抽出する抽出手段とを備え、前記抽出される
ルールを順次遡行することで故障原因の推論を支援し得
るようにしたことを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係るシーケンス制御装置における故障
診断支援システムについて好適な実施態様を挙げ、添付
の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
近年、知識工学の発達によりある因果関係を「if A t
hen B」(若し、Aが真ならばBもまた真である)とル
ール化してデータベースに蓄積し、各種の推論に用いる
エキスパートシステムや人工知能の開発が進められてい
る。一方、最近のシーケンス制御装置の進歩により、あ
る時点での入出力の状態、すなわち、シーケンス制御装
置から制御対象を構成する各操作単位への動作制御信号
や各操作単位の動作状態を示す状態応答信号等の状態を
モニタすることが可能となっている。
本発明に係る故障診断支援システムは、前述したエキ
スパートシステムにおけるルール化の手法を用いたもの
であって前記の動作制御信号と状態応答信号とを対応付
けてルール化し、推論の支援をするようにしたものであ
る。
第1図は本実施態様に係る故障診断支援システムが適
用されるシーケンス制御装置を用いたシステムの全体構
成図である。この場合、当該システムはワークに対して
所定の作業を行う工作機械10と、設計者、プログラマー
等によって作成されたシーケンスプログラムに基づいて
前記工作機械10の動作制御を行うシーケンサ12と、シー
ケンサ12を介して工作機械10を動作させることによりシ
ーケンスプログラムを作成する操作制御部14とから基本
的に構成される。なお、工作機械10とシーケンサ12との
間およびシーケンサ12と操作制御部14との間はインタフ
ェース16および18によって接続される。
シーケンサ12はシーケンスプログラムの格納されるメ
モリ20と、前記シーケンスプログラムを順次処理するCP
U22と、シーケンスプログラムに基づく動作制御信号を
インタフェース16を介して工作機械10に転送すると共に
前記動作制御信号による工作機械10の遷移状態、すなわ
ち、状態応答信号をCPU22に転送するI/Oポート24とを含
む。
操作制御部14はシーケンサ12を介して工作機械10に所
定の動作指令を行うと共に前記動作指令に対応した工作
機械10の遷移状態を読み込み、後述する故障診断支援処
理を行うCPU26と、該支援処理において使用される後述
のルール群を格納するメモリ28と、工作機械10への動作
制御信号および工作機械10の遷移状態を示す状態応答信
号を授受するI/Oポート30とを含む。この場合、メモリ2
8には、後述するように、動作制御信号によって駆動さ
れる工作機械10の各種アクチュエータ等の操作単位と、
前記アクチュエータが所定の動作を行ったことを検知す
るリミットスイッチ等の状態検知手段からの状態応答信
号とを関係付けたルール群が格納される。I/Oポート30
にはインタフェース32を介してディスプレイ34およびキ
ーボード36が接続されており、このキーボード36を介し
て故障診断支援システムあるいは工作機械10に対する動
作指令が行われ、ディスプレイ34を介して工作機械10の
状態をモニタすることが出来る。
一方、工作機械10は、例えば、第2図に示すように構
成される。すなわち、この工作機械10はワークWに対し
てドリル38を用いて孔明け加工を行うものであり、加工
部40および被加工部42から基本的に構成される。加工部
40ではベース44上にドリル38をワークWに指向して変位
する送り用モータ46が固定される。この場合、送り用モ
ータ46の駆動軸48には被加工部42に指向して延在するボ
ール螺子50が一体的に取着され、このボール螺子50に移
動テーブル52が螺着する。前記移動テーブル52にはドリ
ル38の回転軸54を支持するスピンドルユニット56が取着
され、このスピンドルユニット56には前記回転軸54を駆
動する駆動用モータ58が装着される。なお、駆動用モー
タ58の駆動軸60とスピンドルユニット56に支持される回
転軸54とはプーリ62および64を介してベルト66により連
結される。ここで、移動テーブル52の位置はボール螺子
50に沿って配設される3つのリミットスイッチLS1、LS2
およびLS3によって検出される。すなわち、リミットス
イッチLS1は移動テーブル52がドリル38の切削開始点に
あることを検出する。また、リミットスイッチLS3は移
動テーブル52が前進端にあることを検出する。
被加工部42ではベース68上にワーク取付台70が固着さ
れ、このワーク取付台70にはクランプ治具72によってワ
ークWが位置決め固定される。すなわち、クランプ治具
72はワーク取付台70に固着されるクランプ用シリンダ74
と、クランプ用シリンダ74のシリンダロッド76に一端部
が軸着し中間部がワーク取付台70に固定された支持部材
78により軸支されるクランプ部材80とからなり、前記ク
ランプ部材80の他端部によってワークWが位置決め固定
される。この場合、クランプ治具72によるワークWのク
ランプ状態およびアンクランプ状態は2つのリミットス
イッチLS4およびLS5によって夫々検出される。なお、ベ
ース68には切削油82を貯留するタンク84が載置されてお
り、前記切削油82は切削油供給用モータ86によって駆動
されるポンプ88により管路90を介してワークWに供給さ
れる。
本実施態様に係る故障診断支援システムが適用される
シーケンス制御装置を用いたシステムは基本的には以上
のように構成されるものであり、その作用並びに効果に
ついて説明する。
ここで、工作機械10を動作制御するためのシーケンス
プログラムは設計者によって、第3図に示すタイムチャ
ートとして設定され、このタイムチャートに基づいてプ
ログラマーがリレシンボル等を用いたラダーダイヤグラ
ムを作成した後、シーケンサの飜訳プログラムにより該
ラダーダイヤグラムから論理条件式を求めて作成され
る。
第3図のタイムチャートの場合、工作機械10はシーケ
ンスプログラムが起動されると、先ず、クランプ治具72
がワークWをクランプし、加工部40における移動テーブ
ル52が後退端から切削開始点まで前進する。次に、駆動
用モータ58が駆動されてドリル38が回転すると共に切削
油82がワークWに供給され、切削作業が開始される。移
動テーブル52が前進端まで移動するとドリル38の回転お
よび切削油82の供給が停止し、その後、移動テーブル52
が後退端まで移動する。最後に、クランプ治具72がアン
クランプ状態となって一連の動作が終了する。
上記の動作において、工作機械を構成するクランプ用
シリンダ74、移動テーブル52の送り用モータ46、ドリル
38の駆動用モータ58、切削油供給用モータ等の各操作単
位に対してシーケンサ12からシーケンスプログラムに基
づいて送出される動作制御信号と、これらの動作制御信
号によって各操作単位が所定の動作を行い予定の遷移状
態となったことをシーケンサ12に応答する状態応答信号
との対応関係は第4図に示す如くになる。
次に、第3図のタイムチャートにおいて説明した工作
機械10の動作をシーケンサ12から工作機械10の各操作単
位に対する動作制御信号と各操作単位が動作した際の状
態応答信号との関係で説明する。すなわち、第4図に示
すように、シーケンスプログラムが起動され、クランプ
用シリンダ74に対して動作制御信号Y2がシーケンサ12か
ら送出されると、クランプ用シリンダ74がワークWをク
ランプし、リミットスイッチLS4により状態応答信号X2
が発生されシーケンサ12に転送される。シーケンサ12は
この状態応答信号X2を確認した後、次に動作されるべき
移動テーブル52の送り用モータ46に対する動作制御信号
Y3(非切削の前進)を出力する。移動テーブル52が切削
開始位置に達するとリミットスイッチLS2より状態応答
信号X3がシーケンサ12に転送される。以下同様に第3図
のタイムチャートに示される順序で動作制御が行われ
る。
ここで、動作制御信号Yi(i=1、2、…)と状態応
答信号Xiとの関係は操作単位からの状態応答信号Xiに対
してその原因となる動作制御信号Yiという関係にあり、
この因果関係は「if Xi then Yi」というルールで表現
することが出来る。この関係を全ての制御論理について
ルール化し第1のルール群として操作制御部14のメモリ
28に格納しておく。
一方、動作制御信号Yiに対して工作機械10がどのよう
な状態でどの程度の時間で変化するか、すなわち、どの
操作単位からどのような状態応答信号Xi+1が得られるか
を示す因果関係は「if Yi then Xi+1」というルールで
表現することが出来る。この関係を全ての制御論理につ
いてルール化し、第2のルール群として第1のルール群
と同様にメモリ28に格納しておく。
そこで、ある状態で工作機械10が故障し停止した場
合、操作制御部14はシーケンサ12からの動作制御信号Yi
と工作機械10からの状態応答信号Xiをモニタすることが
出来る。この場合、例えば、ディスプレイ34、キーボー
ド36からある動作制御信号Yiが何故送出されないかの問
い合わせをする。
CPU26はこの問い合わせに基づいてメモリ28を検索
し、第1のルール群からYiを含むルールを抽出する。次
いで抽出された各ルール群の状態応答信号Xiについてモ
ニタしているXiと比較し、状態応答信号Xiが不成立のも
のを抽出する。そして、CPU26は前記抽出されたXiに対
してメモリ28を検索し、第2のルール群にXiを含むルー
ルを抽出する。さらに、抽出された前記各ルールに含ま
れている新たな動作制御信号Yi-1をモニタにより確認す
る。上記の各ステップを繰り返し第1および第2ルール
群を順次遡行して故障原因を推論していく。
第5図は、第3図のタイムチャートに示された工作機
械10の動作シーケンスと、第1ルール群および第2ルー
ル群とを第4図に示す動作制御信号Yi、状態応答信号Xi
によって示した図である。第5図において、シーケンス
12は状態応答信号X1があると動作制御信号Y2が発生さ
れ、次いで、その応答として状態応答信号X2が発生され
るというように順次進行する。なお、第1ルール群およ
び第2ルール群は夫々「if Xi then Yi,if Yi then X
i+1」なる前述の因果関係を表したものである。
例えば、リミットスイッチLS4が故障して状態応答信
号X2が発生していないと仮定した場合、操作者は操作制
御部14に対して動作制御信号Y4がない理由の間に合わせ
を行う。そこで、CPU26は第1ルール群よりY4を含むル
ールを抽出する。この場合、X4がないためであることが
判る。次に、第2ルール群よりこのX4を含むルールを抽
出し、X4がないのはY3がないためであることが判る。さ
らに、第1ルール群よりY3を含むルールを抽出し、Y3
ないのはX3がないためであることが判る。次に、第2ル
ール群よりX3を含むルールを抽出し、X3がないのはY2
ないためであることが判り、さらに、第1ルール群より
Y2を含むルールを抽出すると、Y2がないのはX2がないた
めであることが判る。このように第1および第2ルール
群を順次繰り返して遡行していくことによってリミット
スイッチLS4が故障して状態応答信号X2が発生していな
いために工作機械10が停止したことを推論することが出
来る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る故障診断支援シス
テムは、被制御対象の操作単位に与えられる複数の動作
制御信号と操作単位から送出される状態応答信号とを対
応付ける第1ルール群と、前記動作制御信号と該動作制
御信号に応じて所定時間後に変化すべき操作単位からの
状態応答信号とを対応付ける第2のルール群とに基づい
て故障個所に係る動作制御信号または状態応答信号を自
動的に抽出するように構成している。そのため、制御対
象である工作機械が故障あるいは異常状態となって停止
した場合、前記第1および第2ルール群を順次遡行する
ことにより特別に経験を積んだ専門知識を有するエキス
パートによることなく容易に故障原因を解析することが
可能となる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る故障診断支援システムが適用され
るシーケンス制御装置を用いたシステムの全体構成図、 第2図は本発明に係る故障診断支援システムが適用され
る工作機械の構成図、 第3図は第2図に示す工作機械の動作手順を示すタイム
チャート、 第4図はシーケンサと工作機械の各操作単位との間の各
信号の関係説明図、 第5図は第3図のタイムチャートで示すシーケンスと第
1および第2ルール群との関係説明図である。 10……工作機械、12……シーケンサ 14……操作制御部、16、18……インタフェース 20……メモリ、22……CPU 24……I/Oポート、26……CPU 28……メモリ、30……I/Oポート 34……ディスプレイ、36……キーボード 38……ドリル、40……加工部 42……被加工部、W……ワーク LS1〜LS5……リミットスイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シーケンスプログラムに従って制御対象を
    動作制御するシーケンス制御装置における故障診断支援
    システムであって、前記制御対象を構成する複数の操作
    単位に対して出力される複数の動作制御信号と前記動作
    制御信号に基づき該当する操作単位から送出される状態
    応答信号とを対応付ける第1のルール群と、前記動作制
    御信号と該動作制御信号に応じて所定時間後に変化すべ
    き操作単位からの状態応答信号とを対応付ける第2のル
    ール群と、前記動作制御信号または状態応答信号の指定
    により前記第1および第2ルール群から当該動作制御信
    号または状態応答信号を含むルールを抽出する抽出手段
    とを備え、前記抽出されるルールを順次遡行することで
    故障原因の推論を支援し得るようにしたことを特徴とす
    るシーケンス制御装置における故障診断支援システム。
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