JPS63240602A - シ−ケンスコントロ−ラの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ペースとして記憶する知
識ペース記憶手段と、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
として推定されるーその後、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−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１０Ｂと入出力要素の状態データを記憶する状態
データ記憶領域ｒＯ８とが設けられている。 次に、ＣＰＵ　５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１０Ｍ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１０３に１０（１）として記憶
される。次に、ステップ１０２でサイクル番号」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Ｉｎ（
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４
ＬＳ　ｉ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４ＳＯＬ　ｉの入出力要素４１１ｉと各リミットス
イッチ４ＬＳ　ｉ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＋
［ＩＢ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３ａ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＃ｃ１０１１１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１２２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ＳＰ
Ａ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
工具締めのサイクルがある場合には、工゛具締めのサイ
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１０
８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だめの規則を
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
−ＣＰｔＪ　　６−ＲＡＭ　　１０　　自動工具交換装
置　− 特許出願人　　豊田工機株式会社 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。