JPH0677216B2

JPH0677216B2 - シ−ケンスプログラム制御系のモニタ装置

Info

Publication number: JPH0677216B2
Application number: JP62127574A
Authority: JP
Inventors: 幸雄宗永; 知示和泉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPS63292211A; US4947349A

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制御系のモニタ装置に関
する。

（従来の技術）制御すべき設備の動作順序を指定したプログラムを組
み、このプログラムに従って制御の各段階を逐次進めて
いくようにしたシーケンスプログラム制御は一般に知ら
れている。そして、かかるシーケンス制御は、機械器具
の組立ラインや工作機械等において、前段階の動作に応
じて次段階の動作を自動的に行なわせるために利用され
ている。

しかして、このシーケンス制御において、その制御が正
常に行なわれているか否かを監視、つまりモニタする場
合、設備の動作を制御するプログラムの中にこのモニタ
のためのプログラムを組込み、異常時に警報を行なうと
いう考えのものがある。しかし、このものでは、設備の
変更の都度、設備の動作用とモニタ用の両プログラムを
変更する必要があり、また、この動作用とモニタ用とで
全体のプログラム容量が肥大化する。

これに対し、プレイバック式のモニタ装置が知られてい
る。このものは、予め設備を正常に動作させた際のシー
ケンス制御回路の各構成要素の作動パターンを順次記憶
させておき、設備の実際の稼動時に上記作動パターンが
記憶していたものと一致しているか否かを順次照合して
いき、不一致のとき異常の警報を発するものである。例
えば、特開昭60−238906号公報には、プレイバック式の
モニタ装置において、上記パターンの不一致が連続して
生ずるとき異常と判定し、異常発生前後の作動パターン
を記憶して異常原因の解明を容易にするという考えのも
のが記載されている。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記プレイバック式モニタ装置における次の
問題点を解決しようとするものである。

すなわち、例えば設備の状態を検出する２つのリミット
スイッチが順序を問わず共にオンのとき、つまりAND
（論理積）条件の成立で作動するシリンダ装置がある場
合、AND条件が成立する作動パターンの推移は上記両ス
イッチのいずれが先にオンとなるかで決まる２通りと、
同時にオンとなる場合とを合わせて３通りある（なお、
両スイッチがそれぞれオン・オフを繰返して共にオンと
なる場合を考えると、パターンの推移の種類は無限とな
る）。しかし、設備の正常動作時に正常として記憶され
るパターンの推移は１通りであるため、他のパターン推
移は設備の動作に問題がなくとも異常と診断されるとい
う問題がある。

これに対し、設備の動作に問題のないすべてのパターン
の推移を記憶せしめることは、記憶容量や手間との関係
で実際的でない。また、設備側の出力変化（例えばシリ
ンダ装置の作動）があるステップのみをモニタすること
も考えられるが、異常がある場合、どのような経過で異
常が発生したかを判断することができず、しかもAND条
件の成立順序が限定されているステップが含まれている
場合の監視ができず、制御の診断精度が低下する問題が
ある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決する手段として、シーケン
スプログラム制御系を構成する各要素の作動状態の変化
を検出する変化検出部と、設備の正常動作時における各
要素の作動パターンをそのパターンが変化する各ステッ
プ毎に記憶する正常パターン記憶部と、変化検出部での
検出により得られる実際の作動パターンと正常パターン
記憶部の記憶パターンとを比較する比較部と、この比較
により不一致パターンの有無を監視し制御状態を診断す
る診断処理部と、比較部に対し実際の作動パターンを対
応するステップ毎に上記記憶パターンと比較させ、パタ
ーン不一致のときその不一致ステップから前進した所定
ステップ間の各記憶パターンと比較させ、パターン一致
のときはその一致ステップを正常パターン記憶部におけ
る上記作動パターンが対応する監視ステップとしてその
ステップから監視を継続せしめる比較実行制御部とを備
えているシーケンスプログラム制御系のモニタ装置を提
供するものである。

（作用）上記モニタ装置の場合、設備を稼動させて実際の作動パ
ターンを順次モニタしていき、パターン不一致のときそ
の不一致ステップよりも先に前進した各ステップに一致
する記憶パターンがあるか否かチェックする。一致する
記憶パターンがあれば、その記憶パターンがあるステッ
プを正常パターン記憶部における現時点の作動パターン
が対応する監視ステップとしてそのステップから作動パ
ターンの監視を継続する。

つまり、この場合は、正常パターン記憶部での記憶では
複数の要素の作動状態が例えばオン・オフを繰返しなが
ら順次変化しているのに対し、実際には複数が同時に変
化したが、異なる順序で変化して前進ステップに一致す
る記憶パターンがあったことになる。従って、AND条件
について考えれば、その成立順序が単に記憶のものと相
違するだけで、設備としては問題のない作動パターンで
あるから、設備の動作停止を伴うような異常警報を発す
ることなく、制御状態のモニタを継続することができ
る。

また、上記前進した各ステップに作動パターンが一致す
る記憶パターンがない場合は、正常パターン記憶部にお
ける監視ステップの変更を行なうことなく、次の作動パ
ターンの推移を持つことになる。この推移があれば、AN
D条件の成立についてみるとき、単に記憶していたもの
と異なる成立順序であって設備の方はその状態が変化し
現時点では問題なしとして、先の場合と同様に対応する
監視ステップあるいはその前進ステップの記憶パターン
との一致・不一致をみることができる。なお、上記推移
がなければ、異常として当初のパターン不一致の原因と
なった要素、あるいはその後の前進ステップでの不一致
の原因となった要素から異常原因の診断を行なうことが
できる。

（発明の効果）従って、本発明によれば、プレイバック式モニタ装置に
おいて、不一致パターンが得られたとき実際の作動パタ
ーンをその不一致ステップから前進した各ステップの記
憶パターンと比較し、パターンが一致すればその一致ス
テップを正常パターン記憶部の監視ステップとして監視
を継続するようにしたから、AND条件の成立によって制
御が進行する場合において、モニタ装置の診断精度を低
下させることなく上記AND条件の成立順序不同による誤
診断を防止することができ、その信頼性の向上が図れ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図にはシーケンスプログラム制御系におけるモニタ
装置の全体構成が示されている。

同図において、１はその動作を制御すべき設備であり、
この設備１の制御系は設備１の状態を検出する複数の検
出要素（例えばリミットスイッチ）と、この複数の検出
要素がすべて特定の作動状態になったとき、つまりAND
条件が成立したときに動作する出力要素（例えばシリン
ダ装置）とを備える。

第２図には上記設備１の一例（穿孔機）が示されてい
る。この例において、ドリル２を備える作業ヘッド３は
出力要素としてのシリンダ装置４で昇降するようになっ
ている。そして、このシリンダ装置４は、安全マット５
上に作業者が存在しないことを検出するリミットスイッ
チ（LS1）６、テーブル７上での位置決めシリンダ装置
8,9によるワーク10の位置決めを検出するリミットスイ
ッチ（LS2,3）11,12が共にオンのとき、作業ヘッド３を
下降せしめ、穿孔作業を行なうようになっている。

さて、第１図のモニタ装置において、15は上記各要素の
作動状態を表わす信号（IN/OUT）を入力するI/O状態入
力部、16はI/O状態入力部15からの出力により上記I/O状
態の変化、つまり全要素の作動パターンの推移を検出す
る変化検出部、17は正常パターン記憶部である。この正
常パターン記憶部17は、設備１に予め正常な動作を行な
わしめ、そのときの作動パターンをそのパターンが推移
する（少なくとも１の要素のI/O状態が変化する）各ス
テップ毎に記憶せしめたものである。

また、18は上記変化検出部16により得られる実際の作動
パターンと、正常パターン記憶部17から得られる記憶パ
ターンとを比較する比較部であり、比較すべき記憶パタ
ーンは比較実行制御部19からの指令に基いて比較対象抽
出部20で抽出され、また、比較結果は診断処理部21に与
えられて作動パターンと記憶パターンの不一致の有無が
監視され、診断結果は診断結果出力部22と比較実行制御
部19に与えるようになっている。

すなわち、比較実行制御部19は以下の機能をもつ。

変化検出部16によりI/O状態の変化が検出されて制
御のステップが移行する都度、比較対象抽出部20に対し
正常パターン記憶部17における対応する監視ステップの
記憶パターンを抽出せしめ、比較部18に比較実行指令を
与える。

診断処理部21でパターン不一致が得られると、比較
対象抽出部20に対し常パターン記憶部17から不一致が生
じた監視ステップの次のステップの記憶パターンを抽出
するよう指令を与える。そして、この前進したステップ
でもパターン不一致のときは、その不一致の都度、所定
ステップまで順次前進指令を与え、パターン一致の有無
をチェックせしめる。そして、この前進チェック（以
下、フォワードチェックという）の結果、パターン一致
が得られると、その一致したステップを正常パターン記
憶部17における上記作動パターンが対応する監視ステッ
プとし、そのステップから上記の機能により作動パタ
ーンの監視を継続せしめる。

しかして、本実施例の場合、上記フォワードチェックの
歯止めのために、比較対象抽出部20から比較部18に与え
られる記憶パターンに上記出力要素のI/O変化があるか
否か、つまり出力変化のあるステップの記憶パターンか
否かを抽出する出力変化ステップ抽出部23と、変化検出
部16で得られる作動パターンに同じく出力変化があるか
否かを抽出する変化内容抽出部24とを設けている。

すなわち、出力変化ステップ抽出部23は、正常パターン
記憶部17から抽出されるパターンが出力変化のあるステ
ップであると、比較実行制御部19に対しフォワードチェ
ック中止指令を与える。これにより、比較実行制御部19
は、パターンが不一致のときは比較対象抽出部20に対し
先に前進せしめたステップを元の監視ステップまで戻し
て以後の抽出作業を行なわしめる。

一方、変化内容抽出部24は、監視ステップが元に戻され
た後に作動パターンに推移があれば、その推移における
I/Oの変化内容を抽出して比較実行制御部19に与える。
これにより、比較実行制御部19は、上記I/Oの変化がフ
ォワードチェックを中止した出力変化ステップの出力要
素によるものであるとき、比較対象抽出部20に対し上記
出力変化ステップを監視ステップとして抽出するよう指
令を与え、以後はこの出力変化ステップの次から順次抽
出作業を行なわしめる。

また、診断処理部21は、上記出力変化ステップが監視ス
テップとして抽出されたときにパターンが不一致であれ
ば、、その不一致の素を指摘し、フォワードチェックが
されているときはそのチェックの原因となった不一致の
要素も指摘して診断結果出力部22に与え、その後に作動
パターンの推移があれば上記指摘をクリア（解除）す
る。

従って、上記モニタ装置の作動の流れは第３図に示すよ
うになる。

まず、スタート信号によりモニタを開始し、変化検出部
16においてI/O状態の変化の有無がみられ、変化がある
とき監視ステップの番号が１つ前進（カウントアップ）
し、正常パターン記憶部17から抽出すべき記憶パターン
が次ステップのものに変わる（S1,S2）。そして、実際
の作動パターンと抽出された記憶パターンとの比較によ
り、パターンが一致すれば、上記S1,S2により順次I/O状
態の変化に応じ監視ステップが前進し、パターン不一致
であれば、そのときの監視ステップは出力変化（出力要
素のI/O変化）のあるものか否かがみられる（S3,S4）。

出力変化のない監視ステップのときは、そのステップ番
号がフォワードチェックのために順次前進してその度、
現時点の作動パターンと前進した各ステップの記憶パタ
ーンとが比較される（S5,S6）。そして、このフォワー
ドチェックにより、出力変化のある監視ステップに至る
までにパターン一致があれば、その一致したステップを
現時点の作動パターンが対応する監視ステップとして、
そのステップから以降の監視を継続する（S6→S1）。

フォワードチェックでパターンの一致がなければ、出力
変化のある監視ステップでの不一致I/Oの要素が指摘さ
れ、フォワードチェックで前進した監視ステップを元に
戻すとともに、この元の監視ステップでの上記フォワー
ドチェックの原因となった不一致I/Oの要素を参考とし
て指摘する（S7〜S9）。

そして、次にI/O状態に変化がなければ設備（制御）に
異常があるとして警報が発せられるが、変化があれば、
先の不一致I/Oの要素の指摘をクリアする（S10,S11）。
そして、変化のあったI/O状態が先のS4で対象とした出
力要素のものでないときはS3に戻ってパターンの一致を
判断し、S4で対象とした出力要素のものであれば、その
出力要素の変化のあるステップ番号まで監視ステップを
前進してパターンの一致をみる（S12,S13）。

なお、フォワードチェックのステップ数を１に限定する
場合は、第３図に示すフローにおいてS1→S2→S3→S5→
S6と流れ、S6の判断がNOのときS7→S8→S9→S10と流
れ、S10の判断が「有り」のときI/Oパターンが一致すれ
ば不一致の指摘をクリアし、I/Oパターンが不一致であ
れば、警報を発するようにすればよい。

次に第２図に示す設備におけるモニタの具体例を説明す
る。

〈例１〉正常パターン記憶部17で記憶されてい記憶パターンの推
移が次の表１であるとき、実際の作動パターンの推移が
表２である場合。

まず、ステップ（イ）は監視ステップ（１）と一致。

ステップ（ロ）へ移行すると監視ステップは（２）とな
る。

上記（ロ）と（２）は不一致。この（２）は出力変化
（シリンダ装置の作動）がないステップであるから、フ
ォワードチェックのため１ステップ前進し、（ロ）と
（３）を比較する。

上記（ロ）と（３）は不一致。この（３）も出力変化が
ないステップであるから、１ステップ前進し、（ロ）と
（４）を比較する。

上記（ロ）と（４）は不一致。この（４）は出力変化ス
テップであり、不一致I/Oの素（LS1、シリンダ装置）を
指摘し、フォワードチェックを中止して前進した監視ス
テップを元の（２）に戻す。参考となる不一致I/Oの要
素（LS1〜LS3）を指摘する。

次にステップ（ハ）への推移（I/O状態に変化）がある
と、上記不一致の指摘をクリアする。

上記（ハ）への推移において、変化のあったI/Oの要素
はLS1とシリンダ装置であり、このシリンダ装置は上記
フォワードチェックを中止した出力変化ステップ（４）
の出力要素である。従って、監視ステップをこの（４）
まで前進させて（ハ）と（４）を比較する。

上記（ハ）と（４）は一致。

従って、実際の作動パターンの推移は、単にAND条件の
成立順序が記憶のものと相違していただけであり、設備
の動作としての問題はなく、その停止を招くような誤診
（警報）はでない。

また、上述の如く（ハ）への推移において変化のあった
I/Oの要素がフォワードチェックを中止した出力変化ス
テップの出力要素であるときに、監視ステップをこの出
力変化ステップに強制的に合わせるようにしたから、比
較すべき作動パターンと記憶パターンとの各々のステッ
プがこの出力要素を基準として合致し、照合のずれが防
止される。

なお、上記（ハ）への推移の場合、元に戻された監視ス
テップ（２）からパターンの比較をしていくこともでき
る。この場合、（ハ）と（２）は不一致、フォワードチ
ェックによる（ハ）と（３）も不一致、次の（ハ）と
（４）とが一致となるから、監視ステップを（４）とす
ることになる。

〈例２〉記憶パターンの推移が表３、実際の作動パターンの推移
が表４である場合。

（イ）は（１）と一致。

（ロ）は（２）と不一致。（２）は出力変化ステップで
ある。不一致I/Oの要素（LS2,LS3,シリンダ装置）を指
摘。

ステップ（ハ）への移行により、上記不一致の指摘をク
リア。（ハ）は（２）と不一致。この不一致I/Oの要素
（LS3,シリンダ装置）を指摘。

ステップ（ニ）への移行により、上記不一致の指摘をク
リア。（ニ）は（２）と一致。

従って、記憶パターンではAND条件が同時に成立してい
るのに対し、実際の作動パターンは単にAND条件が順次
成立していっただけであり、設備の動作としては問題は
なく、その停止を招くような誤診（警報）はない。

〈例３〉記憶パターンの推移が表５、実際の作動パターンの推移
が表６である場合。

（イ）は（１）と一致。

（ロ）は（２）と不一致。（２）は出力変化ステップで
ないから、フォワードチェックで（ロ）と（３）を比
較。この（ロ）と（３）は不一致。

（３）も出力変化ステップでないから、フォワードチェ
ックで（ロ）と（４）とを比較。この（ロ）と（４）も
不一致。この（４）は出力変化ステップであるから、不
一致I/Oの要素（LS1,LS3,シリンダ装置）を指摘する。
そして、フォワードチェックで前進しただけ監視ステッ
プを戻し、参考の不一致I/Oの要素（LS1,LS2）を指摘す
る。次にステップ（ハ）への移行により、上記不一致の
指摘をクリア。

上記（ハ）と（２）を比較すると両者は不一致であるか
ら、上記（ロ）の場合と同様にフォワードチェックを行
なう。つまり、（ハ）と（３）を比較し、両者は不一致
で（３）は出力変化ステップでないから、（ハ）と
（４）を比較する。この（ハ）と（４）は不一致であ
り、（４）は出力変化ステップであるから不一致I/Oの
要素（LS1,シリンダ装置）を指摘して監視ステップを元
の（２）に戻し、参考の不一致I/Oの要素（LS1〜LS3）
を指摘する。そして、次のI/O状態の変化がなく設備は
停止であるから、警報が発せられることになる。

従って、本例の場合、診断結果として参考の不一致I/O
の要素LS1〜LS3が指摘されているが、出力変化ステップ
での不一致I/Oの要素にLS2,LS3が含まれていないため、
このLS2,LS3は作動していることがわかる。そして、LS1
については上記参考の不一致で指摘され、かつ出力変化
ステップの不一致でも指摘されており、シリンダ装置の
作動がないのはLS1に問題があると診断することがで
き、このLS1とその作動のための位置決めシリンダ装置
８を点検すればよいことになる。

なお、フォワードチェックを行なうステップの数は、原
則的にはシーケンスプログラムに書かれたAND条件の
（最大数−１）としてよいが、上記実施例の如くフォワ
ードチェックの開始ステップから出力変化がみられるス
テップまでのチェックとしてよい。すなわち、これによ
り、AND条件の成立で出力変化がある場合、フォワード
チェック開始ステップまでにAND条件のいくつかが既に
成立している場合や、複数のAND条件が同時に成立する
ステップがある場合に、余分なフォワードチェックをす
る必要がなくなり、モニタの暴走が防止されるととも
に、AND条件のいくつかが成立と消滅を繰返す場合にも
対応できることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はモニタ装置の構
成を示すブロック図、第２図は設備の一例を示す斜視
図、第３図はモニタのフロー図である。１……設備、４………シリンダ装置（出力要素）、6,1
1,12……リミットスイッチ（検出要素）、10……ワー
ク、16……変化検出部、17……正常パターン記憶部、18
……比較部、19……比較実行制御部、21……診断処理
部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設備の動作順序を指定したプログラムによ
り制御の各段階を逐次進めていくシーケンスプログラム
制御系において、制御系を構成する各要素の作動状態の
変化を検出する変化検出部と、設備の正常動作時におけ
る各要素の作動パターンをそのパターンが変化する各ス
テップ毎に記憶する正常パターン記憶部と、変化検出部
での検出により得られる実際の作動パターンと正常パタ
ーン記憶部の記憶パターンとを比較する比較部と、この
比較により不一致パターンの有無を監視し制御状態を診
断する診断処理部と、比較部に対し実際の作動パターン
を対応するステップ毎に上記記憶パターンと比較させ、
パターン不一致のときその不一致ステップから前進した
所定ステップ間の各記憶パターンと比較させ、パターン
一致のときはその一致ステップを正常パターン記憶部に
おける上記作動パターンが対応する監視ステップとして
そのステップから監視を継続せしめる比較実行制御部と
を備えていることを特徴とするシーケンスプログラム制
御系のモニタ装置。