JPS5820042B2 - プログラムシ−ケンスコントロ−ラ ニヨツテ セイギヨサレルキカイソウチ ノ コシヨウシンダンモニタリングホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプログラムシーケンスコントローラによって一
連のシーケンス動作が制御される自動機械装置における
異常の発生を速やかに検出し、故障部分及び故障した制
御機器を直ちに作業者に報知せしめて故障修理を容易な
らしめ、機械装置稼動率の低下を防止せんとするもので
ある。

従来において、自動機械装置例えば工作機械にあっては
シーケンス動作は非常に複雑であり、かつこれに伴って
シーケンスサイクル制御回路も極めて複雑となっており
、異常事態の発生により機械が止まった場合の故障原因
及び故障した制御機器等の発見は機械に熟知した作業者
であっても極めて困難であった。

このため長時間かけて、故障の原因と思われる個所を１
つ１つチェックして原因を追求し故障部品の交換修理を
行うのが常であった。

よって一旦故障となると機械は長時間停止することにな
り、稼動率の低下をもたらし製品納期を遅らす等の弊害
があった。

又、かかる故障原因の自動診断をコンピュータにより行
うことも知られているが、従来の自動診断方式は異常発
生の検出も、異常検出後の原因追究もコンピュータにて
行われていた。

したがって極く稀にしか異常は生じないにもかかわらず
機械運転中継続してコンピュータは監視を続けなければ
ならず、コンピュータの能力に占める割合が高くなって
いた。

このため小型コンピュータでは自動診断以外のデータ処
理をオンラインで行うことは困難であり、大型コンピュ
ータの採用を余儀なくされ不経済であった。

本発明はかかる従来の不具合を解消するために、シーケ
ンス制御されるべき制御対象の最小の単位動作を節とし
て一連のシーケンス動作を複数に分割し、各節となる単
位動作毎の時間オーバーによる異常の検知かなされると
節となる単位動作に対応スるコードをコンピュータに報
知し、異常検知のなされた単位動作に関連する信号状態
のみをモニタして故障原因を追究するようにしたもので
ある。

以下実施例により発明する。第１図に示すはプログラム
シーケンスコントローラの概略的なブロック線図であり
、このフ弛グラムシーケンスコントローラ１０はメモリ
１１、論理演算回路１２、クロック制御回路１３、人力
信号変換回路１４、出力制御回路１５により主に構成さ
れ、とれ２こコンピュータ２０吉データを送受信するた
めのインタフェース回路１６が設けられている。

メモリ１１には制御すべき機械の一連のシーケンス動作
の実行命令が予めプログラムされ記憶されている。

この実行命令プログラムは、一例として第４図に示すよ
うに各種入力条件信号のテスト命令ＴＮＡ１ ＴＦＡｌ
ＴＮＯｌＴＰＯ（例示せず）とこの入力条件信号のテ
スト結果により機械作動要素を動作せしめるべく付勢す
る出力命令ＹＯＮが、テストすべき入力制御機器及び作
動させるべき出力制御機器の各接続アドレスとともに与
えられている。

入力信号変換回路１４はコントローラ１０外部の機械側
に設けられたリミットスイッチ、押釦スイッチ、切替ス
イッチ等その他の制御機器と接続され、又出力制御回路
１５は機械側の作動要素を動作させる出力リレー、出カ
ソレ／イド等の出力制御機器と接続されている。

尚、出力制御回路１５に（、」外部制御機器と接続さＡ
］ないプミー要素としてのラッチカード、タイマーカー
ドか具備され、これらのラッチ、タイマーカードは前記
出力命令により任意の１つを付勢又は無勢することがで
き、ｉ１■記出力制御機器の付勢又は無勢状態をも含め
て附記テスト命令により入力条件信号としてテストする
こともてきるようになっている。

かかるテスト命令、出力命令はクロック制御回路１３か
ら出力される制御パルスによりメモリ１１から読出し論
理演算回路１２２こて指定されたアドレスの入力条件と
しての信号が逐次プログラムされた条件を満足している
か否かの判定がなさね、指定されたアドレスの出力制御
機器に制御信号を送り作動状態を制御する。

このようｔこして、従来のリレー回路すこかわって、単
にメモリ１１に制御すべきシーケンス動作を指令するプ
ログラムを与えることによりあらゆるシーケンス制御が
可能となりプログラムの変更により制御すべきシーケン
スサイクルの変更にも対処でき、極めて汎用性に富むシ
ーケンス制御が可能であるとともに、メモリ１１の容量
に余裕かあれは数台の異なるサイクルの機械をも共通の
コントローラで同時δこ制御できる。

第２図はかかるプログラムシーケンスコントローラ１０
にて制御される工作機械群における故障検出モニタリン
グを行わしめるシステム構成図であり、シーケンスコン
トローラ１０の入力、出力制御回路１４，１５は複数台
の工作機械Ｍ１．Ｍ２・・・Ｍｎ、Ｍｌｌ、Ｍ、２・・
・Ｍｌｎの人出力制御機器要素と接続さねている。

一方シーケンスコントローラ１０は前記インタフェース
回路１６を介してコンピュータ２０と接続され、後に詳
述する機械側の異常事態発生によりシーケンスコントロ
ーラ１０より発せられるコンピュータ割込み信号ＲＱＩ
にてコンピュータ２０は予め与えられた故障診断プログ
ラムに従って診断テークをインタフェース１６を介して
シーケンスコントローラ１０に送り故障個所及び故障の
原因等について調べて、直ちにその診断結果をテレタイ
プライタ２１、ＣＲＴ表示器２２にディスプレイして、
故障個所及び故障原因と思わわるチェック個所を直ちに
作業者に報知することができる。

その詳細について以ドに述べる。

前記シーケンスコントローラ１０には異常の発生を検知
しコンピュータ２０に診１析要求の割込み指令とともに
異常の生じた工程動作名を与えるため（・こ自１ｆ述し
たシーケンス制御プログラムの他２こ次のようなブロク
゛ラムをメモリ１１に記憶さぜる。

ここにおいて機ト戒側に異常が生じたことを検出するの
１ま一連のサイクル動作ｔこおける正常な場合の各工程
動作２こ要する時間を越してもなおその工程動作が完了
しない場合を異常発生とみなすこと？こする。

このため前記出力制御回路１５に設けられたタイマカー
ドの各タイマ要素を機械作動要素毎に担当てで、その作
動要素が制御指令により作動を開始されると同時にこれ
に対応するタイマ要素を付勢し、作動終了と同時にタイ
マ要素を無勢するようにし、各タイマ要素は担当てられ
た各工程動作所要時間よりも設定時間を若干長くしてお
くものとする。

よって各タイマ要素のどれがタイムアツプしたかを判別
して異常発生を検知し、どの機械におけるどの工程動作
に異常が生じたかをコンピュータ２０を知らせ、コンピ
ュータ２０はこれに基づいて予め与えられた診断プログ
ラムにより故障個所及び故障原因を探し出すものである
。

シーケンス制御プログラムの一例としては、第３図にリ
レー回路で示すシーケンス動作を行わせる場合には第４
図のプログラムシートで示すように、メモリアドレスの
例えば２０００番地にテスト命令ＴＮＡ（入力信号がＯ
ＮかどうかＡＮＤ論理でテストするテスト命令）とテス
ト対象としてのリミットスイッチＬＳ１０の接続アドレ
ス１５を記憶させ、２００１番地にはテスト命令ＴＮＡ
と接点ＣＲ２０の接続アドレス３２を、２００２番地に
はテスト命令ＴＮＯ（入力信号がＯＮかどうかＯＲ論理
でテストするテスト命令）と接点ＣＲＩ Ｏの接続アド
レス２８を、２００３番地にはテスト命令ＴＦＡ（入力
信号がＯＦＦかどうかＡＮＤ論理でテストするテスト命
令）と接点ＣＲ３０の接続アドレス４４を、２００４番
地には出力命令ＹＯＮ（入力信号テストの結果が条件満
足なら出力制御機器をセットし、条件不満足なら出力制
御機器をリセットする出力命令）とソレノイド５ＱＬＩ
Ｏの接続されたアドレス７１をバイナリ−コードに変換
してメモリ１１に順次記憶させる。

以下のメモリアドレスにもこのようにして各種のシーケ
ンスプログラムが記憶され、又他の機械についてもそれ
ぞれのシーケンス動作に応じたプログラムが同じメモリ
１１に順次記憶される３尚、命令ＮＯＰは無動作を指令
する命令で単にメモリアドレスを１ステツプさせるもの
である。

前述したように各工程動作の異常検出は第３図の下部に
示すリレー回路をプログラムしてメモリ１１に記憶させ
る。

そのプログラムは１例としてメモリアト１２６０００番
地以下に前記と同様にテスト命令及び出力命令と制御機
器接続アドレスを順次プログラムする。

ここにテスト命令ＴＮＡ１００は、自動運転中において
閉成される接点ＣＲ２ＧがＯＮかどうかをＡＮＤ論理で
テストし、ＴＮＡ７１はユニット前進動作が行われてい
る間付勢されるソレノイド５ＱＬＩＯが付勢されている
がＡＮＤ論理でテストし、ＴＦＡ７８は次工程動作の開
始によって付勢されるソレノイド５ＯＬ２０が無勢され
ているかＡＮＤ論理でテストするものであり、出力命令
ＹＯＮ１５０は人力条件が満足されていた場合に出力制
御回路のアドレス１５０に接続されたタイマ要素ＴＲＩ
Ｍを付勢し、人力条件が不満足である場合にはタイマ要
素ＴＲＩＭを無勢する命令である。

次工程動作は図示しないソレノイド５ＯＬ２０の付勢に
よって開始されるものであり、ソレノイド５ＯＬ２０が
付勢されると、第３図に常時閉路接点として示された５
ＯＬ２０はＯＦＦ となるのでタイマ要素ＴＲＩＭは無
勢される。

このように次工程動作が開始されるまでの間にタイマ要
素ＴＲＩＭがタイムアツプしなければ第３図に示す一工
程動作は正常であることになり、もしタイムアツプすれ
ば異常であることになる。

したがって各工程動作の正常、異常を判別するために、
メモリアドレス６１００番地にテスト命令ＴＮＡとタイ
マ要素ＴＲＩＭの接続アドレス１５１をプログラムし、
６１０１番地には条件付ジャンプ命令ＪＭＹ（入力信号
テストの結果が条件満足ならジャンプし、条件不満足な
ら次の番地に１ステツプする命令）とジャンプ先のメモ
リアドレス６５１０を記憶させておく。

同様に次工程以下の動作異常検出用の各タイマ要ｉＴＲ
２Ｍ−・・についてもこれらがタイムアンプしたかを調
べるプログラムが記憶される。

そしてジャンプ先の各メモリアドレスにはコンピュータ
に割込みをかける命令ＲＱＩとタイマ要素ＴＲＩＭがタ
イムアツプしたことを指示するデータが与えられる。

例えはタイマ要素ＴＲＩＭがタイムアツプした場合には
メモリアドレス６５１０にジャンプし、６５］、０＠地
にはＲＱＩ ００１０の命令が書込まれている。

次の番地６５１１には無条件ジャンフ命令ＪＭＰとジャ
ンプ先のアドレス７０１０が書込まれている。

次の番地６５１２はタイマ要素ＴＲ２Ｍがタイムアツプ
した場合のジャンプ先のアドレスであり、コンピュータ
に割込みをかける命令ＲＱＩとタイムアツプしたタイマ
要素がＴＲ２Ｍであることを指示するデータ００１１が
書込まれ、次の番地には無条件ジャンプ命令ＪＭＰとジ
ャンプ先のアドレス７０１０が書込まれている。

以下同様に各タイマ要素毎にタイムアツプしたこさによ
るコンピュータ割込要求信号ＲＱＩとタイマ要素を特定
するコードがシーケンスコントローラ１０から発せられ
るようになっている。

尚無条件ジャンプ命令ＪＭＰのジャンプ先アドレスの次
には各タイマ要素ＴＲＩＭ・・・をリセットする出力命
令ＳＯＦと、タイマ要素のアドレスが書込まれている。

尚一連のサイクルにおける第１工程動作が開始された場
合にもコンピュータ割込要求信号ＲＱＩを発するように
且つサイクル開始を指示するデータｏｏｏｏをも合せて
プログラムし、又、最終工程動作が終了した場合にもコ
ンピュータ割込要求命令信号ＲＱＩｔ発するように且サ
イクル終了を指示するデータ０００１をも合せてプログ
ラムしておき、この割込要求命令信号が与えられた際に
サイクル開始、終了を判別してコンピュータ内にてリア
ルタイムクロックの計数開始、停止を制御すれは機械稼
動時間集計がコンピュータ内にて行われる。

又、故障修理完了となった場合にも割込要求命令信号Ｒ
ＱＩｉ発するように且つ故障修理完了を指示するデータ
０００２を合せてプログラムしておき、前記各タイマ要
素のタイムアツプにて発せられる割込要求信号ＲＱＩ。

００１０．００１１・・・にてコンピュータがリアルタ
イムクロックの計数を開始し、故障修理完了にて発せら
れる割込要求信号ＲＱＩ ０００２が与えられるとリア
ルタイムク町ンクの計数を停止するようにしておけは故
障時間の集計を行うこともできる。

これらプログラムの一例としての流れ図は第６図の一部
に示されている。

第６図においては、コンピュータ２０に与エラれている
プログラムの流れ図であり、前述の稼動時間及び故障時
間集計プログラムＡと故障診断プログラムＢと、故障診
断結果のディスプレイプログラムＣとに大別される。

前述したようにシーケンスコントローラ１０からコンピ
ュータ２０に各種の割込要求Ｒ，ＱＩが与えられるが、
各割込要求ＲＱＩとともに与えられるデータ００００，
０００２，００１０，００１１，００１２・・・を判別
してサイクル開始か、終了か又は故障修理の完了か、異
常の発生かを判別して、判別結果に応じた処理をコンピ
ュータ２０は行うようになっている。

正常な運転状態においてはシーケンスサイクル開始でＲ
ＱＩｏｏｏｏがコンピュータ２０に与えられリアルタイ
ムクロックの計数を行いサイクル終了でＲＱｌｏｏＯＩ
がコンピュータ２０に与えられ、リアルタイムクロック
の計数を停止する。

こうして機械稼動時間の累積集計が行われる。一方異常
発生の場合にはＲＱＩ ００１０，００１１・・・の割
込要求がコンピュータ２０に与えられ、コンピュータ２
０はこの割込要求を異常の発生と直ちに判定し、シーケ
ンスコントローラ１０のメモリ１１内のプログラムの中
で異常の発生したマシン制御プログラムの最初の部分、
仮にＭ２マシンに異常が生ずればテレタイプライク２１
よりコンピュータ２０を介してプログラムを書替える命
令及び書替えるべきデータをシーケンスコントローラ１
０のメモリに送り、第４図に示すメモリアドレス１７７
７番地の命令ＮＯＰをジャンプ命令ＪＭＰに書替え、ジ
ャンプ先のアドレスはＭ３マシン制御プログラムの最初
のアドレスを同時に書込む。

これによってＭ２マシンのみ停止状態となり、他のマシ
ンはシーケンスコントローラ１０のプログラムにより引
続いてシーケンス制御が行わＡユ、停止することはない
。

異常の生じたＭ２マシンのみ停止させた状態で、コンピ
ュータ２０に与えられている診断プログラムにより故障
個所テスト信号がコンピュータ２０からシーケンスコン
トローラ１０に前記インタフェース１６を介して与えら
れ、異常発生の原因個所と思われる各制御機器のチェッ
クが行われる。

上記故障診断プログラムは第７図に示す如き故障検知デ
ータリストに基づき作成さねている。

したがって仮に第７図に示すようｔこ故障検知タイマＴ
ＲＩＭがタイムアツプした場合には、リミットスイッチ
ＬＳ１２．ＬＳ１４．ＬＳ１７がＯＮになっているかの
チェック信号がシーケンスコントローラ１０に与えられ
る。

この場合の診断命令はシーケンス制御プログラムのテス
ト命令と同様の形態で与えられ、ＴＮＡ、ＴＦＡ、ＴＮ
ＯＴＦＯのテスト命令とチェックすべき制御機器の接続
アドレス（１７，２Ｌ２５）が順次シーケンスコントロ
ーラ１０に与えられ、そのテスト結果はインタフェース
２１を介してコンピュータ２０に送られてくる。

このテスト結果をコンピュータ２０は判定し故障部分を
発見する。

仮にＬＳ１２かＯＮしていなけれはならないのに対しＯ
ＦＦであれは、ＬＳ１２が故障と判定さね、故阻機器が
ＬＳ１２であることをＣＲＴ表示器をもってディスプレ
イし、合わせて機械における配置位置をもディスプレイ
する。

又、テレタイプにおいてはＬＳ１２を故障機器としてタ
イプアウトし、第７図のチェックポイントとして示され
ている項目をもタイプアウトさせる。

これによって作業者は異常の発生後直ちに故障個所を知
ることができＬＳ１２の不具合及びその不具合の原因と
なったチェックポイントの各項目を調べれば故障個所を
適確にしかも極めて迅速に知ることができる。

仮にＬＳ １２が故障とわかれは、ＬＳ１２を取替える
こさにより故障の修理ができ、機械の運転を再開するこ
とができる。

故障修理完了とともにリセット釦を押せばＲＱ１０００
２かコンピュータ２０に与えられ故障時間集計用リアル
タイムクロックの計数を停止する。

したがって故障によって停止していた時間の集計も併せ
て行うことができるようになっている。

こうして故障の診断が済めば前記Ｍ２マシンのシーケン
スプログラムの最初に書替えられたジャンプ命令ＪＭＰ
は再び前記と同様にして無動作命令ＮＯＰに書替えられ
Ｍ２マシンのシーケンスプログラムのジャンプは解除さ
れ運転は再開される。

以上述べたように、本発明によれば、シーケンス制御さ
れるべき制御対象の最小の単位動作を節として一連のシ
ーケンス動作を複数に分割し、各節となる単位動作毎の
時間監視をシーケンスコントローラに行わせるようにし
たので コンピュータにてこれを行わせるのに比し特別
な回路付加とが割込みよるシーケンスの中断をなくすこ
とができる。

そして、時間オーバによる異常の検知がなされると節と
なる動作単位に対応するコードをコンピュータに報知し
、異常検知のなされた動作単位に関連する信号状態のみ
をテストして故障原因を追究するようにしたので、タイ
マ要素のタイムアツプに基づく割込要求信号があるまで
コンピュータ２０はモニタリングに全く関与しなくても
良いため、コンピュータ２０は何らの負荷的制約を受け
ないし、しかも割込要求信号とともに与えられるコード
により異常動作サイクル名も判明するため診断すべき対
象は特定されることになり、故障原因の追究は極めて簡
単にでき、小形コンピュータであっても能力的に余力を
残して故障診断は達成される。

したがって従来方式のごとく自動診断のために大形コン
ピュータを導入する必要もないので経済的であり、実用
的である。

その上、故障個所のチェック及び修理に要する時間は極
めて短くて済むため、異常発生に伴う機械停止時間は極
めて短くなり、機械稼働率は著しく高められる。

更に機械に熟知しない作業者でも簡単に故障個所の修理
ができるようになる等数々の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はプログラ
ムシーケンスコントローラのブロック線ＪｉＺ図はモニ
タリングシステムとしてのブロック線図、第３図はシー
ケンス制御の一例をリレー回路で表わした図に異常検出
回路を併記した図、第４図は第３図のリレー回路をプロ
グラムに置換えた場合の図、第５図は異常状態の検知を
しコンピュータに割込信号ＲＱＩを与えるプログラムの
一例を示す図、第６図はコンピュータに与えらねるプロ
グラムの流れ図、第７図は故障診断チェックリストの一
例を示す図である。 １０・・ウーケンスコントローラ、１１・・・メモリ、
１２・・・論理演算回路、１３・・・クロック制御回路
、１４・・・入力信号変換回路、１５・・・出力制御回
路、１６・・・インタフェース回路、２０・・・コンピ
ュータ、Ｍｌ １Ｍ２・・・Ｍｎ・・・マシン、２１・
・・テレタイプライタ、２２・・・ＣＲＴ表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プログラムシーケンスコントローラによって制御さ
   れる機械装置の故障診断をするモニタリング装置であっ
   て、シーケンスコントローラは、シーケンス制御される
   べき制御対象の最小の単位動作を節として一連のシーケ
   ンス動作を複数に分割するとともに各節となる単位動作
   毎に正常な動作所要時間よりも若干長く設定されたタイ
   マ要素と、このタイマ要素を対応する単位動作の作動開
   始によって付勢し作動終了によって無勢する異常検出プ
   ログラムと、前記タイマ要素のタイムアツプを検出しタ
   イムアツプしたタイマ要素に対応するコードを付した診
   断要求信号をコンピュータに対して与えられる診断要求
   プログラムとを備え、前記コンピュータは前記診断要求
   信号のコードに応じて異常の検知された単位動作に関連
   する信号状態をモニタして故障原因を追究する故障診断
   プログラムを備えてなる故障診断モニタリング装置。