JPWO2020089977A1 - プログラマブルロジックコントローラシステムおよびデータ解析方法 - Google Patents

Abstract

プログラマブルロジックコントローラ（１０）は、被制御機器（２）を制御する。プログラマブルロジックコントローラ（１０）は、被制御機器（２）の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、状態データの解析処理にて実行される機能を予め複数有し、外部からの選択指示に基づき複数の機能の中から実行される機能を選択する機能選択部と、機能選択部によって選択された機能を用いて状態データの解析処理を行う解析処理部と、を備える。

Description

本発明は、被制御機器の状態を示す状態データを解析するプログラマブルロジックコントローラ、プログラマブルロジックコントローラシステムおよびデータ解析方法に関する。

プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Controller：ＰＬＣ）は、生産装置または設備装置といった機器を制御する。また、ＰＬＣは、かかる機器である被制御機器の動作状態を示す状態データを被制御機器から取得して、状態データの解析を行うことがある。この場合、ＰＬＣは、ＰＬＣに接続された情報システムによるデータ解析が行われなくてもデータ解析の結果を得ることができ、かつ被制御機器の制御にデータ解析の結果を即座にフィードバックすることができる。

特許文献１には、被制御機器からのアナログ信号が入力されるＰＬＣにおいて、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）によるデータ解析を行うことが開示されている。

特開２００６−２０９３８７号公報

ＰＬＣは、ＰＬＣが有するＣＰＵ（Central Processing Unit）ユニットにおいてデータ解析プログラムを実行することによって、状態データを解析する。従来技術にかかる上記の特許文献１のＰＬＣでは、機能をＦＦＴ解析以外の機能に入れ換えてデータ解析を行いたい場合に、データ解析プログラムを作成し直す必要がある。そのため、従来技術では、機能を任意に入れ換えてデータ解析を行うことが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被制御機器から得られるデータについて、機能を任意に入れ換えてデータ解析を実行可能とするプログラマブルロジックコントローラを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、被制御機器を制御する。本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、状態データの解析処理にて実行される機能を予め複数有し、外部からの選択指示に基づき複数の機能の中から実行される機能を選択する機能選択部と、機能選択部によって選択された機能を用いて状態データの解析処理を行う解析処理部と、を備える。

本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、被制御機器から得られるデータについて、機能を任意に入れ換えてデータ解析を実行できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるＰＬＣシステムを示す図 図１に示すＰＬＣシステムが有するデータ解析システムの機能構成を示す図 図１に示すＰＬＣシステムが有するＣＰＵユニットによって実行されるデータ解析プログラムの一例を示す図 図２に示すデータ解析システムの構成例を示す図 図１に示すＰＬＣシステムが有するＣＰＵユニットのハードウェア構成を示すブロック図 図１に示すＰＬＣシステムが有するアナログ入出力ユニットのハードウェア構成を示すブロック図 図１に示すＰＬＣシステムが有する表示器のハードウェア構成を示すブロック図 図１に示すＰＬＣシステムが有する表示器において表示される画面の第１の例を示す図 図１に示すＰＬＣシステムによる動作手順の第１の例を示すフローチャート 図１に示すＰＬＣシステムによる動作手順の第２の例を示すフローチャート 図１に示すＰＬＣシステムが有する表示器において表示される画面の第２の例を示す図 図１に示すＰＬＣシステムが有するエンジニアリングツールにおいて表示される画面の一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ、プログラマブルロジックコントローラシステムおよびデータ解析方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるＰＬＣシステム１を示す図である。ＰＬＣシステム１は、被制御機器２を制御するＰＬＣ１０と、被制御機器２の状態を表示する表示器１５とを有する。表示器１５は、ＰＬＣ１０によって取得された被制御機器２からの情報と、データ解析の結果とを表示する。ＰＬＣシステム１は、ＰＬＣ１０が実行する制御プログラムおよびデータ解析プログラムを作成するツールであるエンジニアリングツール１６を有する。エンジニアリングツール１６は、制御プログラムおよびデータ解析プログラムの作成を支援するエンジニアリングツールプログラムがインストールされたコンピュータである。

ＰＬＣ１０は、電源ユニット１１、ＣＰＵユニット１２、アナログ入出力ユニット１３および入出力ユニット１４といった各種ユニットと、各種ユニットを電気的に接続するベースユニットとを有する。図１では、ベースユニットの図示を省略している。電源ユニット１１は、ＰＬＣ１０の各ユニットへ電源を供給する。ＣＰＵユニット１２は、制御プログラムの実行によって、被制御機器２を制御する。ＣＰＵユニット１２と表示器１５とは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルにより互いに通信可能に接続される。ＣＰＵユニット１２とエンジニアリングツール１６とは、ＬＡＮ（Local Area Network）ネットワークを介して互いに通信可能に接続される。

被制御機器２の動作状態を示す振動、流量、圧力および温度の各種状態量が、各種センサにて電流値あるいは電圧値に変換されて、アナログ入出力ユニット１３へ入力される。アナログ入出力ユニット１３は、各種アナログ信号の取り込みを行う。また、アナログ入出力ユニット１３は、各種アナログ信号を出力する。各種センサのうち、振動センサ３は、被制御機器２が有するサーボモータといった駆動部に取り付けられて、振動を検出する。振動センサ３は、振動の検出結果を示す信号をアナログ入出力ユニット１３へ出力する。

入出力ユニット１４は、被制御機器２に接続されたセンサまたはスイッチといった外部機器４からのビット信号を取り込む。また、入出力ユニット１４は、外部機器４へビット信号を出力する。

図２は、図１に示すＰＬＣシステム１が有するデータ解析システム５の機能構成を示す図である。データ解析システム５は、被制御機器２の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部２１と、状態データの解析処理を行う解析処理部２２と、解析処理にて実行される機能を予め複数有し、複数の機能の中から実行される機能を選択する機能選択部２３と、解析処理の結果を表示する表示部２４と、情報が入力される入力部２５とを備える。機能選択部２３は、ＰＬＣ１０の外部からの選択指示に基づいて機能を選択する。

動作状態とは、被制御機器２の動作時における被制御機器２の構成要素の状態あるいは被制御機器２内の物質の状態であって、定量が可能であるものとする。状態とは、電気的な状態、機械的な状態、熱力学的な状態あるいは流体力学的な状態である。状態データは、動作状態を定量したデータである。状態データには、被制御機器２の内部から取り出されるデータと、被制御機器２の外部に設けられたセンサでの検出によって得られるデータとが含まれる。

データ取得部２１は、取得された状態データを解析処理部２２へ送る。解析処理部２２は、データ解析のための各種機能の中から機能選択部２３によって選択された機能を用いて状態データの解析処理を行い、解析処理の結果を表示部２４へ出力する。

入力部２５は、表示部２４の表示に関して入力された情報を表示部２４へ出力する。表示部２４は、入力部２５からの情報にしたがって、表示の切り換えなどを行う。また、入力部２５は、解析処理にて実行される機能の指定を受け付ける。入力部２５は、指定された機能を示す情報を機能選択部２３へ出力する。機能選択部２３は、指定された機能を示す情報にしたがって機能を選択する。

データ取得部２１の機能は、アナログ入出力ユニット１３が有する構成を用いて実現される。解析処理部２２の機能と機能選択部２３の機能とは、ＣＰＵユニット１２が有する構成を用いて実現される。表示部２４および入力部２５の機能は、表示器１５が有する構成を用いて実現される。

図３は、図１に示すＰＬＣシステム１が有するＣＰＵユニット１２によって実行されるデータ解析プログラムの一例を示す図である。図３に示すデータ解析プログラム６は、シーケンス回路記号に機能ブロック３１が組み合わせられて記述されているシーケンスプログラムである。機能ブロック３１は、機能ごとに部品化された回路ブロックである。機能ブロック３１のプログラムは、ＳＴ（Structured Text）言語を用いて記述される。

図３には、デジタルフィルタ処理のためのデジタルフィルタ機能ブロック３１Ａと、波形を滑らかにする処理のためのエンベロープ機能ブロック３１Ｂと、波形のＦＦＴ解析のためのＦＦＴ解析機能ブロック３１Ｃとの各種の機能ブロック３１が示されている。また、各機能ブロック３１には、機能ブロック３１の有効と無効とを切り替える接点機能部３２と、機能ブロック３１による解析結果を出力する出力プログラム部３３とが繋がれる。

ＰＬＣシステム１のユーザは、エンジニアリングツール１６の操作によって、制御プログラムの一部に機能ブロックを適用して、データ解析プログラム６を作成する。エンジニアリングツール１６には、データ解析のための各種の機能ブロック３１があらかじめ準備されている。ユーザは、あらかじめ準備された機能ブロック３１をデータ解析プログラム６に追加していくことによって、データ解析プログラム６を容易に作成することができる。実施の形態１では、データ解析プログラム６は、ラダー言語で記述されたラダープログラムである。データ解析プログラム６は、ラダー言語以外の言語で記述されたプログラムであっても良く、構造化ラダー言語で記述されたプログラム、あるいはファンクションブロックダイアグラム言語で記述されたプログラムであっても良い。

シーケンスプログラムであるデータ解析プログラム６は、エンジニアリングツール１６での表示によって処理の流れを視覚によって確認し易いという利点がある。このため、ユーザは、前処理あるいは後処理といった処理を要する解析処理について、処理手順を確認しながらデータ解析プログラム６を容易に作成することが可能となる。また、ＰＬＣシステム１は、新たな機能による解析処理を行う場合に、既存のデータ解析プログラム６とは別に新たなデータ解析プログラム６を作成しなくても、既存のデータ解析プログラム６に機能ブロック３１を追加することによって、新たな機能を容易に実現することができる。

図４は、図２に示すデータ解析システム５の構成例を示す図である。アナログ入出力ユニット１３は、アナログ信号が入力される端子ごとに設けられたＡＤ（Analog-to-Digital）変換器４０を有する。なお、ここでは、ＰＬＣシステム１が、状態データの１つである振動データについて解析を行う場合を例として説明する。振動データは、振動センサ３による振動の検出結果を示すデータとする。ＰＬＣシステム１は、サーボモータを駆動する電流値のデータといった、振動データ以外の状態データについても、振動データの場合と同様に解析を行い得る。

振動センサ３からの信号が入力される端子に接続されているＡＤ変換器４０は、アナログ形式の振動データを、デジタル形式の振動データへ変換する。図４では、端子の図示を省略している。アナログ入出力ユニット１３は、デジタル形式の振動データをＣＰＵユニット１２へ出力する。アナログ入出力ユニット１３は、図２に示すデータ取得部２１の機能を担う。

ＣＰＵユニット１２は、ベースユニットを介した通信のためのバスインタフェース（Interface：Ｉ／Ｆ）４１を有する。また、ＣＰＵユニット１２は、状態データの解析処理を行う各種機能部であるデジタルフィルタ部４２、エンベロープ部４３、ＦＦＴ部４４および加算平均部４５と、解析処理にて実行される機能を選択するための分配器４６，４７，４８，４９とを有する。デジタルフィルタ部４２、エンベロープ部４３、ＦＦＴ部４４および加算平均部４５は、図２に示す解析処理部２２を構成する機能部であって、ＣＰＵユニット１２におけるデータ解析プログラムの実行によって実現される。

デジタルフィルタ部４２は、図３に示すデジタルフィルタ機能ブロック３１Ａに相当する。デジタルフィルタ部４２は、振動データの波形をあらかじめ指定された波形にするデジタルフィルタ演算を振動データへ施す。エンベロープ部４３は、図３に示すエンベロープ機能ブロック３１Ｂに相当する。エンベロープ部４３は、振動データの波形の包絡線を算出して、算出結果を出力する。ＦＦＴ部４４は、図３に示すＦＦＴ解析機能ブロック３１Ｃに相当する。ＦＦＴ部４４は、振動データのＦＦＴ解析を行い、解析結果を出力する。加算平均部４５は、振動データの加算平均処理を行い、処理結果を出力する。

分配器４６，４７，４８，４９は、図２に示す機能選択部２３を構成する機能部であって、ＣＰＵユニット１２におけるデータ解析プログラムの実行によって実現される。分配器４６には、バスＩ／Ｆ４１からの信号が入力される。分配器４６には、デジタルフィルタ部４２への状態データの出力の要否が設定される。分配器４６は、デジタルフィルタ部４２への出力が要と設定されている場合、入力された振動データをデジタルフィルタ部４２へ出力する。分配器４６は、デジタルフィルタ部４２への出力が否と設定されている場合、入力された振動データを後続の分配器４７へ出力する。分配器４６は、図３に示す接点機能部３２のうちデジタルフィルタ機能ブロック３１Ａに繋がれている接点機能部３２に相当する。

分配器４７には、デジタルフィルタ部４２からの振動データと分配器４６からの振動データとが入力される。分配器４７には、エンベロープ部４３への状態データの出力の要否が設定される。分配器４７は、エンベロープ部４３への出力が要と設定されている場合、入力された振動データをエンベロープ部４３へ出力する。分配器４７は、エンベロープ部４３への出力が否と設定されている場合、入力された振動データを後続の分配器４８へ出力する。分配器４７は、図３に示す接点機能部３２のうちエンベロープ機能ブロック３１Ｂに繋がれている接点機能部３２に相当する。

分配器４８には、エンベロープ部４３からの振動データと分配器４７からの振動データとが入力される。分配器４８には、ＦＦＴ部４４への状態データの出力の要否が設定される。分配器４８は、ＦＦＴ部４４への出力が要と設定されている場合、入力された振動データをＦＦＴ部４４へ出力する。分配器４８は、ＦＦＴ部４４への出力が否と設定されている場合、入力された振動データを後続の分配器４９へ出力する。分配器４８は、図３に示す接点機能部３２のうちＦＦＴ解析機能ブロック３１Ｃに繋がれている接点機能部３２に相当する。

分配器４９には、ＦＦＴ部４４からの振動データと分配器４８からの振動データとが入力される。分配器４９には、加算平均部４５への状態データの出力の要否が設定される。分配器４９は、加算平均部４５への出力が要と設定されている場合、入力された振動データを加算平均部４５へ出力する。分配器４９は、加算平均部４５への出力が否と設定されている場合、入力された振動データを後続の分配器５０へ出力する。

分配器５０には、加算平均部４５からの振動データと分配器４９からの振動データとが入力される。分配器４９には、データ格納部５１への状態データの出力の要否と、表示変換部５２への状態データの出力の要否とが設定される。分配器５０は、データ格納部５１への出力が要、かつ表示変換部５２への出力が否と設定されている場合、入力された振動データをデータ格納部５１へ出力する。データ格納部５１は、分配器５０から入力された振動データを記憶する。データ格納部５１は、ＣＳＶ（Comma-Separated Values）形式あるいはその他の形式の振動データを格納する。なお、ＣＰＵユニット１２は、分配器５０から出力された状態データを一時的に記憶するメモリを有しても良い。データ格納部５１への出力が否、または表示変換部５２への出力が否と設定されている場合に、ＣＰＵユニット１２は、かかるメモリに振動データを上書き保存しても良い。図４では、かかるメモリの図示を省略している。

一方、分配器５０は、データ格納部５１への出力が否、かつ表示変換部５２への出力が要と設定されている場合、入力された振動データを表示変換部５２へ出力する。表示変換部５２は、振動データの様式を、表示器１５において表示可能な様式へ変換する。表示変換部５２は、様式が変換された振動データを表示器１５へ出力する。

表示器１５は、表示部２４と入力部２５とを有する。表示部２４は、ＣＰＵユニット１２から入力された振動データを基に、振動データの波形を表示する。入力部２５は、解析処理にて実行される機能の指定を受け付けると、状態データの出力の要否を設定するための情報を各分配器４６，４７，４８，４９，５０へ送る。

デジタルフィルタ機能の指定があった場合、入力部２５は、デジタルフィルタ部４２への出力を要と設定するための情報を分配器４６へ送る。これにより、機能選択部２３は、入力部２５からの情報にしたがってデジタルフィルタ機能を選択する。エンベロープ機能の指定があった場合、入力部２５は、エンベロープ部４３への出力を要と設定するための情報を分配器４７へ送る。これにより、機能選択部２３は、入力部２５からの情報にしたがってエンベロープ機能を選択する。

ＦＦＴ解析機能の指定があった場合、入力部２５は、ＦＦＴ部４４への出力を要と設定するための情報を分配器４８へ送る。これにより、機能選択部２３は、入力部２５からの情報にしたがってＦＦＴ解析機能を選択する。加算平均機能の指定があった場合、入力部２５は、加算平均部４５への出力を要と設定するための情報を分配器４８へ送る。これにより、機能選択部２３は、入力部２５からの情報にしたがって加算平均機能を選択する。ＰＬＣシステム１は、分配器４６，４７，４８，４９について、解析処理のための各機能部への出力の要否が適宜組み合わせられることによって、各機能を適宜組み合わせて状態データを解析することができる。

入力部２５は、状態データの格納についての指示と、状態データの表示についての指示とを受け付ける。入力部２５は、振動データの格納の指示が入力された場合、データ格納部５１への出力を要と設定するための情報を分配器５０へ送る。これにより、ＣＰＵユニット１２は、データ格納部５１へ振動データを格納する。また、入力部２５は、振動データの表示の指示が入力された場合、表示変換部５２への出力を要と設定するための情報を分配器５０へ送る。これにより、ＣＰＵユニット１２は、表示変換部５２による振動データの変換と、表示器１５への振動データの送信とを行う。

なお、ＣＰＵユニット１２は、図２に示すデータ取得部２１の機能を担うこととしても良い。この場合、アナログ形式の振動データは、ＣＰＵユニット１２へ直接入力される。ＡＤ変換器４０は、ＣＰＵユニット１２に設けられても良い。

ＣＰＵユニット１２は、デジタルフィルタ部４２、エンベロープ部４３、ＦＦＴ部４４および加算平均部４５以外にも、解析処理部２２を構成する種々の機能部を備えても良い。解析処理部２２には、指定された波形が判定波形の範囲内であるか否かを判定する上下限波形判定のための機能部、または、指定された波形の二乗平均平方根である実効値を算出する機能部が含まれても良い。また、解析処理部２２は、デジタルフィルタ部４２、エンベロープ部４３、ＦＦＴ部４４および加算平均部４５のいずれかが除かれても良い。ＣＰＵユニット１２は、データ解析プログラムに機能ブロックが追加されることによって、ユーザが所望するデータ解析処理を実行することができる。

図４に示すＣＰＵユニット１２の各機能部は、データ解析プログラムがハードウェアで実行されることによって実現される。図５は、図１に示すＰＬＣシステム１が有するＣＰＵユニット１２のハードウェア構成を示すブロック図である。

ＣＰＵユニット１２は、各種処理を実行するＣＰＵ６１と、データ格納領域を含むＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）といったメモリ６２と、表示器１５との接続インタフェースである通信Ｉ／Ｆ６３とを備える。ＣＰＵユニット１２は、データ解析プログラムと各種情報とを記憶する外部記憶装置６４と、ベースユニットとの接続インタフェースであるバスＩ／Ｆ６５とを備える。データ解析プログラムは、メモリ６２に記憶されても良い。

ＣＰＵ６１は、データ解析プログラムを実行する。図２に示す解析処理部２２および機能選択部２３の機能と図４に示す表示変換部５２の機能とは、ＣＰＵ６１を使用して実現される。外部記憶装置６４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）である。図４に示すデータ格納部５１の機能は、外部記憶装置６４を使用して実現される。データ解析プログラムは、メモリ６２にロードされる。ＣＰＵ６１は、メモリ６２にデータ解析プログラムを展開して解析処理を実行する。

図６は、図１に示すＰＬＣシステム１が有するアナログ入出力ユニット１３のハードウェア構成を示すブロック図である。アナログ入出力ユニット１３は、各種処理を実行するＣＰＵ６６と、データ格納領域を含むＲＡＭおよびＲＯＭといったメモリ６７と、信号の入力と信号の出力のためのインタフェースである入出力Ｉ／Ｆ６８と、入出力に伴う処理のためのプログラムを記憶する外部記憶装置６９と、ベースユニットとの接続インタフェースであるバスＩ／Ｆ７０とを備える。ＣＰＵ６６は、入出力に伴う処理のためのプログラムを実行する。入出力に伴う処理には、入力されたアナログ信号からデジタル信号への変換と、デジタル信号から出力のためのアナログ信号への変換とが含まれる。入出力Ｉ／Ｆ６８は、振動センサ３からの信号が入力される上記の端子を有する。図２に示すデータ取得部２１の機能は、入出力Ｉ／Ｆ６８を使用して実現される。図４に示すＡＤ変換器４０の機能は、ＣＰＵ６６を使用して実現される。

図７は、図１に示すＰＬＣシステム１が有する表示器１５のハードウェア構成を示すブロック図である。表示器１５は、各種処理を実行するＣＰＵ７１と、データ格納領域を含むＲＡＭおよび不揮発性メモリであるＲＯＭといったメモリ７２と、各種画面にて情報を表示するディスプレイ７３とを有する。表示器１５は、各種表示のためのプログラムと各種情報とを記憶する外部記憶装置７４と、ＣＰＵユニット１２との接続インタフェースである通信Ｉ／Ｆ７５と、入力操作を受け付ける入力デバイス７６とを有する。ＣＰＵ７１は、各種表示のためのプログラムを実行する。ディスプレイ７３は、液晶ディスプレイあるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイである。入力デバイス７６は、ディスプレイ７３に備えられたタッチパネルである。図２および図４に示す表示部２４は、ディスプレイ７３を使用して実現される。図２および図４に示す入力部２５は、入力デバイス７６を使用して実現される。

次に、表示器１５によるデータ解析の結果の表示と機能の指定について説明する。図８は、図１に示すＰＬＣシステム１が有する表示器１５において表示される画面８０の第１の例を示す図である。

第１の例にかかる画面８０は、解析処理部２２による解析処理の結果である状態データの波形を表示する波形表示部８１と、機能の指定のための入力操作を受け付ける機能指定部８２と、表示される波形を調整するための表示調整部８３とを有する。機能指定部８２は、入力部２５のうち、機能の指定の受け付けを担う部分である。

機能指定部８２には、機能を指定するための複数のスイッチが設けられている。各スイッチは、複数の機能の各々について指定のための操作と指定の解除のための操作とを受け付ける操作部である。機能指定部８２のうち、「デジタルフィルタ波形」と表示されているスイッチは、デジタルフィルタ機能の指定を受け付けるスイッチである。「エンベロープ波形」と表示されているスイッチは、エンベロープ機能の指定を受け付けるスイッチである。「ＦＦＴ解析波形」と表示されているスイッチは、ＦＦＴ解析機能の指定を受け付けるスイッチである。機能指定部８２は、これらのスイッチが押下されることにより、該当する機能の指定を受け付ける。波形表示部８１は、機能指定部８２にて指定された機能による解析処理を経た状態データの波形を表示する。

「ＦＦＴ解析波形」と表示されているスイッチが押下された場合、図４に示す分配器４９は、表示器１５からの情報にしたがって、ＦＦＴ部４４への出力が要と設定される。図３に示すＦＦＴ解析機能ブロック３１Ｃに繋がれている接点機能部３２が有効となる。これにより、機能選択部２３は、ＦＦＴ解析機能を選択する。また、機能指定部８２の各スイッチは、押下によって機能を指定している状態から、再度押下されることによって、機能の指定を解除する。

機能指定部８２のうち、「生波形」と表示されているスイッチは、解析処理を経ていない状態データの表示、すなわち全ての機能を選択しないことを指定するためのスイッチである。かかるスイッチが押下されることにより、全ての機能の指定が解除される。図４に示す分配器４６，４７，４８，４９は、各機能部への出力が否と設定される。図３に示す各接点機能部３２が無効となる。これにより、機能選択部２３は、全ての機能を非選択とする。この場合、波形表示部８１は、解析処理を経ていない状態データの波形を表示する。

このように、ＰＬＣシステム１は、機能指定部８２の各スイッチの操作によって、データ解析プログラムに機能ブロック３１として記述されている各機能について、選択と選択解除とを容易に切り替えて解析処理を行うことができる。

図７に示すＣＰＵ７１は、データ解析プログラム６に含まれる各機能ブロック３１の名称をＣＰＵユニット１２から読み出し、読み出された名称を機能指定部８２の各スイッチに表示させることとしても良い。これにより、ＰＬＣシステム１は、解析処理部２２の各機能部と機能指定部８２の各スイッチとの対応付けを自動的に行うことができる。

表示調整部８３のうち、「ＦＦＴ設定」と表示されている欄は、図４に示すＦＦＴ部４４におけるＦＦＴ解析のパラメータを調整するための操作を受け付ける。「周波数レンジ」と表示されている欄は、解析処理部２２において扱われる状態データの周波数レンジを調整するための操作を受け付ける。「周波数分解能」と表示されている欄は、解析処理部２２において扱われる状態データの周波数分解能を調整するための操作を受け付ける。「サンプリング点数」と表示されている欄は、解析処理部２２において扱われる状態データのサンプリング点数を調整するための操作を受け付ける。これにより、ＰＬＣシステム１は、表示調整部８３への入力によって、解析処理のための各種パラメータを容易に調整することができる。

図７に示す通信Ｉ／Ｆ７５は、表示調整部８３に入力された情報をＣＰＵユニット１２へ送る。ＦＦＴ部４４は、ＦＦＴ解析のパラメータ調整について表示器１５から送られた情報に基づいて、パラメータを調整する。また、図５に示すＣＰＵ６１は、周波数レンジ、周波数分解能およびサンプリング点数といった状態データの特性の調整について表示器１５から送られた情報に基づいて、状態データの特性の調整のための処理を行う。例を挙げると、ＣＰＵ６１は、サンプリング点数の調整についての情報に基づいて、状態データを得るためのサンプリングの間隔の変更をアナログ入出力ユニット１３に指示する。このほか、ＣＰＵ６１は、アナログ入出力ユニット１３から取得した状態データを適宜間引くことによって、サンプリング点数を調整しても良い。

画面８０において、保存指示部８４は、データ格納部５１への状態データの保存についての指示を受け付ける。保存指示部８４において、「有効」と表示されているスイッチは、保存の指示を受け付けるスイッチである。「有効」と表示されているスイッチが押下された場合、図４に示す分配器５０は、表示器１５からの情報にしたがって、データ格納部５１への出力が要と設定される。これにより、ＣＰＵユニット１２は、状態データをデータ格納部５１へ保存する。また、「無効」と表示されているスイッチは、保存指示の解除を受け付けるスイッチである。「無効」と表示されているスイッチが押下された場合、図４に示す分配器５０は、表示器１５からの情報にしたがって、データ格納部５１への出力が否と設定される。これにより、ＣＰＵユニット１２は、データ格納部５１への状態データの格納を行わない。

画面８０において、過去データ指示部８５は、データ格納部５１から読み出された過去の状態データの表示についての指示を受け付ける。過去データ指示部８５において「選択」と表示されているスイッチが押下されると、データ格納部５１に格納されている過去の状態データの名称一覧が画面８０に表示される。かかる名称一覧から、読み出される状態データが選択される。過去データ指示部８５において、「表示」と表示されているスイッチが押下されると、図７に示すＣＰＵ７１は、データ格納部５１に格納されている過去の状態データの中から、選択された状態データを読み出す。波形表示部８１は、読み出された状態データの波形を表示する。また、過去データ指示部８５において「非表示」と表示されているスイッチが押下されると、波形表示部８１は、過去の状態データについての波形の表示を消す。データ格納部５１から出力された状態データは、図４に示す表示変換部５２での変換を経て表示器１５へ送られる。なお、図４では、当該状態データについてデータ格納部５１から表示変換部５２への経路については図示を省略している。

画面８０において、リピート指示部８６は、解析処理の繰り返しの指示を受け付ける。リピート指示部８６において、「リピート」と表示されたスイッチが押下された場合、ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムの最初のステップから最後のステップまでの処理を実行する１回のスキャンを終えた後に再び最初からのスキャンを続けるという動作を繰り返す。このようにして、ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムを繰り返し実行して、状態データの取得と状態データの解析とを繰り返す。これにより、ＰＬＣシステム１は、状態データの解析を継続して行うことができる。

図９は、図１に示すＰＬＣシステム１による動作手順の第１の例を示すフローチャートである。ステップＳ１では、ＰＬＣシステム１は、図８に示す機能指定部８２において機能を指定する操作があったか否かを判断する。機能を指定する操作がない場合（ステップＳ１，Ｎｏ）、ＰＬＣシステム１は、手順をステップＳ１に戻す。

機能を指定する操作があった場合（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、ステップＳ２において、ＰＬＣシステム１は、アナログ入出力ユニット１３によって状態データを取得する。ステップＳ３において、ＰＬＣシステム１は、ステップＳ１での操作によって選択された機能による状態データの解析処理を、ＣＰＵユニット１２によって実行する。ステップＳ４において、ＰＬＣシステム１は、ステップＳ３での解析処理による解析結果を、表示器１５によって表示する。これにより、ＰＬＣシステム１は、図９に示す動作を終了する。

このように、第１の例にかかる動作手順によると、ＰＬＣシステム１は、機能指定部８２への操作をトリガとしてデータ解析プログラムを実行する。ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムの実行によって、状態データの取得と、選択された機能による状態データの解析処理とを行う。

図１０は、図１に示すＰＬＣシステム１による動作手順の第２の例を示すフローチャートである。第２の例は、図８に示すリピート指示部８６への操作によって解析処理の繰り返しが指示されている場合における動作手順の例とする。ステップＳ１１では、ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムを繰り返し実行することによって、解析処理を継続して実行する。

ステップＳ１２では、ＰＬＣシステム１は、ステップＳ１１にて解析処理を継続して実行している間に、機能指定部８２において機能を指定する操作があったか否かを判断する。機能を指定する操作がない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、ＰＬＣシステム１は、手順をステップＳ１１に戻す。

機能を指定する操作があった場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムの最後のステップまでの処理を実行した後に、機能指定部８２への操作にしたがって、解析処理のための機能の選択を変更する。ステップＳ１３において、ＰＬＣシステム１は、データ解析プログラムの次のスキャンを開始することによって、変更された機能による解析処理を実行する。これにより、ＰＬＣシステム１は、図１０に示す動作を終了する。

ＰＬＣシステム１は、エンジニアリングツール１６に用意されている機能の中からユーザによって指定された２以上の機能を１つに纏めて、１つの機能として選択できるようにしても良い。図１１は、図１に示すＰＬＣシステム１が有する表示器１５において表示される画面８０の第２の例を示す図である。

第２の例にかかる画面８０には、図８に示す第１の例において設けられている各部に加えて、ユーザ作成機能指定部８７が設けられている。ユーザ作成機能指定部８７は、２以上の機能がユーザにより１つに纏められることによって作成された機能の指定を受け付ける。ユーザは、２以上の機能を纏めるための操作をエンジニアリングツール１６において行う。

図１２は、図１に示すＰＬＣシステム１が有するエンジニアリングツール１６において表示される画面の一例を示す図である。エンジニアリングツール１６は、データ解析プログラムの作成のための画面への操作によって、２以上の機能を纏めるための操作を受け付けるダイアログ９０を表示する。ダイアログ９０は、２以上の機能が纏められた新たな機能ブロックを作成するための画面である。ダイアログ９０には、エンジニアリングツール１６において用意されている機能ブロックの一覧と、機能ブロックごとのチェックボックスとが表示される。エンジニアリングツール１６は、新たな機能に含められる機能を指定するための操作をダイアログ９０において受け付ける。また、ダイアログ９０には、新たな機能に名称を設定するための入力欄が設けられている。

例を挙げると、ＦＦＴ解析の機能とデジタルフィルタの機能とを１つに纏めた新たな機能を作成する場合、ユーザは、「ＦＦＴ解析」のチェックボックスと、「デジタルフィルタ」のチェックボックスとにチェックを入れる。また、ユーザは、名称の入力欄に任意の名称を書き込む。さらに、ダイアログ９０のうち「ＯＫ」と表示されたスイッチが押下されることによって、ＰＬＣシステム１は、ＦＦＴ解析の機能とデジタルフィルタの機能とが１つに纏められた新たな機能をデータ解析プログラムに設定する。なお、エンジニアリングツール１６は、２以上の機能を纏めるための操作をダイアログ９０以外において受け付けることとしても良い。

新たな機能を含むデータ解析プログラムがＣＰＵユニット１２に読み込まれると、図１１に示すユーザ作成機能指定部８７における「ユーザ作成機能ブロック」の文字列は、ダイアログ９０にて設定された名称に置き換えられる。これにより、ユーザは、２以上の機能を１つに纏めることによって作成された機能をユーザ作成機能指定部８７への操作によって選択して、ＰＬＣシステム１による解析処理を行わせることができる。

ＰＬＣシステム１は、振動データ以外の状態データについても、振動データの場合と同様に解析処理を行うことができる。ＰＬＣシステム１は、電流データまたは電圧データといった状態データの解析処理を行っても良い。

実施の形態１によると、ＰＬＣ１０は、機能選択部２３によって選択された機能を用いて状態データの解析処理を行うことで、機能を任意に入れ換えて状態データを解析することができる。ＰＬＣシステム１は、状態データの解析結果を表示する表示器１５にて機能の指定を受け付けることによって、任意の機能を組み合わせて状態データを解析することができる。これにより、ＰＬＣ１０およびＰＬＣシステム１は、被制御機器２から得られるデータについて、機能を任意に入れ換えてデータ解析を実行することができるという効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ＰＬＣシステム、２ 被制御機器、３ 振動センサ、４ 外部機器、５ データ解析システム、６ データ解析プログラム、１０ ＰＬＣ、１１ 電源ユニット、１２ ＣＰＵユニット、１３ アナログ入出力ユニット、１４ 入出力ユニット、１５ 表示器、１６ エンジニアリングツール、２１ データ取得部、２２ 解析処理部、２３ 機能選択部、２４ 表示部、２５ 入力部、３１ 機能ブロック、３１Ａ デジタルフィルタ機能ブロック、３１Ｂ エンベロープ機能ブロック、３１Ｃ ＦＦＴ解析機能ブロック、３２ 接点機能部、３３ 出力プログラム部、４０ ＡＤ変換器、４１，６５，７０ バスＩ／Ｆ、４２ デジタルフィルタ部、４３ エンベロープ部、４４ ＦＦＴ部、４５ 加算平均部、４６，４７，４８，４９，５０ 分配器、５１ データ格納部、５２ 表示変換部、６１，６６，７１ ＣＰＵ、６２，６７，７２ メモリ、６３，７５ 通信Ｉ／Ｆ、６４，６９，７４ 外部記憶装置、６８ 入出力Ｉ／Ｆ、７３ ディスプレイ、７６ 入力デバイス、８０ 画面、８１ 波形表示部、８２ 機能指定部、８３ 表示調整部、８４ 保存指示部、８５ 過去データ指示部、８６ リピート指示部、８７ ユーザ作成機能指定部、９０ ダイアログ。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、制御プログラムの実行によって被制御機器を制御する。本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、データ解析のための機能ごとに部品化された機能ブロックを制御プログラムの一部に適用することにより作成されたデータ解析プログラムを実行することによって状態データの解析処理を行う解析処理部と、外部からの選択指示に基づいて、データ解析プログラムが有する機能ブロックの中から解析処理部によって実行される機能ブロックを選択する機能選択部と、を備える。

本発明は、被制御機器の状態を示す状態データを解析するプログラマブルロジックコントローラシステムおよびデータ解析方法に関する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被制御機器から得られるデータについて、機能を任意に入れ換えてデータ解析を実行可能とするプログラマブルロジックコントローラシステムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムは、制御プログラムの実行によって被制御機器を制御するプログラマブルロジックコントローラを有する。本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムは、被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、データ解析のための機能ごとに部品化された機能ブロックを制御プログラムの一部に適用することにより作成されたデータ解析プログラムを実行することによって状態データの解析処理を行う解析処理部と、データ解析プログラムが有する機能ブロックの中から解析処理部によって実行される機能ブロックを接点機能部の切り替えによって選択する機能選択部と、解析処理の結果を表示する表示し、かつ解析処理にて実行される機能の指定を受け付ける表示器と、を備える。表示器は、機能ブロックの有効または無効の切り替えのための操作を受け付ける機能指定部を含む。接点機能部は、前記機能指定部が押下されることによって機能ブロックの有効または無効の切り替えを行う。

本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムは、被制御機器から得られるデータについて、機能を任意に入れ換えてデータ解析を実行できるという効果を奏する。

以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムおよびデータ解析方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムは、制御プログラムの実行によって被制御機器を制御するプログラマブルロジックコントローラを有する。本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラシステムは、被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、データ解析のための機能ごとに部品化された複数の機能ブロックを制御プログラムの一部に適用することにより作成されたデータ解析プログラムを実行することによって状態データの解析処理を行う解析処理部と、データ解析プログラムが有する機能ブロックの中から解析処理部によって実行される機能ブロックを接点機能部の切り替えによって選択する機能選択部と、解析処理の結果を表示する表示し、かつ解析処理にて実行される機能の指定を受け付ける表示器と、を備える。表示器は、機能ブロックの有効または無効の切り替えのための操作を受け付ける機能指定部を含む。データ解析プログラムには、複数の機能ブロックに状態データを入力する接点機能部と、複数の機能ブロックの解析結果を出力する出力プログラム部との接続関係が規定されている。機能指定部が押下されることによって、接点機能部が複数の機能ブロックの有効または無効の切り替えを行うとともに接点機能部と出力プログラム部とが選択される。

Claims (5)

1. 被制御機器を制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
   前記被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、
   前記状態データの解析処理にて実行される機能を予め複数有し、外部からの選択指示に基づき複数の機能の中から実行される機能を選択する機能選択部と、
   前記機能選択部によって選択された機能を用いて前記状態データの解析処理を行う解析処理部と、
   を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
2. 被制御機器を制御するプログラマブルロジックコントローラを有するプログラマブルロジックコントローラシステムであって、
   前記被制御機器の動作状態を示す状態データを取得するデータ取得部と、
   前記状態データの解析処理にて実行される機能を予め複数有し、外部からの選択指示に基づき複数の機能の中から実行される機能を選択する機能選択部と、
   前記機能選択部によって選択された機能を用いて前記状態データの解析処理を行う解析処理部と、
   前記解析処理の結果を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラシステム。
3. 前記表示部を有し、かつ前記解析処理にて実行される機能の指定を受け付ける表示器を備え、
   前記機能選択部は、前記表示器にて指定された機能を選択することを特徴とする請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
4. 前記表示部は、前記複数の機能の各々について指定のための操作と指定の解除のための操作とを受け付ける操作部を含むことを特徴とする請求項３に記載のプログラマブルロジックコントローラシステム。
5. プログラマブルロジックコントローラが実行するデータ解析方法であって、
   前記プログラマブルロジックコントローラによって制御される被制御機器の動作状態を示す状態データを取得する工程と、
   前記状態データの解析処理にて実行される機能を予め複数有し、外部からの選択指示に基づき複数の機能の中から実行される機能を選択する工程と、
   選択された機能を用いて前記状態データの解析処理を行う工程と、
   を含むことを特徴とするデータ解析方法。

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