JPS626247B2

JPS626247B2 -

Info

Publication number: JPS626247B2
Application number: JP52019173A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hideshima; Naoki Sasaki; Masaoki Takagi
Original assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1987-02-09
Also published as: JPS53105684A; US4183462A

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、特に制
御対象の機器故障を診断する診断方法および装置
に関する。

〔発明の背景〕

従来シーケンス制御装置としては、リレー論理
回路、PLC（プログラマブル・ロジツク・コント
ローラ）等が使用されている。ところで、このシ
ーケンス制御装置は、通常、ライン近くに設置さ
れるものの、直接物がぶつかつてきたり、火花や
水がふりかかつたりはしない様な環境に設置され
るため、信頼性は高い。ところが、この制御装置
にとりこむ入力信号検出器は、ラインそのものの
中に置かれているため、衝撃、火花、水等で動作
不能となる可能性が高い。もし入力信号検出器が
誤動作すれば正常なシーケンス動作が行なわれ
ず、故障状態におちいる。この場合、入力信号が
数千点もある様な大規模システムであれば、この
故障した入力信号検出器を探し出すのは至難の業
であり、ただ１点の故障といえどもシステムは長
時間ダウンしていた。

そこで、制御対象物の入力信号検出器の異常状
態を診断する装置が試みられている。この診断装
置は、処理渋滞検出法、禁止パターンチエツ
ク法、シーケンス回路状態表示法、等として知
られている。

の処理渋滞検出法とは、正常時シーケンスス
テツプがどの様なタイムチヤートで進行していく
かを、あらかじめ標準タイムチヤートとして記憶
しておき、実動作時の動作状態と標準のタイムチ
ヤートを比較し、両者の時間的な差異がある一定
限界以上になつたら異常動作であるとして警報を
発するものである。この方法では、故障が発生し
たということは分るが、どこが不良なのかという
ことは分らない欠点がある。

の禁止パターンチエツク法とは、本来の正常
動作時には絶対起きえない状態が発生していない
かをチエツクする方法である。この方法を第１図
に示す。この例ではシヤフト１０１はシヤフト駆
動装置１０２によつて左右に動かされており、左
右の動作限界をリミツトスイツチ１０３，１０４
で検出している。このような装置においては正常
動作時に動作限界のリミツトスイツチが共にON
になることはありえない訳である。もし共にON
になつていれば、それは即ち故障状態であること
を示している。この様に絶対に起きてはならない
パターン（禁止パターン）をあらかじめ記憶して
おき、この様な状態が発生しないかどうかチエツ
クすれば故障診断ができる。そして、この方法の
場合、禁止パターンからどの入力信号検出器が不
良なのか直ちに分る利点がある。しかし禁止パタ
ーンにひつかかる様な故障が発生する確率はかな
り低い難点がある。そのため、この方法だけで故
障診断を行なうことはできない。

のシーケンス回路状態表示法は、故障が起き
た時のシーケンス回路の状態（接点の開閉状態）
を回路イメージで表示し、不良部品を探索してい
く方法である。この方法による不良探索手順を第
２−１、第２−２図により説明する。例えば、い
ま何らかの原因で故障状態になつたとする。そこ
でベテラン作業員がこの故障状態をみて、勘で
「これはＥという出力信号が出ていないためでは
ないか？」と推定したとする。Ｅなる出力が本当
に出ていないのか、出ていないなら何故でないの
かを調べるために第２−１図に示すように、Ｅと
いう出力を出しているシーケンス回路の状態を
CRTデイスプレイに表示してみる。このCRT画
面には回路図と各々の接点の開閉状態が表示され
る。第２−１，２−２図では便宜上開点は細線、
閉接点は太線を示している。第２−１図の例では
Ｅ出力を出すコイルＥは確かに励磁されていな
い。その原因は接点Ａが閉じていないためと分
る。そこで出力Ａに関連するシーケンス回路状態
をCRTデイスプレイに表示したところ、第２−
２図のようになつていたとする。ここでＡ出力が
出ないのは接点ＧまたはＨが導通状態にならない
ためであることが分る。そしてＨとＧのリミツト
スイツチを調べたらＧのリミツトスイツチが動作
不良になつていたことが分つた。

この方法の欠点は、故障した所を人間が推定し
てやらなければならない点にある。この方法が確
立する迄は、リレー１個１個の開閉状態を調べて
故障診断しなければならなかつたのを、自動的に
CRTに画面表示し、診断時間を短縮した効果は
大であるが、本質的には診断用のバツクアツプデ
ータを提供するだけで、診断自体は人間が行なつ
ていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、複数工程から成るシーケンス
制御において、故障時にどの工程ステツプで故障
が発生したかを診断する方法および装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、シーケンスのステツプ進行を管理す
ることによつて、故障発生がどのシーケンス工程
ステツプで起きたかを容易に調べられるようにす
るとともに、シーケンス工程ステツプの進行に異
常が発生した場合その故障シーケンスステツプを
知らせる様にしたことに特徴がある。

〔発明の実施例〕

発明の実施例の基本概略構成を第３図に示す。

故障検知装置２０はシーケンス制御装置１０よ
り各種信号を取込み、もし故障が検知されたら、
どこで故障が発生したかを故障診断表示部３０に
表示する。

シーケンス制御装置１０から制御対象に出力さ
れるシーケンス工程ステツプ制御出力信号２０１
は、故障検知装置２０へも同時に送り込む。この
信号２０１は例えばある制御対象を制御するで
き、工程Ａ、Ｂ、Ｃの順序で制御がなされるよう
な場合、工程Ａ、Ｂ、Ｃの工程ステツプ信号であ
る（以下同じ）。このシーケンス工程ステツプ制
御出力信号２０１は微分回路２０２により信号立
上り部分が検出され、シーケンス工程ステツプ記
憶回路２０３にはいる。そしてこの記憶部２０３
にシーケンス処理の工程ステツプがどこ迄進んだ
かを順次記憶する。シーケンス処理が進行して１
サイクルの処理（工程処理）が終了すると、シー
ケンス制御装置よりサイクル終了を示すシーケン
スステツプ記憶リセツト信号２０４が入力され、
シーケンスステツプ記憶回路２０３の内容をリセ
ツトする。正常な動作時にはシーケンス工程ステ
ツプの進行度合をシーケンス工程ステツプ記憶回
路に順次記憶してゆき、シーケンスのサイクルが
終了したら、リセツト信号２０４により記憶回路
２０３の内容をリセツトするという手順を繰返
す。

これらの信号について第７図Ａ〜Ｄにより説明
する。第７図Ａは複数の加工機１〜ｎにより被加
工物〜を順次加工する場合の例で、それぞれ
加工機で加工が終了すると同図Ｂに示す搬送サイ
クルにより各加工物ともいつせいに次の加工機に
搬送される。同図Ｃはこの搬送、加工工程を示し
たタイムチヤートで、この場合加工Ｄが終了する
までを１サイクルという。１サイクルが終了する
とリセツト信号２０４が出る。同図Ｄはこれらの
工程信号２０１を示している。すなわちここでい
う工程は、搬送サイクルの「上昇」、「送り」、あ
るいは加工Ａなど同図Ｃに示すひとつひとつの工
程を指している。

ところで、シーケンスステツプ進行信号検出回
路２０５は、制御出力信号２０１が新たに出され
るたびに、その信号立上り部分を検出する回路で
ある。この信号は飛越しチエツクタイミング信号
２０６として、シーケンスステツプ飛越し検出回
路２０８に送られる。飛越し検出回路２０８はタ
イミング信号２０６を受けるシーケンスステツプ
記憶回路２０３よりシーケンスステツプ進度情報
２０７を取込み、シーケンスステツプの進行が飛
越して進行することなく順当に進んでいるかどう
かをチエツクする。もし異常進行が検知されれば
シーケンスステツプ進行異常信号２１１が故障検
出回路２１４に出力される。

また、シーケンスステツプ進行検出回路２０５
の出力信号２０６はシーケンスステツプ進行信号
２０９として渋滞検出回路２１０に送り込まれ
る。渋滞検出回路２１０は一定時間内にステツプ
進行信号２０９が入力されないと渋滞警報信号２
１２を出力する所謂ウオツチドグタイマである。
このウオツチドグタイマの設定時間は、１つのシ
ーケンスステツプを進行するのに要する時間にあ
る程度の余裕をみて設定されている。そのため、
制御対象が正常に動作していれば、渋滞警報信号
２１２を出さずにシーケンスステツプ進行信号２
０９がはいつてくる。しかし、制御対象に故障が
発生して、シーケンスステツプの進行に渋滞が発
生すると、シーケンスステツプ進行信号２０９が
渋滞検出回路２１０に入力されなくなるので故障
検出回路２１４に渋滞警報信号２１２が出力され
る。

故障検出回路２１４には、シーケンスステツプ
進行異常信号（とびこし異常信号）２１１と、渋
滞警報信号２１２が入力される。これらの異常信
号が故障検出回路２１４に入力されると、故障検
出信号２１５が故障シーケンスステツプ判別回路
２１６に出力される。それと同時にシーケンス回
路状態表示回路２２２に対してどの様な故障要因
なのかを示す故障要因情報２１８が出力される。
すなわち工程とびこし、工程渋滞、加工ライン異
常などの異常要因情報が出力される。

故障シーケンスステツプ判別回路２１６は故障
検出信号２１５が入力されると、シーケンスステ
ツプ記憶回路２０３よりシーケンスステツプ進度
情報２０７を取込む。この情報により最終シーケ
ンスステツプ（すなわち異常工程ステツプ）がど
の工程なのかを判断することができる。

以上述べたものが本発明による故障診断の概略
構成であるが、本発明の中枢的機能であるシーケ
ンスステツプ記憶回路２０３、シーケンスステツ
プ飛越検出回路２０８、故障シーケンスステツプ
判別回路について以下詳述する。

第４図は、シーケンスステツプ記憶回路２０３
とシーケンスステツプ飛越し検出回路２０８の内
部構成を示したものである。シーケンスステツプ
記憶回路２０３は多数のフリツプフロツプ２０３
１〜２０３３によつて構成されている。

ところで、シーケンス制御回路１０からは多数
の制御出力信号２０１１〜２０１３が出力されて
いる。この制御出力はシーケンス工程ステツプの
進行に伴なつて順次出力されていく。このシーケ
ンス工程ステツプの出力順に順序正しく、フリツ
プフロツプ２０３１〜２０３３に入力する。この
際、入力の順がスキツプしない様にする。第４図
の例では、第１シーケンスステツプ制御出力信号
２０１１は微分回路２０２１を介して信号立上り
部分を検出した後フリツプフロツプ２０３１のセ
ツト端子Ｓに入力する。第２シーケンス工程ステ
ツプは同様の手順によりフリツプフロツプ２０３
２、以下同様に入力され最終ステツプをフリツプ
フロツプ２０３３のセツト端子に入力される。す
なわちシーケンス工程ステツプが進行するにつれ
て、フリツプフロツプ列２０３の左側から順にセ
ツトされていく。よつてこのフリツプフロツプ列
２０３のどこまでセツトされているかを調べれ
ば、シーケンスステツプがどこ迄進行しているか
が分る。

ところで、微分回路２０２の出力はシーケンス
ステツプ進行信号検出回路２０５で論理和をとつ
たのち、飛越しチエツクタイミング信号２０６と
してシーケンスステツプ飛越し検出回路２０８に
入力される。このタイミング信号２０６はシフト
レジスタ２０８１〜２０８３のロード信号２０８
４として用いられる。すなわちロード信号２０８
４がはいると、シフトレジスタ２０８１〜２０８
３にシーケンス工程ステツプ記憶回路２０３のフ
リツプフロツプ列２０３１〜２０３３の内容がデ
ータとして入力転送される。それと同時に飛越し
チエツクタイミング信号２０６がフリツプフロツ
プ２０８８のセツト信号としてはいり、フリツプ
フロツプ２０８８の‘１’の端子から出力がで
る。この信号はシフトクロツクパルス２０８９と
ともに論理積回路２０９０にはいつている。すな
わちフリツプフロツプ２０８８の‘１’端子の出
力が出ている間のみシフトパルス信号２０８５が
シフトレジスタ２０８０のアドレスまたはビツト
２０８１〜２０８３に加えられ工程進行方向に対
し逆方向に順次シフトが行なわれる。

ところで、シーケンスステツプ記憶回路２０３
から取込んだ内容が、第５図イの正常時のように
最左ビツトより連続してビツトがON状態、残り
は全てOFF状態の場合を考えてみる。シフトレ
ジスタ２０８１の内容が‘０’になる迄、シフト
レジスタ２０８１の‘０’端子の出力であるシフ
ト完了信号２０８６は出ない。そのため、論理積
回路２０９２の出力であるシーケンスステツプ進
行異常信号２０９３も出ない。シフトレジスタ２
０８１の内容が‘０’になると、シフト完了信号
２０８６（即ちシフトレジスタ２０８１の反転出
力‘１’）が出力される。この信号は微分回路２
０８７により立上り部分が検出され、フリツプフ
ロツプ２０８８のクリア端子に入力される。その
結果フリツプフロツプ２０８８の‘１’端子の出
力はOFFし、その結果シフトパルス信号２０８
５がとまり、シフト動作を終了する。この時、シ
フトレジスタ２０８２〜２０８３の内容は全て‘
０’であるので、シフトレジスタ２０８２〜２０
８３の‘１’端子の出力はOFFである。よつて
論理和回路２０９１の出力もOFFとなるためシ
ーケンスステツプ進行異常信号２０９３は出な
い。

ところで、第５図ロの異常時のように工程ステ
ツプ進行に飛越状態があると、シフト完了時シフ
トレジスタ２０８２〜２０８３の‘１’端子の出
力はONのものがあるため、論理和回路の出力も
ONとなる。そのため、論理積回路２０９２の出
力であるシーケンスステツプ進行異常信号が出力
されることになる。

つぎに、第６図により故障シーケンス判別回路
２１６の動作について述べる。

故障が検出されると故障検出回路２１４から故
障検出信号２１５が故障シーケンスステツプ判別
回路２１６に対して出力される。この故障検知信
号２１５はアドレスあるいはビツト２１６１，２
１６２，２１６３を有するシフトレジスタ２１６
０のロード信号２１６４として用いられる。ロー
ド信号２１６４がはいるとシフトレジスタ２１６
０のアドレスあるいはビツト２１６１〜２１６３
にはシーケンスステツプ記憶回路２０３１〜２０
３３の内容がデータとして転送される。それと同
時に故障検出信号２１５がフリツプフロツプ２１
６８のセツト信号としてはいり、フリツプフロツ
プ２１６８の‘１’端子の出力がONとなる。

ところで、この信号はシフトクロツクパルス発
生器２１６９で発生したパルス信号とともに、論
理積回路２１７０にはいつている。すなわち、フ
リツプフロツプ２１６８の‘１’端子の出力が出
ている間のみシフトパルス信号２１６５がシフト
レジスタ２１６０のアドレスまたはビツト２１６
１〜２１６３に加えられ順次シフトが行なわれ
る。シフトパルス２１６５はパルスカウンタ２１
７１によつてカウントアツプされる。いまシーケ
ンスステツプ記憶回路２０３の記憶内容が第５図
のイの様な状態になつていたとする。シフトレジ
スタ２１６１の内容がONの間は‘１’端子の出
力はOFFであり、シフト動作が繰返される。シ
フトが進んでシフトレジスタ２１６１の内容が
OFFになると‘０’端子の出力がONになる。こ
の信号の立上りを微分回路２１６７により検出さ
れ、シフト完了信号２１６６としてフリツプフロ
ツプ２１６８のリセツト端子に送りこまれる。そ
の結果シフトパルス信号２１６５は停止し、シフ
ト動作は完了する。それと同時にシフト完了信号
２１６６は故障判定完了信号２１７３としてシー
ケンス回路状態表示回路に伝えられる。この信号
により、シーケンス回路状態表示回路２２２はパ
ルスカウンタ２１７１よりシフトパルス数、すな
わち故障シーケンスステツプナンバー情報２１７
２を取込み、どのシーケンスステツプで異常にな
つたかを知る。

ところで、シフト完了信号２１６６は遅延回路
３０１により一定時間遅延された後、カウンタリ
セツト信号３００としてパルスカウンタ２１７１
に入力され、カウンタ値をリセツトする。

このようにして異常発生時に、どのシーケンス
制御工程で異常が発生したかが分かり、故障診断
が容易になる。したがつて現場の保守員が必ずし
もベテラン作業員でなくても、保守を適確におこ
なうことができるまた、どの工程で異常が発生したかが分かれ
ば、その工程に関するシーケンス回路を、シーケ
ンス回路対応記憶部２１９、シーケンスプログラ
ム記憶部２２０を検索し、シーケンス回路状態表
示回路２２２を介してシーケンス回路を構成して
いる接点、コイルのON、OFF状態をCRTデイス
プレイ２２３に表示することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によると、故障発生時にどのシーケンス
工程で故障があつたかが分かるので、故障発生に
対する保守を容易ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は禁止パターンチエツク法の例を示す説
明図、第２図はシーケンス回路図の動作状態表示
による故障診断例の説明図、第３図は本発明の実
施例の動作説明のための構成図、第４図は本発明
によるシーケンスステツプ飛越検出回路の実施例
を示す説明図、第５図はシーケンスステツプ記憶
回路の内容例を示した図、第６図は本発明による
シーケンスステツプ判別回路の実施例を示す説明
図、第７図Ａ〜Ｄは工程信号の説明図をそれぞれ
示す。１０……シーケンス制御装置、２０……故障検
知装置、２０１……制御出力信号、２０２……微
分回路、２０３……シーケンスステツプ記憶回
路、２０４……シーケンスステツプ記憶リセツト
信号、２０５……シーケンスステツプ進行信号検
出回路、２０６……飛越しチエツクタイミング信
号、２０７……シーケンスステツプ進度情報、２
０８……シーケンスステツプ飛越し検出回路、２
０９……シーケンスステツプ進行信号、２１０…
…渋滞検出回路、２１１……シーケンスステツプ
進行異常信号、２１２……渋滞警報信号、２１４
……故障検出回路、２１５……故障検出信号、２
１６……故障シーケンスステツプ判別回路、２１
７……故障シーケンスステツプ情報、２１８……
異常要因情報、２１９……シーケンスステツプ、
シーケンス回路対応記憶部、２２０……シーケン
スプログラム記憶部、２２２……シーケンス回路
状態表示回路、２２３……CRTデイスプレイ、
３０……故障診断表示部。

Claims

【特許請求の範囲】１あらかじめ記憶されている複数（第１〜第
ｎ）の工程シーケンスにしたがつて制御対象の工
程制御をおこなうシーケンス制御の、工程故障を
診断する方法において、該制御対象へのシーケンス工程ステツプ信号２
０１が出力されるごとにそれぞれの工程ステツプ
に対応するフリツプフロツプ２０３に該工程ステ
ツプの進行に応じて順次記憶し、該制御対象の異常が検出されたとき該フリツプ
フロツプの信号をｎビツトの異常工程判定用シフ
トレジスタに読みだし、該レジスタに読みだされた信号を該工程の進行
とは逆方向にシフトし、該シフトレジスタの該第１の工程に対応するビ
ツトが「０」になるまでのシフトビツト数をカウ
ントし、該カウント値に対応する工程に故障があつたと
診断することを特徴とするシーケンス制御におけ
る故障診断方法。２前記特許請求の範囲第１項記載における該制
御対象の異常検出方法において、該制御対象へあらかじめ定められた順序にした
がつてシーケンス工程ステツプ信号２０１が出力
されているかどうかを監視し、該ステツプ信号が
あらかじめ定められた順序でなかつたとき、該工
程ステツプ信号のとびこし異常と判定することを
特徴とするシーケンス制御における故障診断方
法。３前記特許請求の範囲第１項記載における該制
御対象の異常検出方法において、該制御対象への
シーケンス工程ステツプ信号２０１があらかじめ
定めた時間内に出力されなかつたとき、渋滞異常
と判定することを特徴とするシーケンス制御にお
ける故障診断方法。４あらかじめ記憶されている複数（第１〜第
ｎ）の工程シーケンスにしたがつて制御対象の工
程制御をおこなうシーケンス制御の、工程故障診
断装置において、該制御対象へのシーケンス工程ステツプ信号２
０１に対応してそのステツプ信号を記憶するフリ
ツプフロツプ２０３と、該フリツプフロツプの信号を該制御対象へシー
ケンス工程ステツプ信号が出力されるごとに工程
とびこし検出用シフトレジスタに読みだし、該レ
ジスタに読みだされた信号を該工程の進行とは逆
方向にシフトし、該シフトレジスタの該第１の工
程に対応するビツトが「０」になつたときの他の
ビツト（第２〜第ｎ）に「１」が存在するとき、
とびこし異常と判定する工程とびこし検出手段
と、該工程とびこし検出手段からの出力信号による
異常検出信号により該フリツプフロツプの信号を
読みだすｎビツトのとびこし異常工程判定用シフ
トレジスタ２１６０と、該とびこし異常検出信号によりスタートし、該
レジスタに読み出された信号を該工程の進行とは
逆方向にシフトさせ、該異常工程判定用シフトレ
ジスタの該第１の工程に対応するビツトが「０」
になつたとき停止する第１のシフト信号発生手段
と、該第１のシフト信号発生手段によるシフト信号
数をカウントするカウンタ２１７１と、を有し、該カウント数に対応した工程にとびこし
故障があつたと判定することを特徴とするシーケ
ンス制御における故障診断装置。５前記特許請求の範囲第４項記載における工程
とびこし検出手段を、該フリツプフロツプの信号を、該制御対象へシ
ーケンス工程ステツプ信号が出力されるごとに読
みだす工程とびこし検出用シフトレジスタと、該工程ステツプ信号によりスタートし、該工程
とびこし検出用シフトレジスタに読み出されたデ
ータを該工程の進行とは逆方向にシフトさせ、該
レジスタの該第１の工程に対応するビツトが
「０」になつたとき停止する第２のシフト信号発
生手段と、該レジスタの該第１の工程に対応するビツトが
「０」になつたとき他のビツト（第２〜第ｎ）に
「１」が存在するか否かをチエツクする論理和手
段と、該第１の工程に対応するビツトが「０」になつ
たときの当該ビツトの反転出力信号と、該論理和
手段の出力信号との論理積をとる論理積手段と、から構成し、該論理積手段の出力信号により工程
のとびこし異常を検出することを特徴とするシー
ケンス制御における故障診断装置。