JPH0621961B2 - シ−ケンサの異常診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はシーケンス制御装置に係り、特に電子式シーケ
ンス制御装置、すなわちプログラマブルコントローラ
（以下ＰＣｓと略す。）に発生する突発的異常現象の原
因究明に役立つ装置に関する。

〔発明の背景〕

ＰＣｓは半導体電子技術の進歩に伴ない、生産設備の制
御に数多く採用されるようになつた。ところでＰＣｓの
シーケンス制御のプログラムは実際の製造ラインに適用
して十分に調整デバツクを行なつた後に、製造ラインの
実稼動へと移行する。実操業に移つた後、多くのシステ
ムで詳細な原因が判明できないトラブルが発生する。こ
のトラブルのなかでも、ある程度再現性のあるものは、
トラブル発生時の状況を作り出していくということで不
良発生のメカニズムを解明していくことができる。

しかしながら、トラブルの再現性が少なく、一ケ月に一
回程度しか異常現象が発生しない様な場合、往々にして
そのトラブルがどの様な状況のもとで発生したのかが明
白でないことが多い。特にその異常現象が発生すると、
生産に重大な損害を与え、正常運転に復帰するのに非常
に長時間の製造ラインの停止を招いたり、あるいは製造
中の加工品が不良となる場合においては、特に重大な問
題となる。

この様に再現頻度がかなり低いものについての従来の対
処の仕方としては、トラブルが発生した前後の現場の状
況をできるだけ詳しく現場の作業者より聞き出したり、
次の現象が再び発生した時の状況を記録するための特別
な記録装置をつけたりしていた。

一般的には現場作業者から得られる情報としては正確な
データが得られず、問題が収束するまでに同一トラブル
を数多く体験せざるを得ず、時間がかなりかかるのが常
である。

また異常現象を記録するために特別な記録装置を接続す
るにはユーザは高価な記録装置を購入せざるを得ない
し、また記録装置を手狭な生産現場に設置するのに苦労
しなければならず、記録装置が長時間に動作する様に温
度，湿度，塵埃などの環境作りも行なわなければならな
い。

現場に設置される制御装置はかなり劣悪な環境の中でも
正常動作する様に設計されているが、測定記録装置につ
いては短時間ならともかく、長時間苛酷な状態にさらせ
る様には設計されていないため、その測定記録装置が連
続的にモニター運転できるようにしてやらなければなら
ない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、主に再現頻度の低い現場設備の異常状
態の原因を解明するために、異常状態が発生したの前後
の任意の期間における制御状態をＰＣｓ内に設けられた
メモリに記憶保持しておき、トラブルの原因を容易にし
ることができるシーケンサの異常診断装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

上記本発明の目的を達成するために、本発明は、リレー
ラダープログラムを周期的に演算制御するシーケンサの
異常診断装置において、出力プロセス入出力装置の状態
を記憶する第１のメモリと、上記第１のメモリ上に不規
則に分散した情報を整列して記憶する第２のメモリと、
上記第２のメモリから、所定のタイミングで書き込まれ
た情報を記憶する第３のメモリと、上記第２のメモリか
ら上記第３のメモリへの書き込み及び書き込み停止のタ
イミングを制御する制御回路と上記シーケンサと脱着可
能に通信回線で接続され、かつ上記第３のメモリに記憶
した情報に基づいて表示を行なう表示装置とを具備し、
上記制御回路は、上記第２メモリから上記第３のメモリ
への書き込み開始を指示するスイッチと、該書き込み間
隔をシーケンスサイクル整数倍の間隔で可変に設定する
書き込み間隔設定回路と、上記第２のメモリから上記第
３のメモリへの書き込み停止のタイミングを可変に設定
できる書き込み停止時期設定回路と、上記第３のメモリ
書き込みアドレスを制御するアドレス制御回路とを有す
ることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第２図に一般的なＰＣｓ１の構成を示す。ＰＣｓ１のメ
モリ１１には現場設備２を制御するシーケンス命令が記
憶されている。そして、ＰＣｓ１のＣＰＵ１２は、現場
設備２の該当機器のＯＮ／ＯＦＦ状態を入力プロセス入
出力装置１３（以下ＰＩ／Ｏと略す）を通して、ＣＰＵ
１２と信号のやりとりができるように信号レベルを調整
し、そのＯＮ／ＯＦＦ状態をＰＩ／Ｏコントローラ１４
の中にある、ＰＩ／Ｏイメージメモリ１５にＯＮ／ＯＦ
Ｆ状態を“１”，“０”のパターンでコピーする。

ＰＣｓ１のＣＰＵ１２はメモリ１１内に記憶されている
シーケンス命令に従つて、入力Ｂ、入力Ｃといつた信号
を、ＰＩ／Ｏイメージメモリ１５から読み出し、シーケ
ンス演算を行なう。その演算結果はＰＩ／Ｏイメージメ
モリ１５の該当メモリアドレスに“１”（ＯＮ時）、
“０”（ＯＦＦ時）として書き込まれる。このＯＮ／Ｏ
ＦＦ条件に従つて該当の現場設備２に対しＯＮ，ＯＦＦ
の信号を出力する。

ＰＩ／Ｏイメージメモリ１５の中では外部入力信号群
と、外部出力信号群だけでなく、補助リレー的な役割を
はたすＰＣｓ１内部接点信号群、内部タイマ信号、内部
カウンタ信号群等実に多くの信号の処理バツフアメモリ
として動作している。通常このＰＩ／Ｏイメージメモリ
１５は、各信号群の各点１点ごとに１bit、１アドレス
で記憶している。これは、ＣＰＵ１２がシーケンス演算
をする際に、１アドレスあたり複数ビツトの入出力情報
をもたせていると該当信号のＯＮ／ＯＦＦをとらえるの
に該当ビツトの情報を切り出す処理に時間を要し、その
結果処理スピードが低下するためである。

ところで、シーケンス制御を実行している時、トラブル
が発生したとする。例えば第３図のようなタンクがある
場合を考えてみる。通常はタンク３１の上限レベルのフ
ロートスイツチ３２がＯＮになつていないとカクハンキ
３３は回らないようにプログラムは作成したつもりでい
るとする。ところが数ケ月に一度ほどタンク３１が満杯
になつていないにもかかわらず、カクハンキ３３のモー
タ３４の回転が行なわれることがあるとする（誤動
作）。この状態が発生することは極めてまれであり、こ
の状態がなぜ起きるのかを常時監視していることは極め
て困難である。

以下本発明における実施例を第１図に従つて説明する。

ＰＣｓ１のＰＩ／Ｏイメージメモリ１５には、多数の信
号が全て記憶されているが制御プログラムを実行する場
合にはＰＩ／Ｏイメージメモリ１５の各所から要所要所
ランダムにＯＮ／ＯＦＦ情報を読むとともに書き込んで
いる。ところが、第３図に示すシーケンス制御対象例に
おいてこのトラブルを分析するためにチエツクしたい信
号は上限リミツトスイツチ３２、カクハンキ３３のモー
タ３４のＯＮ／ＯＦＦ信号、モータ起動の自動、手動モ
ード、切替信号３５などの各種信号だけであるＰＩ／Ｏ
イメージメモリ１５にランダムに存在している各信号の
ＯＮ／ＯＦＦ状態をあちら、こちらのメモリアドレスよ
りピツクアツプして記録することは極めて難しい。

ＰＣｓ１はＰＩ／Ｏイメージメモリ１５の内容をある特
定メモリエリアに高速で集めることは極めて単純に処理
することができる。すなわち第４図に示すように故障の
原因にからむと思われるポイントの情報をシーケンス命
令によつて診断メモリ１〜ｎまでに集めるようにアプリ
ケーシヨンリレーラダー命令で入れてやる。第４図にお
けるリレーラダープログラムを実行すれば、ＰＩ／Ｏイ
メージメモリ１５上にランダムに配置された診断情報を
設定メモリエリアに高速転送することができる。すなわ
ち、各シーケンスサイクルごとに、ＰＩ／Ｏイメージメ
モリ１５上にランダムに存在していた信号群を診断メモ
リ４１へ、第５図に示すごとく整然と記憶できる。

ＰＣｓ１において異常時のモニタを行う場合の動作を第
１図を用いて説明する。異常時のモニタを行いたいと思
った場合、診断記録開始スイッチ２７をＯＮすることに
より、ＰＩ／Ｏイメージメモリ１５の該当ビット２６が
ＯＮになる。このビット２６に基づく信号が、コピー開
始フリップフロップ３１０のセット信号として入り、コ
ピー開始フリップフロップ３１０の出力がＯＮとなる。

シーケンスサイクルのタイミングパルスを発生するシー
ケンスプログラム起動タイマ３００の出力に基づいて、
各シーケンスサイクルごとに、診断メモリコピータイミ
ングカウンタ３４１がカウントアップされる。診断メモ
リコピータイミングカウンタ設定値レジスタ３４０に
は、シーケンスサイクルを何回実行したときに診断メモ
リ４１の内容を診断メモリ格納バッファメモリ４２へコ
ピーするかを規定した実行回数が設定記録されている。
そして、比較器３４２において、診断メモリコピータイ
ミングカウンタ３４１の内容Ａと診断メモリコピータイ
ミングカウンタ設定値レジスタ３４０の内容Ｂを比較
し、一致した場合（Ａ＝Ｂ）、コピー要求サイクル信号
３４３が出力される。このコピー要求サイクル信号３４
３は、診断メモリコピータイミングカウンタ３４１のリ
セット信号としても用いられる。このコピー要求サイク
ル信号３４３が出力されたとき、先に述べたコピー開始
フリップフロップ３１０の出力３１１がＯＮとなり、シ
ーケンスプログラム起動タイマ３００の出力であるシー
ケンスサイクルのタイミングを示す信号３０１がＯＮと
なると、ＡＮＤ回路３４４及び３４５の出力としてコピ
ー信号３４６がＯＮとなり、診断メモリ４１の内容が診
断メモリ格納バッファメモリ４２へ書き込まれる。

診断メモリ格納バツフア４２はリングカウンタバツフア
形式になつており、次にどのアドレスにコピーすればよ
いかバツフアアドレスカウンタ３５０で示している、こ
のカウンタは診断メモリ４１内容を診断メモリ格納バツ
フア４２にコピーするごとにコピー要求信号３４６によ
り＋１ずつカウントアツプしていき診断メモリ格納バツ
フアの最終アドレスになり、バツフアアドレスカウンタ
３５０の内容がバツフアサイズ設定レジスタ３５１の内
容と等しくなつたことを比較器３５２が検出するとバツ
フアアドレスカウンタ３５０を０クリアする。そして、
常時このバツフアメモリ４２の内容は次々と新しいデー
タで上塗りされつつ記録されている。診断記録停止命令
が実行されると診断メモリの内容を診断メモリ格納アド
レスにコピーすることを所定のシーケンスサイクル後に
停止しなければならないことを知るとともに、外部に異
常が起きたことを示らせる動作（例えば異常ランプ点
灯、ブザー鳴動など）を行なう（シーケンスユーザプロ
グラムにより記述する）。

診断記録開始スイッチ２７をＯＮすることにより、ＰＩ
／Ｏイメージメモリ１５の該当ビット２６がＯＮにな
る。このビット２６に基づく信号が、コピー停止フリッ
プフロップ３２０のリセット信号として入り、コピー停
止フリップフロップ３２０の出力がＯＦＦとなる。すな
わち、正常時には、フリップフロップ３２０の出力がＯ
ＦＦとなる。

一方、トラブルが発生した時、トラブル発生の有無を示
すＰＩ／Ｏイメージメモリ１５内のビット２５に基づく
信号がＯＮとなり、コピー停止フリップフロップ３２０
のセット信号として入り、コピー停止フリップフロップ
３２０の出力３２１がＯＮとなる。すなわち、異常時に
はコピー停止フリップフロップ３２０の出力３２１がＯ
Ｎとなる。

コピー回数カウンタ３３５には、シーケンスサイクルの
整数倍であるコピータイミングを示す信号が入力され、
異常発生時に、診断記録停止命令（コピー停止フリップ
フロップ３２０の出力３２１がＯＮとなった状態）後、
何コピータイミング数だけ経過したかが、カウントされ
記憶される。レジスタ３３４には、異常発生時に、診断
記録停止命令後、何シーケンスサイクル経過した後に、
診断メモリ４１から診断メモリ格納バッファ４２へのコ
ピーを停止するかの規定回数が設定されている。異常発
生後のコピー回数カウンタ３３５との値が一致したこと
を比較器３３６が検収すると診断メモリ４１のコピーを
停止するための信号３３７が出て、コピー開始フリツプ
フロツプ３１０をリセツトし、コピー動作を停止させ
る。この時、規定回数として０回を設定すると異常発生
時に直ちにコピーをとるため第６図(1)に示るごとく異
常発生直前の動きを示したデータ４２１をとることがで
きる。また、０＜規定回線ｎ＜診断メモリ格納バツフア
容量とすれば第６図(2)に示すごとく、異常発生前４２
１、後４２２のデータが分るし、さらに規定回数をバツ
フア容量とすれば第６図(3)に示すごとく、異常発生後
の動きについてのデータ４２２がわかる。

設備としての異常現象から出現後第７図に示すように、
プログラミング装置７とＣＲＴなどの表示装置８をこの
ＰＣｓに通信ポート６を介して接続し、プログラミング
装置７のロジツクアナライザ機能用プログラムに起動を
かけると、プログラミング装置７は、診断メモリ４１の
時間経過を示す診断メモリ格納バツフア１５の情報と、
最終トレースアドレス＋１番地を示すアドレスカウンタ
３５０を読み取り、表示装置８に時間経過を横軸とし
て、例えば第８図の様にＯＮ，ＯＦＦ状態を表示する。
診断メモリ４１の情報が表示装置８の一画面に表示しき
れない場合には、上下左右のスクロールなどを行い、見
やすくすることもできる。

本実施例によれば、各所に分散する情報を高速に整列
し、この整列した情報を診断メモリ格納バツフア４２に
格納し、表示装置８にタイムチヤート式に表示すること
により、異常状態記録装置を設備側に新たに設けること
なく、ＰＣｓ１のみで異常現象解析し対策することがで
きる。

第１図の実施例では診断メモリ格納バツフア４２に格納
するタイミングをシーケンスプログラム起動タイマ３０
０の設定に依つたが、外部接点などのＰＣｓ１外の要因
によるものや、ＰＣｓ１内の内部リレーのＯＮ，ＯＦＦ
を起動とすることもでき、トレース情報の最適化を図る
こともできる。

又、第１図に示す診断メモリ格納バツフア４２を第９図
に示す様にシフトレジスタにて構成すると、アドレスカ
ウンタ３５０が不要となり、プログラミング装置７が、
トレース終了後、診断メモリ格納バツフア４２を参照す
ると、必ず左端が最新情報で右端が古い情報となつてい
るので、そのまま表示装置８にタイムチヤートとして表
示できるという効果もある。

本実施例によれば、診断記録開始ボタン２７によって、
診断記録開始を設定できるので、無差別に記憶するので
はなく、意図的に記憶でき、メモリの節約が可能であ
る。

また、診断メモリ４１から診断メモリ格納バッファ４２
へのコピーの開始／停止を、任意の時点で制御でき、詳
細な異常診断が可能となる。

さらに、診断メモリ４１から診断メモリ格納バッファ４
２へのコピー間隔を、シーケンスサイクルの整数倍にし
ているので、無駄無くシーケンスサイクルに対応した適
切なコピーが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、異常診断時において、異常発生前後に
おいて、任意に設定されたシーケンスサイクル期間内
で、無駄無く制御状態を把握でき、プログラマブルコン
トローラ内のメモリを節約が出来、かつユーザの目的に
対応して、シーケンサの異常状態の効率的な情報収集が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施回路例を示す図、第２図は一
般的なプログラマブルコントローラの構成図、第３図は
タンクがあるシーケンス制御対象システム例を示す図、
第４図はリレーラダープログラム例を示す図、第５図は
ＰＩ／ＯイメージメモリのランダムなＯＮ／ＯＦＦ情報
を高速に整列させる状態を示す図、第６図は異常発生時
に診断メモリ格納バツフアに診断メモリデータが収納さ
れる状態を示す図、第７図はプログラマブルコントロー
ラにプログラミング装置と表示装置を接続した図、第８
図は診断メモリ記録内容の表示例を示す図、第９図は本
発明の変形実施例を示す図である。 １……ＰＣｓ、２……現場設備、１５……ＰＩ／Ｏイメ
ージメモリ、４１……診断メモリ、４２……診断メモリ
格納バツフア、３００……シーケンスプログラム起動周
期タイマ、３１０……コピー開始フリツプフロツプ、３
３４……診断メモリコピー停止サイクル設定レジスタ、
３３５……異常発生後コピー回数カウンタ、３３６……
比較器、３４０……診断メモリコピータイミングカウン
タ設定レジスタ、３４１……診断メモリコピータイミン
グカウンタ、３４２……比較器、３５０……診断メモリ
格納バツフアアドレスカウンタ、３５１……バツフアサ
イズ設定レジスタ、３５２……比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒岡 学 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 荻野 康一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 小野寺 勝幸 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−63612（ＪＰ，Ａ) 実願昭54−95785号（実開昭56−16202 号）の願書に添付した明細書及び図面の内 容を撮影したマイクロフィルム（昭和56年 ２月12日特許庁発行)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リレーラダープログラムを周期的に演算制
   御するシーケンサの異常診断装置において、 入力プロセス入出力装置の状態を記憶する第１のメモリ
   と、 上記第１のメモリ上に不規則に分散した情報を整列して
   記憶する第２のメモリと、 上記第２のメモリから、所定のタイミングで書き込まれ
   た情報を記憶する第３のメモリと、 上記第２のメモリから上記第３のメモリへの書き込み及
   び書き込み停止のタイミングを制御する制御回路と 上記シーケンサと脱着可能に通信回線で接続され、かつ
   上記第３のメモリに記憶した情報に基づいて表示を行な
   う表示装置とを具備し、 上記制御回路は、上記第２のメモリから上記第３のメモ
   リへの書き込み開始を指示するスイッチと、該書き込み
   間隔をシーケンスサイクルの整数倍の間隔で可変に設定
   する書き込み間隔設定回路と、上記第２のメモリから上
   記第３のメモリへの書き込み停止のタイミングを可変に
   設定できる書き込み停止時期設定回路と、上記第３のメ
   モリの書き込みアドレスを制御するアドレス制御回路と
   を有することを特徴とするシーケンサの異常診断装置。