JP2554282B2 - シーケンスコントローラの故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シーケンスコントローラにおいて制御対
象を動作させるスイッチの接点やセンサ，アクチュエー
タ等の動作を診断して異常を検出するためのシーケンス
コントローラの故障診断装置に関するものである。

〔従来の技術〕

制御対象をシーケンス制御するためのシーケンスコン
トローラにおいては、リレー等のスイッチ類の多数の接
点を、シーケンスプログラムに従って所定の順次で動作
させると共に、制御対象における各種のセンサ，回路，
アクチュエータ等の各部の出力信号に応じてシーケンス
プログラムに従って上記接点を動作させるようにしてい
る。これと共に各接点の動作及び上記各部の出力信号の
異常を検出する故障診断も行うようにしている。この故
障診断の種類としては、例えば次のものがある。

（ａ）動作タイミング診断 基準となる起動接点がONしてから診断対象となる接点
がON/OFFするまでのタイミングをチェックするもので、
タイミングが早過ぎるか、遅すぎるか、又は接点が変化
しなかったか等を診断する。

（ｂ）順序診断 複数の接点がON/OFFする順序をチェックするもので、
順序を誤ったか、接点が変化しなかったか等を診断す
る。

（ｃ）論理診断 複数の接点間の論理をチェックするもので、所定の時
点での各スイッチのON/OFFのパターンが正常であるかを
診断する。

（ｄ）遷移回数診断 診断対象となる接点が所定期間にON/OFFする回数をチ
ェックするもので、上記基準となる起動接点がONしてい
る期間に、設定された回数だけON/OFFしたかを診断す
る。

（ｅ）出力信号の上限，下限診断 診断対象となる部分の例えば温度，圧力等を示す出力
信号が所定の上限値及び下限値を越えていないか、又は
変化量が大き過ぎないか等を診断する。

上記の故障診断を行うために、シーケンスプログラム
の中に故障診断プログラムを設けると共に、各チェック
ポイント（診断対象）における各接点の状態をI/Oテー
ブルに取り込み、また各チェックポイントにおける出力
診断をA/D変換して得られるデータをレジスタに取り込
み、これらのI/Oテーブル及びレジスタの内容を、上記
故障診断プログラムに従って順次に調べ、その内容に異
常が検出されたとき、アラーム等の表面を行うようにし
ている。

また、上記（ａ）の動作タイミグ診断、又は（ｃ）の
論理診断のみを行う場合は、監視モジュールを用いるこ
とがある。この監視モジュールや上記故障診断プログラ
ムにおいて、接点の動作タイミングを診断する場合は、
タイマ命令等の登録された基準値と、実際の動作タイミ
ングをリングタイマで計測した値とを比較し、両者に一
定の差が生じたとき異常と判断するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来のシーケンスコントローラは、
そのシーケンスプログラムの中に、制御対象を正常に動
作させるための本来のプログラムの他にシーケンスコン
トローラ自身の故障診断プログラムを設ける必要があ
り、これらの２つのプログラムは時間的に直列に接続さ
れて交互に実行される。このため、プログラムの長さ及
び容量が大きくなると共に内容も複雑となり、プログラ
ム作成のための負担が非常に大きくなると共に、本来の
制御に必要なプログラムにも支障をきたすことがあり、
また、故障診断も高速で行うことが困難となる。監視モ
ジュールを用いる方法は、動作タイミング診断または論
理診断しか行うことができないので、他の診断項目につ
いては、シーケンスプログラムを用いなければならな
い。

また、異常が発生した場合は、単にその表示が行われ
るだけであり、その異常が発生した時刻や、異常の発生
地点及び関連する他のチェックポイントの異常発生前後
の状態等を知ることができず、このため、異常の原因等
を究明することが困難となっていた。動作タイミングを
診断する場合は、前述したようにリングタイマで計測し
た時間と基準値とを相対的に比較するだけであるので、
異常が発生した絶対時刻を知ることはできない。絶対時
刻を知るためには、シーケンスコントローラ又は監視モ
ジュールは上位コンピュータ等を常時接続して時間の管
理を行わなければならない。また、上記リングタイマの
ビット長で定められる時間を越える長い時間の計測を行
うことができない。以上述べたことから、従来は詳細で
精密な且つ高束の故障診断を行うことができないと言う
問題があった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされ
たもので、プログラム容量を小さくしながら、精度の高
い故障診断を行うことのできるシーケンスコントローラ
の故障診断装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るシーケンスコントローラの故障診断装
置は、各チェックポイントにおける基準値を書き込む基
準値メモリを設け、前記I/Oテーブル及びレジスタの内
容を順次に転送して経歴メモリに書き込むと共に、上記
基準値メモリの各基準値と転送内容とを順次に比較する
ことにより、異常を検出するようにしたものである。

〔作 用〕

故障診断の動作とシーケンスコントローラの制御動作
とが同時に並行して行われるので、シーケンスコントロ
ーラは、制御対象へのシーケンス制御のみに専念するこ
とができ、シーケンスプログラムから故障診断プログラ
ムを省くことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、１はこの発明による故障診断装置、
２は故障診断装置１と接続されたシーケンスコントロー
ラ、３はシーケンスコントローラ２でシーケンス制御さ
れるプラント，機器システム等の制御対象、４は故障診
断装置１に接続される上位コンピュータとしてのマイク
ロコンピュータである。

シーケンスコントローラ２において、５はシーケンス
プログラムを実行するCPU、６はシーケンスプログラム
に基づいて所定のタイミングで動作されることにより、
制御対象３を動作させるリレー，スイッチ等の複数の接
点、７はCPU5の指示に基づいて各接点６をON/OFFさせる
と共に、各接点６の動作タイミング，状態等の変化を保
持する複数のI/O回路から成るI/Oテーブル、８は制御対
象３における各種のセンサ，回路，機構等の各部の出力
信号をA/D変換して得られる出力データが格納される複
数のレジスタである。

故障診断装置１において、９は故障診断プログラムを
実行するCPU、10は故障診断プログラムが格納されるROM
から成るメモリ、11は絶対時刻を発生する時計回路、12
はシーケンスコントローラ２の複数のチェックポイント
においてそれぞれ故障診断に必要な後述する種々のパラ
メータ値が基準値として書き込まれる基準値メモリ、13
は上記I/Oテーブル７及びレジスタ８からCPU5を通じて
転送されて来る各変化データをCPU9に与えるためのイン
タフェース部で、例えばシーケンスコントローラ２と故
障診断装置１とで共用するRAM等から成る。

14は各接点６の過去の状態を記憶するリングメモリか
ら成る接点経歴メモリ、15は各レジスタ８の過去の状態
を記憶するリングメモリから成るレジスタ経歴メモリ、
16はシーケンスコントローラ２の過去における異常発生
の経歴を記憶する異常経歴メモリ、17はCPU9とマイクロ
コンピュータ４とを接続するためのインタフェース部で
ある。

次に上記構成による動作について説明する。

先ず、マイクロコンピュータ４を用いて、基準値メモ
リ12に対して故障診断に必要な種々のパラメータ値の書
き込みを行う。

第２図は前述した（ａ）〜（ｅ）の各診断項目のう
ち、一例として（ａ）の動作タイミング診断を行う場合
に書き込まれるパラメータ値を示し、同図において、
〜で示す各値は次の内容を表している。

シーケンスコントローラ２内には、各診断項目に応
じて異常発生時に動作される内部リレー（図示せず）が
設けられているが、その内部リレーのアドレスを示す。

その診断項目での異常発生を重故障とするか軽故障
とするかを示す。

時間の基準値を手動で入力するか、又は実際にシー
ケンスコントローラ２が動作したときに自動的に入力す
るかを選択する。

その診断項目の実行を起動する起動接点、即ち、時
間を計測する基準となる起動接点のアドレスと、ONする
かOFFするかを示す。

設定される時間の単位を示し、10ms,100ms,1sec,1m
inから選択される。

設定時間の許容誤差を示す。

起動接点が起動される時刻を示す。

チェックポイントとなる各接点６のアドレスと、立
上り／立下りの区別（図示では矢印で示す）を示す。

各接点６がON/OFFする回数を示す。

各接点６の遷移数及び動作タイミングがどのような
値となったときに、正常又は異常となるかを示す。

上記起動接点が起動してから、各接点６がON/OFFす
るまでの時間（動作タイミング）を示す。

他の（ｂ）〜（ｅ）の診断項目についてもそれぞれ所
定のパラメータ値を入力する。

上述の基準値メモリ12へのパラメータ値の書き込み
は、シーケンスコントローラ２を動作させた状態で、そ
の動作に応じて行われる。シーケンスコントローラ２は
シーケンスプログラムに従って各接点６をI/O回路を通
じてON/OFFさせ、これにより制御対象３が所定の動作を
行う。また制御対象３の所定の各部の出力信号は出力デ
ータとして各レジスタ８に記憶される。

設定された診断の起動時刻になると、基準となる起動
接点がON/OFFされて診断が開始される。シーケンスコン
トローラ２のCPU5はI/Oテーブル７の各I/O回路及びレジ
スタ８を順次にスキャンしてそれらの内容を故障診断装
置１に転送する。故障診断装置１のCPU9は転送された変
化データをインタフェース部13を通じて順次に受信す
る。この受信データのうちI/O回路からのものは、接点
経歴メモリ14に、時計回路11から得られる絶対時刻と共
に各接点６のアドレスと対応して書き込まれる。また、
上記受信データのうちレジスタ８からのものは、レジス
タ経歴メモリ15に絶対時刻と共に上記各部のアドレスと
対応して書き込まれる。

以上によれば、接点経歴メモリ14には、各接点６のス
キャン毎の接点変化の経歴が絶対時刻と共に記憶され、
レジスタ経歴メモリ15には、制御対象３の各部の出力変
化の経歴が絶対時刻と共に記憶される。

次に、CPU9はこれらの接点経歴メモリ14及びレジスタ
経歴メモリ15を読み出すと共に、基準値メモリ12を読み
出し、両方の対応するデータを順次に比較する。そし
て、両方のデータに所定以上の差があるときに異常と見
做して、その異常の発生地点，発生時刻，異常の内容等
が異常経歴メモリ16に書き込まれると共に、シーケンス
コントローラ２の対応する内部リレー（図示せず）をON
にして異常を知らせる。

異常経歴メモリ16の内容は逐次外部のマイクロコンピ
ュータ４に送られ、これに基づいてマイクロコンピュー
タ４は、異常が発生したことを知らせると共に、異常発
生地点，発生時刻，異常の内容を必要に応じて表示す
る。

なお、例えば、論理診断及び出力信号の上限，下限診
断の診断項目については、前記スキャン毎に診断して異
常発生と同時に表示を行うように成し、他の診断項目に
ついては、接点経歴メモリ14の内容を利用するようにし
てもよい。

マイクロコンピュータ４で異常に関する表示が行われ
たとき、必要に応じて接点経歴メモリ14,レジスタ経歴
メモリ15及び異常経歴メモリ16等から、その異常発生時
刻の前後における関連する経歴データを読み出して表示
することができる。例えば、ある接点６に異常が発生し
た場合、その接点６の異常発生時刻の前後における変化
経歴や、その接点６と関連する他の接点及び出力データ
の変化経歴等を読み出して表示し、これらの変化経歴を
解析することにより、異常発生の原因究明等を行うこと
ができる。

なお、各経歴メモリ14,15,16はリングメモリで構成さ
れており、データの書き込みが一巡すると新しいデータ
に書き替えられるが、前のデータを残したイ場合は、そ
のデータを外部のマイクロコンピュータ４等に付属する
フロッピディスク等の記憶手段に転送するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、予め基準値メモリに各診断項目の
種々の基準値となるパラメータ値を入力して置くことに
より、システムコントローラの故障診断が実行され、異
常発生時には、各接点，レジスタ等のチェックポイント
毎に異常検出を行い、これを表示することができると共
に、経歴メモリから異常発生時の前後の関連する変化経
歴を取り出すことにより、異常発生の原因等を解析する
ことができ、これによって、故障の修復を早く，確実に
行うことができる。また、シーケンスプログラムの中に
故障診断プログラムを設ける必要がないので、プログラ
ム作成の負担が大幅に軽減されると共に、複数の診断項
目項目についての故障診断を本来のシーケンス制御と並
行に同時に行うことができるので、診断を高速に行うこ
とができ、しかも、多数のチェックポイントについて、
複数の診断項目毎に診断を行うことができ、診断の抜け
のない精密な故障診断を確実に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるシーケンスコントロ
ーラの故障診断装置を示すブロック図、第２図は同装置
の基準値メモリに書き込まれるパラメータ値の一例を示
すデータの構成図である。 １は故障診断装置、２はシーケンスコントローラ、６は
接点、７はI/Oテーブル、８はレジスタ、９はCPU、12は
基準値メモリ、14は接点経歴メモリ、15はレジスタ経歴
メモリ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リングメモリにより構成され、シーケンス
   コントローラの複数のチェックポイントにおける変化を
   示す変化データが順次に書き込まれる経歴メモリと、上
   記複数のチェックポイントにおける変化の基準値が書き
   込まれる基準値メモリと、上記転送されて来る変化デー
   タ又は上記経歴メモリから読み出されたデータと上記基
   準値メモリから読み出された基準値とを比較することに
   より各チェックポイント毎に異常検出を行う異常検出部
   と、上記変化データとともに上記経歴メモリに書き込ま
   れる絶対時刻を発生する時計回路と、上記異常検出部で
   異常が検出されたとき、その異常に関する種々のデータ
   が上記絶対時刻とともに書き込まれる異常経歴メモリを
   設けたシーケンスコントローラの故障診断装置。