CN111367240A - 数据收集再生*** - Google Patents
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Abstract
目的是提供一种能够将异常发生前后的图像和过程数据没有时间误差地确认、适合于解析异常的原因的数据收集再生***。数据收集再生***适用于具备作用于被输送的片状物的机器的工业成套设备。相机(6)将片状物的一部分包含在拍摄范围中，拍摄静止图像。过程数据收集部(12)以周期性的采样定时收集机器的过程数据。相机控制部(14)使相机(6)的周期性的拍摄定时匹配于周期性的采样定时。同步显示部(18)使表示由过程数据收集部(12)收集到的各时刻的过程数据的曲线图与将由相机(6)拍摄的各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像同步地显示。
Description
技术领域
本发明涉及用于工业成套设备的数据收集再生***。
背景技术
已知有生产工业活动所需要的原材料或资源的工业成套设备(plant)(造纸成套设备、钢铁成套设备、发电成套设备、石油成套设备、化学成套设备等)。工业成套设备的成套设备监视控制***具备经由控制用网络将连接有构成成套设备的许多个现场机器(包括致动器、传感器)的输入输出装置(I/O)、以及控制许多个现场机器的可编程逻辑控制器(以下记作PLC)相互连接的结构。
将PLC及输入输出装置的输入输出信号称作过程(process)数据。在大规模成套设备中，输入输出点达到几千、几万个，存在多种多样的过程数据。这些过程数据由具有数据收集功能及数据再生功能的数据收集再生装置收集，用于试验时、调整时、操作时、故障时的数据解析。
以往的成套设备监视控制***的数据收集再生装置(例如专利文献1)连接于控制用网络，收集由PLC输入输出的过程数据。操作者能够参照显示在画面上的过程数据来掌握工业成套设备的状态。
专利文献1：国际公开第2014/002176号
另外，为了发现制造物的异常、具体而言在纸、膜、钢板等片状物的表面上产生的异常(伤痕或缺陷)并对原因进行解析，有时想要与过程数据一起确认拍摄了片状物的图像。这些片状物全长较长为几十米到几十千米，不能将整体一次拍摄。
作为1个方法，可以考虑将用区域扫描(area－scan)相机拍摄被输送的片状物而得到的影像进行再生。但是，通过影像的再生而显示的是相机视野内的每1帧的图像。因此，操作者将再生时刻向之前回退或向之后前进而存储异常发生前后的影像，基于存储中的影像来类推原因。在依赖于操作者的存储的方法中，难以掌握异常发生前后的动态，难以进行精度高的解析。
此外，在高速输送片状物的造纸成套设备或钢铁成套设备中，确认影像的操作者有可能看漏片状物的表面的异常。此外，过程数据的采样定时与区域扫描相机的帧速率相比是高速的，所以在影像上发现了异常时，不能充分地锁定与异常关联的过程数据，难以进行原因的解析。此外，在用相机连续拍摄静止图像的情况下，过程数据的采样周期与相机的拍摄周期不一致，在将这些数据同时再生的情况下产生与相机的快门定时相应的误差。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而做出的，目的是提供一种能够没有时间误差地确认异常发生前后的图像和过程数据、且适合于解析异常原因的数据收集再生***。
为了达到上述目的，有关本发明的数据收集再生***如以下这样构成。
有关本发明的数据收集再生***适用于具备作用于被输送的片状物的机器的工业成套设备。
数据收集再生***具备相机、过程数据收集部、相机控制部、过程数据存储部、静止图像存储部和同步显示部。
相机使片状物的一部分包含在拍摄范围中，连续拍摄静止图像。优选的是，相机是将片状物在整个宽度方向上进行拍摄的线扫描相机。线扫描相机以1行摄像元件的排列方向与片状物的输送方向正交的方式设置在片状物的上方。
过程数据收集部以周期性的采样定时收集机器的过程数据。采样周期例如是1毫秒～几十毫秒。
相机控制部使相机的周期性的拍摄定时匹配于过程数据收集部的周期性的采样定时。
过程数据存储部将收集到的过程数据与时间信息建立关联而存储。
静止图像存储部将由相机拍摄的静止图像与时间信息建立关联而存储。
同步显示部基于时间信息，使表示由过程数据收集部收集到的各时刻的过程数据的曲线图与将由相机拍摄的各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像同步地显示。曲线图的横轴是时间，纵轴是数据值。带状静止图像是以拍摄时刻顺序连结的静止图像，使带状静止图像的长度方向(输送方向)与曲线图的横轴对应而显示。
在1个技术方案中，工业成套设备具备控制用网络，该控制用网络具有多个具有共用存储器的节点，通过多个节点之间的周期性的多址传送，将共用存储器上的过程数据同步。机器连接于1个节点，收发过程数据。过程数据收集部连接于1个节点，从共用存储器按每个采样定时收集过程数据。
在另一技术方案中，数据收集再生***具备标记处理部。标记处理部将在带状静止图像或曲线图上指定的位置存储到表中，在从该表选择了任意的位置的情况下，以将该被选择的位置包含在画面内的方式显示带状静止图像及曲线图。由此，能够使带状静止图像及曲线图的显示范围跳跃到从表中选择的位置(时刻)。因此，能够立即重新显示所存储的信息。
发明效果
根据本发明，由于使相机的拍摄定时匹配于过程数据的采样定时，所以能够将各时刻的静止图像与各时刻的过程数据建立关联。因此，在从静止图像发现了异常的情况下，能够容易地锁定异常发生前后的过程数据，能够使异常原因的解析高效率化。
此外，根据将各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像，能够将比区域扫描相机的拍摄范围大的范围一起显示，容易发现片状物的异常(伤痕、缺陷)。进而，由于由各时刻的静止图像构成的带状静止图像的长度方向意味着时间方向(越靠输送方向下游则越是过去的静止图像)，因此与曲线图的时间轴同步。因此，能够使用带状静止图像发现异常，并从曲线图还能够确认异常发生前后的时刻的过程数据的变化。因此，能够容易地确定由工业成套设备生产的产品的伤痕、脏污等的发生原因，且容易地掌握异常发生的征兆，能够有利于产品的品质提高。此外，由于能够在在线中较早发现异常，所以能够降低其后的检查工序中的成本。
附图说明
图1是表示有关实施方式1的工业成套设备的成套设备监视控制***的结构的概略图。
图2是作为成套设备监视控制***的一部分的数据收集再生***的概念图。
图3是有关实施方式1的数据收集再生装置的功能框图。
图4是用来说明控制定时、采样定时和拍摄定时的时间图。
图5是表示数据收集再生装置所具有的处理电路的硬件结构例的框图。
图6是有关实施方式2的数据收集再生装置的功能框图。
图7是有关实施方式2的标记信息保存表的一例。
标号说明
1 数据收集再生装置
2 PLC
3 输入输出装置
4 HMI
5 控制用网络
6 相机
7 图像用网络
8 片状物
9 黑点
11 控制周期决定部
12 过程数据收集部
13 过程数据存储部
14 相机控制部
15 静止图像存储部
16 数据结合部
17 结合数据存储部
18 同步显示部
19 标记处理部
40 显示区域
41 带状静止图像
42 曲线图
60 游标
61 表显示区域
70 标记信息保存表
71 标记号
72 曲线图名
73 时刻
74 注释
111 CPU
112 存储器
113、113a、113b 储存器、程序存储部、数据存储部
114 外部机器I/F部
115a、115b 控制用网络I/F部、图像用网络I/F部
116 内部总线
117 监视器
118 键盘
119 鼠标
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，在以下所示的实施方式中言及到各要素的个数、数量、量、范围等的数值的情况下，除了特别明示的情况或在原理上明显确定为该数值的情况以外，本发明并不限定于其言及到的数值。此外，在以下所示的实施方式中说明的构造等除了特别明示的情况或在原理上明显确定为此的情况以外，对于本发明并不一定是必须的。另外，在各图中对于共通的要素赋予相同的标号，省略重复的说明。
实施方式1.
(***结构)
图1是表示有关实施方式1的工业成套设备的成套设备监视控制***的结构的概略图。
数据收集再生装置1经由控制用网络5连接于与构成工业成套设备的机器群(包括致动器、传感器)连接的输入输出装置(I/O)3、对机器群进行控制的可编程逻辑控制器(PLC)2、和作为操作者在工业成套设备的运转及监视中使用的监视控制装置的人机接口(HMI)4。
控制用网络5具有多个具有共用存储器的节点，通过多个节点之间的周期性的多址传送，将共用存储器上的过程数据同步。由此，在连接于节点A5a的数据收集再生装置1、连接于节点B5b的PLC2、连接于节点C5c的输入输出装置3和连接于节点D5d的HMI4之间，虚拟地共用相同的存储空间。对于共用存储器分配了各数据的存储区域(地址)。连接于各节点上的装置可以通过向共用存储器的写入和从共用存储器的读入来收发过程数据。
相机6将摄像了作为拍摄对象的片状物的静止图像数据经由图像用网络7发送给数据收集再生装置1。
图2是作为成套设备监视控制***的一部分的数据收集再生***的概念图。
相机6将被输送的片状物8的一部分包含在拍摄范围中，连续拍摄静止图像。优选的是，相机6是将片状物8在整个宽度方向上进行拍摄的线扫描相机。线扫描相机以1行(line)摄像元件的排列方向与片状物8的输送方向正交的方式设置在片状物8的上方。拍摄定时由数据收集再生装置1控制。线扫描相机按每1次扫描，将拍摄的静止图像发送给数据收集再生装置1。此外，PLC2按每个采样定时将过程数据发送给数据收集再生装置1。
数据收集再生装置1使相机的拍摄定时匹配于过程数据的采样定时。此外，数据收集再生装置1生成将各时刻的静止图像连结的带状静止图像和表示各时刻的过程数据的曲线图。并且，数据收集再生装置1使带状静止图像及曲线图同步地显示在画面上。根据带状静止图像，容易一眼就检测到片状物8的黑点9。此外，通过参照与带状静止图像同步的过程数据的曲线图，能够确认黑点9的发生前后的过程数据的变化，黑点9的原因解析变得容易。
(数据收集再生装置)
参照图3和图4，对有关实施方式1的数据收集再生装置1的详细功能进行说明。图3是有关实施方式1的数据收集再生装置1的功能框图。图4是用来说明控制定时、采样定时和拍摄定时的时间图。
数据收集再生装置1具备控制周期决定部11、过程数据收集部12、过程数据存储部13、相机控制部14、静止图像存储部15、数据结合部16、结合数据存储部17、同步显示部18。
控制周期决定部11决定图4所示的周期性的控制定时。基于数据收集再生装置1的硬件时钟或***时钟来管理控制定时。后述的过程数据收集部12及相机控制部14按照该控制定时进行动作。控制周期例如是1毫秒～几十毫秒。
过程数据收集部12如图4所示，将所决定的控制定时作为采样定时，以周期性的采样定时收集机器的过程数据。
过程数据存储部13将计数值(时间信息)与按每个采样定时收集的过程数据建立关联而存储。计数值按每个控制定时而递增。另外，过程数据存储部13通过预先存储数据收集开始时刻，能够基于计数值计算各时刻。
相机控制部14如图4所示，将所决定的控制定时作为拍摄定时，对相机6进行控制。即，相机控制部14使相机6的周期性的拍摄定时匹配于周期性的采样定时。相机6按每个拍摄定时拍摄静止图像，向数据收集再生装置1发送。另外，拍摄定时优选的是与过程数据的采样定时同步，不需要比采样定时早。
静止图像存储部15从相机6接收静止图像，并将计数值建立关联而存储。计数值按每个控制定时而递增。另外，静止图像存储部15通过预先存储数据收集开始时刻，能够基于计数值来计算各时刻。
数据结合部16对于存储在过程数据存储部13中的过程数据和存储在静止图像存储部15中的静止图像，生成将具有相同的计数值的过程数据与静止图像建立了关联的结合数据。此外，数据结合部16生成将由相机6拍摄的各时刻的静止图像连结的带状静止图像41。在拍摄的静止图像在输送方向上具有规定的宽度、相邻的静止图像的一部分重复的情况下，基于输送速度，考虑重复部分而将静止图像结合。此外，数据结合部16生成表示各时刻的过程数据的曲线图42(42a、42b)。曲线图42的横轴为时间，纵轴为数据值。带状静止图像41是以拍摄时刻顺序连结的静止图像，使带状静止图像41的长度方向与曲线图的横轴(时间轴)对应而显示。
结合数据存储部17存储由数据结合部16生成的结合数据、带状静止图像41、曲线图42。
同步显示部18输出将以相同的计数值同步的过程数据的曲线图42与带状静止图像41结合的结合数据。同步显示部18使表示由过程数据收集部12收集到的各时刻的过程数据的曲线图42与将由相机6拍摄的各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像41同步地显示。将它们显示在监视器117的显示区域40中。
如以上说明，根据有关实施方式1的数据收集再生装置1，由于使相机的拍摄定时匹配于过程数据的采样定时，所以能够将各时刻的静止图像与各时刻的过程数据建立关联。因此，在从静止图像发现了异常的情况下，能够容易地锁定异常发生前后的过程数据，能够使异常原因的解析高效率化。
此外，根据将各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像41，能够将与再生由区域扫描相机拍摄的影像的情况相比更大的范围一起显示，容易发现片状物8的异常(焊接、镀层开始、伤痕、缺陷的部位)。进而，由各时刻的静止图像构成的带状静止图像41的长度方向意味着时间方向，所以与曲线图42的时间轴同步。因此，能够使用带状静止图像41发现异常，并且从曲线图42还能够确认异常发生前后的时刻的过程数据的变化。因此，能够容易地确定由工业成套设备生产的产品的伤痕、脏污等的发生原因，且容易地掌握异常发生的征兆，能够有利于产品的品质提高。此外，由于能够在在线中较早发现异常，所以能够降低其后的检查工序中的成本。
(硬件结构例)
参照图5对数据收集再生装置1的硬件结构进行说明。图5是表示数据收集再生装置1所具有的处理电路的硬件结构例的框图。图3所示的数据收集再生装置1的各部表示数据收集再生装置1所具有的功能的一部分，各功能由处理电路实现。例如，处理电路将CPU111、存储器112、HDD或大容量存储器等储存器113、外部机器I/F(接口)部114、控制用网络I/F部115a和图像用网络I/F部115b经由内部总线116连接而构成。
CPU111通过执行存储在储存器113的程序存储部113a中的各种应用程序，实现图4的各部的功能。
存储器112被用作当CPU111执行各种应用程序时将数据暂时存储或展开的运算区。
储存器113具有程序存储部113a和数据存储部113b。程序存储部113a保存OS(操作***)及各种应用程序。此外，数据存储部113b存储收集到的过程数据、静止图像数据。
另外，在图5所示的例子中，在1个储存器113之中设置程序存储部113a和数据存储部113b，但也可以将程序存储部113a和数据存储部113b分开配置到多个储存器中。
外部机器I/F部114是用来将监视器117、键盘118、鼠标119等外部机器与数据收集再生装置1连接的接口。
控制用网络I/F部115a是用来将控制用网络5与数据收集再生装置1连接的接口。此外，图像用网络I/F部115b是用来将图像用网络7与数据收集再生装置1连接的接口。
另外，在上述实施方式1的数据收集再生装置1中没有包括图5所示的监视器117、键盘118、鼠标119，但也可以在数据收集再生装置1中包括它们。另外，这一点在以下的实施方式中也是同样的。
实施方式2.
接着，参照图6和图7对实施方式2进行说明。根据上述实施方式1的数据收集再生***，能够使过程数据的曲线图与带状静止图像同步地显示。在实施方式2中，将在带状静止图像或曲线图上指定的位置存储在表中，在从该表选择了任意的位置的情况下，以将该被选择的位置包含在画面内的方式，显示带状静止图像及曲线图。由此，能够使带状静止图像及曲线图的显示范围跳跃到从表中选择的位置(时刻)。因此，能够将所存储的信息立即重新显示。
图6是有关实施方式2的数据收集再生装置1的功能框图。图6所示的数据收集再生装置1除了图3所示的结构以外还具备标记处理部19。
标记处理部19对显示区域40上的由操作者指定的位置(游标60)赋予标记。图7是标记信息保存表70的一例。图7的各行表示标记。标记如图7所示被保存在标记信息保存表70中，对于标记号71，将曲线图名72、时刻73和注释74建立关联而记录。在时刻73中被输入游标60指示的时刻。
接着，对动作进行说明。标记处理部19将关于显示在显示区域40内的游标60所示的位置(时刻)的标记向标记信息保存表70记录。标记信息保存表70的信息被显示在表显示区域61内。
如果操作者对键盘或鼠标进行操作而选择标记信息保存表70内的1个标记，则基于所选择的标记的曲线图名72，将曲线图42及带状静止图像41显示在显示区域40中。此时，游标60移动到记录于时刻74中的时刻。由此，能够容易地显示由标记指定的时刻的曲线图42和带状静止图像41。
根据实施方式2，能够使带状静止图像及曲线图的显示范围跳跃到从表中选择的位置(时刻)。因此，能够将所存储的信息立即重新显示。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种各样地变形而实施。
Claims (4)
1.一种数据收集再生***，其是具备作用于被输送的片状物的机器的工业成套设备的数据收集再生***，其特征在于，具备：
相机，将上述片状物的一部分包含在拍摄范围中，拍摄静止图像；
过程数据收集部，以周期性的采样定时，收集上述机器的过程数据；
相机控制部，使上述相机的周期性的拍摄定时匹配于周期性的上述采样定时；
过程数据存储部，将收集到的上述过程数据与时间信息建立关联而存储；
静止图像存储部，将由上述相机拍摄的静止图像与上述时间信息建立关联而存储；以及
同步显示部，基于上述时间信息，使表示由上述过程数据收集部收集到的各时刻的过程数据的曲线图与将由上述相机拍摄的各时刻的静止图像连结而成的带状静止图像同步地显示。
2.如权利要求1所述的数据收集再生***，其特征在于，
上述相机是将上述片状物在整个宽度方向上进行拍摄的线扫描相机。
3.如权利要求1或2所述的数据收集再生***，其特征在于，
上述工业成套设备具备控制用网络，该控制用网络具有多个具有共用存储器的节点，通过多个节点之间的周期性的多址传送将共用存储器上的过程数据同步；
上述机器连接于一个上述节点，收发过程数据；
上述过程数据收集部连接于一个上述节点，从上述共用存储器按每个采样定时收集过程数据。
4.如权利要求1～3中任一项所述的数据收集再生***，其特征在于，
具备标记处理部，该标记处理部将在上述带状静止图像或上述曲线图上指定的位置存储在表中，在从该表选择了任意的位置的情况下，以该被选择的位置包含在画面内的方式显示上述带状静止图像及上述曲线图。
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