JPH0922308A - 設備の異常動作検出方法 - Google Patents

設備の異常動作検出方法

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JPH0922308A
JPH0922308A JP17260295A JP17260295A JPH0922308A JP H0922308 A JPH0922308 A JP H0922308A JP 17260295 A JP17260295 A JP 17260295A JP 17260295 A JP17260295 A JP 17260295A JP H0922308 A JPH0922308 A JP H0922308A
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肇 直原
Atsushi Tsuji
敦志 辻
Futoshi Fuchida
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Abstract

(57)【要約】 【課題】設備に起因する2値信号の変化点のタイミング
のずれを許容して異常動作を確実に検出できるようにす
る。 【解決手段】設備異常動作検出装置2はプログラマブル
コントローラ(PC)1の接点の状態等を監視するため
に通信手段3を備えている。また、基準動作パターン記
憶手段5には異常動作を検出するために予め基準動作パ
ターンが記憶され、設備の実動作におけるPC1の接点
のオン、オフのタイミングと上記基準動作パターンのタ
イミングとが比較手段7にて比較され、両者が一致しな
い場合に設備に異常動作が発生したと判断している。こ
こで、基準動作パターンには、設備に起因するタイミン
グのずれを許容するための許容時間幅が設定されてい
る。したがって、正常に動作している設備に生じるタイ
ミングのずれを異常動作として誤検出することがなくな
り、確実に異常動作を検出できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プログラマブルコ
ントローラにより制御される自動化設備の異常動作を検
出する設備の異常動作検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、プログラマブルコントローラ
により制御される設備において、プログラマブルコント
ローラの具備する接点をオン・オフすることで設備の各
機器に出力される動作制御の2値信号(制御信号)、お
よび各機器の動作状態を検出するためのセンサなどによ
ってプログラマブルコントローラの具備する接点がオン
・オフされることで入力される2値信号(検出信号)の
立ち上がりあるいは立ち下がりの変化点のタイミング
が、予め設定されている基準のタイミングと一致するか
否かを比較することにより、設備に異常動作が生じたと
きにその異常動作を検出する技術が提案されている(例
えば、特開平5−189026号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、制
御信号及び検出信号の入出力の立ち上がりあるいは立ち
下がりのタイミングが、基準となるタイミングに一致し
た場合にのみ設備が正常動作しているものとみなしてい
たため、設備の所定の動作サイクルに対して各機器に起
因して生じるタイミングの違いや、あるいはセンサ等の
設備の動作検出手段において生じる検出タイミングの違
いによって、設備の実動作における2値信号の変化点の
タイミングが基準のタイミングと一致しなくなり、実際
には設備が正常に動作しているにもかかわらず、上記の
ような設備に起因するタイミングの違いを異常動作によ
るものと誤検出してしまうことがあった。
【0004】そこで本発明は、設備に起因する2値信号
の変化点のタイミングのずれを許容して異常動作を確実
に検出できるようにした設備の異常動作検出方法の提供
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、上
記目的を達成するために、プログラマブルコントローラ
により制御される設備の動作制御のためにプログラマブ
ルコントローラにて入出力される2値信号の立ち上がり
あるいは立ち下がりの変化点のタイミングが予め設定さ
れている基準のタイミングと一致するか否かを比較する
ことによって設備の動作に異常が生じたときにその異常
動作を検出する設備の異常動作検出方法において、設備
に起因してその正常動作時に生じる変化点のずれを許容
するための所定の許容時間幅を立ち上がりあるいは立ち
下がりの少なくとも一方の基準のタイミングに設定する
ことを特徴とする。
【0006】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、プログラマブルコントローラにて入出力される動作
制御のための2値信号の変化を示すパターンをタイムチ
ャートにて表示手段に表示するとともに、許容時間幅を
含めた基準のタイミングを上記タイムチャートに対応さ
せて直線にて表示手段に表示することを特徴とする。請
求項3の発明は、請求項2の発明において、2値信号の
立ち上がり及び立ち下がりの変化点に個々に対応する許
容時間幅を含めた基準のタイミングをそれぞれ表示色の
相異なる直線にて表示手段に表示することを特徴とす
る。
【0007】請求項4の発明は、請求項1の発明におい
て、予め設備を複数回正常運転させて得られる動作制御
のための2値信号の変化点のタイミングに基づいて基準
のタイミングにおける所定の許容時間幅を設定すること
を特徴とする。請求項5の発明は、請求項1〜4の発明
において、動作制御のための2値信号の変化点のタイミ
ングが基準のタイミングの許容時間幅内に収まっている
か否かを比較し、許容時間幅を越える場合に実際の変化
点の時刻と、許容時間幅を越えた2値信号とを表示手段
に表示することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して詳細に説明する。図1に示すように、設備
の異常動作検出は、プログラマブルコントローラ(以
下、PCと略称する)1の外部にオンライン接続され
た、設備異常動作検出装置2によって行われる。設備異
常動作検出装置2は、コンピュータ装置を主構成要素と
するものであり、PC1から出力される2値信号の制御
信号やPC1に入力される同じく2値信号の検出信号等
の状態や変化点(立ち上がり及び立ち下がり)を監視し
たりできるように通信手段3を備えるとともに、設備の
異常動作発生や後述する実動作パターン及び基準動作パ
ターンなどが表示できるように表示手段(CRT装置な
ど)4を備えている。
【0009】ここで、一般にPC1は接点のオン、オフ
による2値信号を制御信号として出力することにより設
備の各機器の動作を制御するとともに、接点に接続され
たセンサ等のオン、オフによる2値信号を検出信号を取
り込むことにより各機器の動作状態を把握している。設
備の動作が正常であるか否かは、PC1にて入出力され
る上記2値信号(制御信号及び検出信号)の立ち上がり
あるいは立ち下がりの変化点のタイミングが、予め設定
されている基準のタイミングと一致するか否かを比較す
ることによって行われる。すなわち、所定の動作サイク
ルにて設備が正常に動作する場合の制御信号及び検出信
号の変化のパターンを、基準動作パターンとして基準動
作パターン記憶手段5に予め格納してある。PC1の動
作状態、つまり制御信号や検出信号の立ち上がり及び立
ち下がりのような変化点のタイミング(接点のオン、オ
フのタイミング)は、通信手段3を介して監視されてお
り、設備が動作を開始してからの経過時間に沿って各制
御信号や検出信号の変化点のタイミングが、実動作パタ
ーンとして実動作パターン記憶手段6に一時的に記憶さ
れる。そして、この実動作パターン記憶手段6に記憶さ
れている実動作パターンは、比較手段7において、基準
動作パターン記憶手段5に格納されている基準動作パタ
ーンと比較され、両者が一致しない場合には、何らかの
原因で設備に異常動作が発生したと判断して、その旨を
表示手段4に表示する。
【0010】ここで、上記基準動作パターンには、後述
するような方法で算定される許容時間幅が各制御信号及
び検出信号の変化点(立ち上がり及び立ち下がり)ごと
に設定してある。したがって、実動作パターンにおける
信号の変化点が上記許容時間幅内に収まっていれば、例
え変化点が一致していなくても設備に異常動作が発生し
たとは判断しないようになっている。
【0011】このように、予め設定される基準動作パタ
ーンにおいて、PC1にて入出力される2値信号(制御
信号及び検出信号)の正常動作時に生じる変化点(立ち
上がり及び立ち下がり)のタイミングに、設備に起因す
るタイミングのずれを許容するための許容時間幅を設定
したことにより、上記のようなタイミングのずれを設備
の異常動作によるものと誤判断することがなくなり、設
備の異常動作を確実に検出することができるのである。
【0012】上記動作について、さらに具体的に説明す
る。ここでは、設備として、一般の工場の製造ラインに
おけるものを想定する。まず、上記許容時間幅を算定す
るために、設備の中で同じようなサイクルにて制御信号
あるいは検出信号が変化している部分、例えば、図2に
示すように第1コンベア11により移送されてきたワー
ク10を、隣接して配設された第2コンベア12へピス
トン装置13を用いて移載させるようなユニットについ
て例示する。このユニットの動作を図2〜図5を参照し
て説明する。なお、図4は以下に説明する動作中の制御
信号及び検出信号のオン、オフ状態を示すタイムチャー
ト、図5は同じ動作のフローチャートを各々表してい
る。
【0013】ワーク10の天面には検出用リブ10aが
突設されており、この検出用リブ10aを接触あるいは
非接触で検出するワーク検出センサ14がピストン装置
13に対する所定位置に配設され、このワーク検出セン
サ14の検出信号(検出時にオン、非検出時にオフとな
る2値信号)がPC1に入力されている。したがって、
第1コンベア11上に載置されて移送されてくるワーク
10の検出用リブ10aによりワーク検出センサ14が
オンとされることにより(図5におけるS1、以下同
じ)、PC1においてワーク10がピストン装置13に
対向する位置に到達したことが認識されるようになって
いる(図4(a)参照)。
【0014】PC1は、ワーク検出センサ14の検出信
号が立ち上がることで上記のようにワーク10の所定位
置への到達を認識すると、図4(b)に示すようにピス
トン装置13が有する押し出し用のピストン13aを前
方へ移動(以下、「前進」と称す)させる制御信号をオ
ンに立ち上げ(S2)、図3(a)に示すようにピスト
ン装置13のピストン13aを前進させる。ピストン装
置13は、例えばソレノイド(図示せず)を用いた周知
の構造を有し、ソレノイドに流す励磁電流がPC1から
の制御信号に応じてその方向を反転されることでピスト
ン13aを前後へ移動(前進及び後退)させるようにな
っている。また、図2に示すようにピストン13aの後
端にはピストン検出用リブ13bが突設されており、こ
のピストン検出用リブ13bを接触あるいは非接触で検
出する2つのピストン検出センサ15a,15bがピス
トン装置13に設けてある。すなわち、一方の検出セン
サ15aはピストン13aが定位置(最も後退している
状態)にあるか否かを検出し、他方の検出センサ15b
はピストン13aがワーク10を押し出すための突出位
置(最も前進している状態)にあるか否かを検出するも
のであって、両検出センサ15a,15bは何れもピス
トン13aの後端に突設された検出用リブ13bによっ
てオン、オフされて2値の検出信号をPC1に入力する
ようになっている(実際には、PC1の接点をオン、オ
フする)。よって、PC1からの制御信号によりピスト
ン13aが前進させられると、定位置検出センサ15a
がオフとなる(図4(e)参照)。
【0015】一方、ピストン13aが前進することでピ
ストン13aの先端が第1コンベア11上に載置されて
いるワーク10の側面に当接し、図3(b)に示すよう
にピストン13aの前進とともにワーク10は第2コン
ベア12の方へ押し出され、最終的にはワーク10は第
1コンベア11から第2コンベア12へ移載される。こ
のとき、ピストン13aの検出用リブ13bが突出位置
検出センサ15bをオンさせ(S3)、この検出信号が
PC1に入力されることでPC1はワーク10の移載が
完了したことを認識できる(図4(d)参照)。PC1
は、図4(b)に示すように上記突出位置検出センサ1
5bの検出出力がオンに立ち上がるとピストン13aを
前進させるための制御信号をオフとする(S4)ととも
に、今度は図4(c)に示すようにピストン13aを定
位置に戻すためにピストン13aを後退させる制御信号
をオンに立ち上げる(S5)。これによりピストン装置
13はピストン13aを後退させ、図3(c)に示すよ
うにピストン13aが定位置に戻れば定位置検出センサ
15aが再びオンとなり(S6)、PC1がピストン1
3aを後退させる制御信号をオフにする(S7)ことで
一連の動作が完了する。そして、別のワーク10が第1
コンベア11により移送されてワーク検出センサ14が
オンに立ち上がれば上記動作を再び開始し、図6に示す
ようにこの一連の動作を繰り返すようになっている。
【0016】ここで、図6に示すタイムチャートによれ
ば、上記動作の各サイクルX1〜X3の制御信号及び検
出信号の変化のタイミングは一見ばらついているようで
あるが、動作サイクルX1…の開始時点であるワーク検
出センサ14の検出信号の立ち上がり時点A(1) …から
各制御信号及び検出信号のオン、オフ(立ち上がり及び
立ち下がり)のタイミングB(1) …は各サイクルX1…
においてほぼ一定である。そこで、このように1つの動
作サイクルのスタートを示す信号(この場合はワーク検
出センサ14の検出信号)の変化点から見た動作サイク
ルの他の制御信号や検出信号の変化点が各サイクルX1
…ごとにあまりばらつかないような信号群(PC1が具
備する接点群)の中から動作のタイミングごとに複数グ
ループ作成し、それらグループごとに以下に説明するよ
うな方法で許容時間幅を算定するとともに算定した許容
時間幅に基づいて基準動作パターンを作成する。
【0017】まず、図7に示すように上記一連の動作サ
イクルの開始を決めるワーク検出センサ14の検出信号
がオンに立ち上がった時点A(n) から、ピストン装置1
3にピストン13aを前進させる制御信号(以下、「制
御信号」と称す)の立ち上がり時点B(n) 及び立ち下
がり時点C(n) 、ピストン装置13にピストン13aを
後退させる制御信号(以下、「制御信号」と称す)の
立ち上がり時点D(n)及び立ち下がり時点E(n) 、突出
位置検出センサ15bの検出信号(以下、「検出信号
」と称す)の立ち上がり時点F(n) 及び立ち下がり時
点G(n) 、定位置検出センサ15aの検出信号(以下、
「検出信号」と称す)の立ち下がり時点H(n) 及び立
ち上がり時点I(n) までの時間T1(n)〜T8(n)を、それ
ぞれ下式のように定義する。
【0018】T1(n)=B(n) −A(n) T2(n)=C(n) −A(n) T3(n)=D(n) −A(n) T4(n)=E(n) −A(n) T5(n)=F(n) −A(n) T6(n)=G(n) −A(n) T7(n)=H(n) −A(n) T8(n)=I(n) −A(n) そして、図8のフローチャートに示すように、初期値n
=1として(SS1)設備の動作を開始し、ワーク検出
センサ14の検出出力がオンになって上記動作サイクル
がスタートする時刻A(1) を演算手段8に一時記憶する
(SS2,SS3)。さらに続けて制御信号、制御信
号、検出信号及び検出信号の変化時刻B(1) 〜I
(1) を同じく演算手段8に一時記憶し、上式より各時間
1(1)〜T8(1)を演算手段8にて演算して結果を保持し
ておく(SS4)。これを10回繰り返すことにより
(SS5,SS6)、各時間T1(1)〜T1(n)…の10回
分のデータを得る。そして、演算手段8は各時間T1(1)
〜T1(n)…の平均値ΣT1(n)/n…と、標準偏差σ=
〔{ΣT1 2(n) −(ΣT1(n))2 /n}/(n−1)〕
1/2 …とを求め、この標準偏差σの3倍(=3σ)を許
容時間幅とし、各グループの基準動作パターンを設定す
る。例えば制御信号について見れば、図9に示すよう
に制御信号の立ち上がり時点D及び立ち下がり時点E
に対して、図10に示すように各々の平均値ΣT3(n)/
n,ΣT4(n)/nを中心としてその前後にそれぞれ3σ
の許容幅Pa,Pbを設定したものを基準動作パターン
として基準動作パターン記憶手段5に格納する。
【0019】上述のようにして算定された基準動作パタ
ーンは随時基準動作パターン記憶手段5から読み出され
て、実際の設備の動作に伴う制御信号等の変化のパタ
ーンを示したタイムチャートである実動作パターンとと
もに直線として表示手段4に表示される。図11は表示
手段4に表示された実動作パターンと基準動作パターン
とを示すものであり、同図(a)に示すように実動作パ
ターンの変化点(立ち上がり時刻及び立ち下がり時刻)
が比較手段7において基準動作パターンと比較され、基
準動作パターンの許容時間幅Pa,Pb内に収まってい
れば、設備の動作は正常とあると判断し、同図(b)に
示すように実動作パターンの変化点の内の少なくとも一
方(図では立ち上がりの時刻)が許容時間幅Pb1 内に
収まらずにはみ出した場合に設備の動作に異常が発生し
たと判断する。このように、設備の異常動作を検出する
ための実動作パターンと基準動作パターンとを表示手段
4に表示することで視覚的に捉えやすくすることができ
る。また、立ち上がり側に対応する許容時間幅Pa1
Pb1 と立ち下がり側に対応する許容時間幅Pa2,P
2 とを表示色の相異なる直線で表示手段4に表示する
ようにすれば、視認性を高めることができる。さらに、
同図(b)に示すように設備の異常動作が検出されたと
きに、異常動作の発生した信号(例えば制御信号)
と、それが発生した時刻及び許容時間幅Pa1 ,Pb1
の限度値からのずれ時間を表示手段4に表示するように
している。すなわち、同図(b)に示す場合であれば、
例えば10時20分30.450秒に制御信号が立ち
上がり、この立ち上がり時刻は基準動作パターンの立ち
上がり側の許容時間幅Pb1 の限度値より20msだけ
遅れる方へずれていることが視認でき、そのため、設備
の異常動作が発生した箇所やその原因の検証が容易にな
るものである。
【0020】
【発明の効果】請求項1の発明は、上述のように、プロ
グラマブルコントローラにより制御される設備の動作制
御のためにプログラマブルコントローラにて入出力され
る2値信号の立ち上がりあるいは立ち下がりの変化点の
タイミングが予め設定されている基準のタイミングと一
致するか否かを比較することによって設備の動作に異常
が生じたときにその異常動作を検出する設備の異常動作
検出方法において、設備に起因してその正常動作時に生
じる変化点のずれを許容するための所定の許容時間幅を
立ち上がりあるいは立ち下がりの少なくとも一方の基準
のタイミングに設定するため、設備に起因して生じる変
化点のずれによって設備の正常動作を異常動作として誤
検出することがなくなり、設備の異常動作が確実に検出
できるようになるという効果がある。
【0021】請求項2の発明は、プログラマブルコント
ローラにて入出力される動作制御のための2値信号の変
化を示すパターンをタイムチャートにて表示手段に表示
するとともに、許容時間幅を含めた基準のタイミングを
上記タイムチャートに対応させて直線にて表示手段に表
示するため、実際の設備の実動作と異常動作の検出とを
視覚的に捉えることができるようになるという効果があ
る。
【0022】請求項3の発明は、2値信号の立ち上がり
及び立ち下がりの変化点に個々に対応する許容時間幅を
含めた基準のタイミングをそれぞれ表示色の相異なる直
線にて表示手段に表示するため、表示色の違いによって
許容時間幅が立ち上がり側のものか立ち下がり側のもと
かを容易に判別することができるようになるという効果
がある。
【0023】請求項4の発明は、予め設備を複数回正常
運転させて得られる動作制御のための2値信号の変化点
のタイミングに基づいて基準のタイミングにおける所定
の許容時間幅を設定するため、実際の設備の動作タイミ
ングに則した許容時間幅を設定することができ、設備の
異常動作検出の精度を向上させることができるという効
果がある。
【0024】請求項5の発明は、動作制御のための2値
信号の変化点のタイミングが基準のタイミングの許容時
間幅内に収まっているか否かを比較し、許容時間幅を越
える場合に実際の変化点の時刻と、許容時間幅を越えた
2値信号とを表示手段に表示するため、異常動作が発生
した箇所やその原因の検証が容易になるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】同上を説明するための説明図である。
【図3】同上を説明するための説明図である。
【図4】同上を説明するためのタイムチャートである。
【図5】同上を説明するためのフローチャートである。
【図6】同上を説明するためのタイムチャートである。
【図7】同上を説明するためのタイムチャートである。
【図8】同上を説明するためのフローチャートである。
【図9】同上を説明するための説明図である。
【図10】同上を説明するための説明図である。
【図11】同上を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 プログラマブルコントローラ 2 設備異常動作検出装置 3 通信手段 4 表示手段 5 基準動作パターン記憶手段 6 実動作パターン記憶手段 7 比較手段 8 演算手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プログラマブルコントローラにより制御
    される設備の動作制御のためにプログラマブルコントロ
    ーラにて入出力される2値信号の立ち上がりあるいは立
    ち下がりの変化点のタイミングが予め設定されている基
    準のタイミングと一致するか否かを比較することによっ
    て設備の動作に異常が生じたときにその異常動作を検出
    する設備の異常動作検出方法において、設備に起因して
    その正常動作時に生じる変化点のずれを許容するための
    所定の許容時間幅を立ち上がりあるいは立ち下がりの少
    なくとも一方の基準のタイミングに設定することを特徴
    とする設備の異常動作検出方法。
  2. 【請求項2】 プログラマブルコントローラにて入出力
    される動作制御のための2値信号の変化を示すパターン
    をタイムチャートにて表示手段に表示するとともに、許
    容時間幅を含めた基準のタイミングを上記タイムチャー
    トに対応させて直線にて表示手段に表示することを特徴
    とする請求項1記載の設備の異常動作検出方法。
  3. 【請求項3】 2値信号の立ち上がり及び立ち下がりの
    変化点に個々に対応する許容時間幅を含めた基準のタイ
    ミングをそれぞれ表示色の相異なる直線にて表示手段に
    表示することを特徴とする請求項2記載の設備の異常動
    作検出方法。
  4. 【請求項4】 予め設備を複数回正常運転させて得られ
    る動作制御のための2値信号の変化点のタイミングに基
    づいて基準のタイミングにおける所定の許容時間幅を設
    定することを特徴とする請求項1記載の設備の異常動作
    検出方法。
  5. 【請求項5】 動作制御のための2値信号の変化点のタ
    イミングが基準のタイミングの許容時間幅内に収まって
    いるか否かを比較し、許容時間幅を越える場合に実際の
    変化点の時刻と、許容時間幅を越えた2値信号とを表示
    手段に表示することを特徴とする請求項1〜4記載の設
    備の異常動作検出方法。
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