JPH07104839A

JPH07104839A - 生産設備の異常診断システム

Info

Publication number: JPH07104839A
Application number: JP5219122A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Sugawara; 好幸菅原; Tetsuo Shibazaki; 哲郎柴崎; Jundora Hantaruto; ジャンドラハンタルト; Chin Chai Sen; チンチャイセン; Mei San Ii; メイサンイー; Chi Howe Chang; チーハウチャン; E Kyon Eric Ram; イーキョンエリックラム
Original assignee: Sony Display Device Singapore Pte Ltd
Current assignee: Sony Display Device Singapore Pte Ltd
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】生産設備の異常の診断を、使用者の知識を必
要とせずに行える。【構成】生産設備１の動作を制御するプログラム可能
な制御装置２に、コンピュータ３を接続する。このコン
ピュータ３によって、生産設備１の異常状態を自動的に
検出し、検出した異常状態に関連する表示を行う異常診
断システムである。コンピュータ３は、制御装置２か
ら、そのプログラムを取り込んで解析すると共に、生産
設備の動作シーケンスに関する入出力データを取り込
む。この入出力データと、解析結果とから、予め備えら
れている知識データベースに基づいて上記生産設備の異
常を検出する。検出した異常状態に関連する指示情報を
使用者に供与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生産設備の故障など
の異常を自己診断し、使用者の対処に寄与する指示を行
うようにする異常診断システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、所定の処理の実行、次の処理部
への搬送、当該次の処理部での処理の実行などのような
一連のシーケンスを順次に実行することにより目的物の
生産が行われる生産設備においては、自動化が進み、こ
の生産設備を制御する制御装置のプログラムにより、ほ
ぼ全自動で一連の生産工程が実行されるようになってき
ている。

【０００３】このような生産設備に使用されている制御
装置は、ＰＬＣ（Programable Logic Controller；プロ
グラマブル・ロジック・コントローラ）と呼ばれ、一連
の生産工程のシーケンスを制御するプログラムが、この
ＰＬＣに組み込まれている。このプログラムはユーザに
よって作成されるものであるが、通常のコンピュータで
使用される言語とは異なるラダー言語と呼ばれる言語で
作成されている。

【０００４】ところで、このＰＬＣのプログラムは、シ
ーケンスを制御するものであるため、生産設備に故障な
どの異常が発生した場合に、その故障の発生の事実をシ
ーケンスの一部として警報するようにプログラムを組む
ことは可能であるが、故障箇所や、その故障に対して、
使用者に作業指示などを行うようにする異常診断までを
もプログラムとして組み込むことは困難である。また、
警報を発生できる故障は、生産設備として予め予測され
るものでなければならず、予測されていない異常に関し
ては警報すらできない。

【０００５】このため、使用者自身が故障診断を行わな
ければならないが、最近の生産設備は複雑化しているの
で、熟練者と言えども、この故障診断はなかなか困難で
ある。そこで、スタンドアローンのコンピュータを用い
て生産設備の故障診断を行う方法が採用されている。

【０００６】この場合、故障診断のためのソフトウエア
として、いわゆるエキスパートシステムと呼ばれるもの
がよく使用されている。このエキスパートシステムと
は、「人口知能応用分野の１つで、コンピュータに、知
識や解決のノウハウを組み込んでおき、熟練者や専門家
が行うのと同等以上の高度の業務を支援しようとするシ
ステム」である。

【０００７】このエキスパートシステムを故障診断に使
用する場合には、その診断に必要な知識を事前にコンピ
ュータに入力しておく。そして、実際の故障診断におい
ては、コンピュータは、使用者に故障に関する質問を順
次行う。使用者は、その質問の答えを順次コンピュータ
に入力する。コンピュータは、この使用者の入力情報か
ら、コンピュータ自身に蓄積されている知識やノウハウ
（知識データベース）を元に、故障を診断し、解決手段
を見い出し、使用者のその情報を出力する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
異常診断システムは、その診断に必要な知識を事前にコ
ンピュータに入力することが前提となっており、しか
も、エキスパートシステムを使用したコンピュータが出
力する質問に使用者が答えなければならないために、使
用者は、生産設備の構造や、シーケンスに通暁している
ことが必要となり、誰でもが扱えるというわけにはいか
ず、トラブル発生から生産設備が停止してしまっている
時間が長くなってしまっているという問題があるこの発
明は、以上の点に鑑み、素人でも容易に扱うことができ
るようにした生産設備の異常診断システムを提供しよう
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による生産設備の異常診断システムは、生
産設備の動作を制御するプログラム可能な制御装置に、
コンピュータを接続し、このコンピュータによって、上
記生産設備の異常状態を自動的に検出し、検出した異常
状態に関連する表示を行うようにした異常診断システム
であって、上記コンピュータは、上記制御装置から、そ
のプログラムを取り込んで解析すると共に、上記生産設
備の動作シーケンスに関する入出力データを取り込み、
上記データと、上記解析結果とから、予め備えられてい
る知識データベースに基づいて上記生産設備の異常を検
出し、検出した異常状態に関連する指示情報を使用者に
供与するようにしたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成のこの発明においては、コンピュー
タは、制御装置、すなわち、ＰＬＣから、そのプログラ
ムと入出力ポートからのデータを取り込み、プログラム
を解析すると共に、入出力ポートからのデータを参照し
ながら、コンピュータ自身がいわゆるＱアンドＡを行っ
て、異常診断を行い、使用者に異常発生箇所の情報や、
作業指示などを提供する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明による生産設備の異常診断シ
ステムの一実施例を、図を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、この例の異常診断システムの全体
の構成を示すブロック図である。図１において、１は生
産設備、２はＰＬＣで、ＰＬＣ２のプログラムにより、
生産設備１の動作シーケンスが制御される。

【００１３】生産設備１の動作シーケンス制御に際し
て、ＰＬＣ２は、生産設備１に動作指令Ｃｍを与える
が、その際、生産設備１からのセンサ出力などの種々の
情報ＳｅをＩ／Ｏデータ（入出力データ）として受け
て、そのセンサ出力Ｓｅなどを確認しながら次の動作シ
ーケンスのための制御指令を生産設備１に送出して、所
望のシーケンスを実行してゆくように制御する。

【００１４】例えば、所定の位置にある物品を、他の位
置に移動させるシーケンスであれば、先ず、ＰＬＣ２
は、生産設備１に対して、物品移動手段を物品がある所
定位置まで移動させる指令を送る。そして、正しく所定
位置まで移動したか否かをセンサ出力から検知する。所
定位置まで移動手段が移動したことを確認したら、ＰＬ
Ｃ２は、移動手段に物品を載置させる指令を送る。物品
が移動手段に載置されたか否かをセンサ出力により確認
したら、ＰＬＣ２は、移動手段を他の位置まで移動させ
る指令を生産設備１に送る。他の位置まで移動したか否
かをセンサ出力により確認して、このシーケンスの終了
となる。

【００１５】なお、実際的には、ＰＬＣ２は、Ｉ／Ｏデ
ータのセンサ出力Ｓｅとして、各センサに対応して設け
られたリレーのオン・オフの情報を受信する。また、各
センサ（すなわちリレー）には、識別のための番号等が
付されている。

【００１６】上述したようなシーケンスの際に、何等か
のトラブルにより例えば移動手段が途中で停止してしま
った場合などの異常事態が発生したときは、生産設備１
は停止してしまうと共に、ＰＬＣ２はその状態でプログ
ラム停止となる。プログラムのどこで停止したかは、セ
ンサ出力により知ることができるが、ＰＬＣには、その
プログラムは含まれていない。そのトラブルが生産設備
として予め想定されたトラブルであればＰＬＣ２のシー
ケンスの一部として警報ブザーを鳴らしたり、警報ラン
プを点灯させるようにする。しかし、予め予知できない
ようなトラブルの場合には、警報は発せられず、システ
ムは停止したままとなる。

【００１７】このような異常状態を自動的に診断し、使
用者に適切な作業指示を与えるために、この発明では、
コンピュータ３がＰＬＣ２に対して接続される。この場
合、このコンピュータ３には、使用者に異常箇所の情報
や異常に対処するための作業指示を行うための表示用デ
ィスプレイ装置４が接続されている。また、コンピュー
タ３に対しては、異常診断をスタートさせるように、使
用者が操作するキー操作部５が接続されている。なお、
コンピュータ３内のブロックは、このコンピュータ３内
での処理機能を勘案した機能ブロックである。

【００１８】この例の場合、コンピュータ３は、故障診
断のプログラムソフトとして、エキスパートシステムを
使用する。しかし、この発明では、従来と異なり、ＰＬ
Ｃ２のプログラムをこのエキスパートシステムにより解
析させて認識させ、また、生産設備１のセンサ出力をも
参照して、故障箇所を見出し、使用者に対する作業指示
を自動的に行わせるようにする。

【００１９】この場合に、ＰＬＣ２のプログラムは、前
述したように、通常のコンピュータで使用されるもので
はないラダー言語が使用されるので、これをエキスパー
トシステムで解析可能な言語に変換する必要がある。そ
こで、コンピュータ３は、機能的には、エキスパートシ
ステムからなる異常診断部２０と、データ取り込み及び
データ変換部１０とから構成される。

【００２０】［異常診断動作の説明］前述したように生
産設備が動作を停止してしまった状態になったとき、使
用者がキー操作部５を操作して、コンピュータ３による
異常診断のプログラムをスタートさせると、コンピュー
タ３は、データ送信要求発生部３０からデータ送信要求
ＲＱをＰＬＣ２に送出する。ＰＬＣ２は、このデータ送
信要求ＲＱを受けて、そのプログラムＰＲ及び生産設備
１からのセンサ出力などのＩ／Ｏデータ（ステータスや
コメント）を、コンピュータ３に送信する。

【００２１】コンピュータ３は、データ取り込み及びデ
ータ変換部１０の記憶部１１ＰにＰＬＣ２の制御プログ
ラムを取り込むと共に、Ｉ／Ｏデータを記憶部１１Ｄに
取り込む。そして、このデータ取り込み及びデータ変換
部１０では、記憶部１１ＰのＰＬＣ２のプログラムを、
ニーモニック変換部１２でニーモニックコードに変換し
て、その記憶部１２Ｍにファイルする。次に、エキスパ
ートシステムからなる故障診断部２０に引き渡すため
に、このニーモニックコードを、エキスパート変換部１
３において、エキスパートシステム用のフォーマットの
データに変換し、その記憶部１３Ｍにファイルする。

【００２２】今、例えばＰＬＣ２のラダープログラム
が、図２に示すようなもので、「Ａ且つＣあるいはＢ且
つＣであれば、出力Ｄが得られる」ことを意味している
とすれば、それをエキスパートシステム用のフォーマッ
トに変換すると、図３に示すようなものとなる。

【００２３】こうして、エキスパートシステム用のフォ
ーマットに変換されたＰＬＣのプログラムのデータと、
記憶部１１ＤのＩ／Ｏデータとは、異常診断部２０の解
析診断部２１に引き渡される。

【００２４】前述もしたように、異常診断部２０には、
知識データベース部２３が設けられており、その知識デ
ータベースとして、予め、生産設備１の異常診断のため
の情報が蓄えられている。解析診断部２１では、ＰＬＣ
２のプログラムのデータ、Ｉ／Ｏデータに基づいて生産
設備１の異常検索を行い、知識データベースを用いて、
発見した異常に対して診断結果を下す。そして、その診
断結果に基づいて指示情報発生部２２から使用者に対す
る操作指示情報を発生させ、ディスプレイ４に表示す
る。

【００２５】［異常診断のより詳細な例の説明］エキス
パートシステムからなる異常診断部２０における異常診
断の動作の一例を、図５のフローチャートに示す。以
下、このフローチャートを参照しながら、異常診断の、
より具体的な動作例について説明する。

【００２６】この例の異常診断システムにおいては、発
生するトラブル（異常）を、予め、生産設備として予想
されるトラブル（予測可能トラブルと以下称する）と、
生産設備として予想されていないトラブル（アンノウン
トラブルと以下称する）とに分けて、トラブル検索を行
う。この場合、予測可能トラブルは、生産設備に設けら
れている赤、黄などの警報ランプにより判断できるトラ
ブルであり、アンノウントラブルは、警報ランプには何
も現れずに、生産設備が停止してしまった場合のトラブ
ルである。

【００２７】図５に示すように、異常診断部部２０にお
ける異常診断の手順においては、先ず、予測可能トラブ
ルについて検索する（ステップ１０１）。

【００２８】この例では、ＰＬＣ２のプログラムは、標
準化されており、プログラムで使用されるナンバー（セ
ンサに対応した制御リレーに付与されているナンバー）
は、例えば図４の表に示すように、特定の意味を持って
おり、異常診断部２０は、これらのナンバーの部分から
異常診断の検索を開始する。予測可能トラブルは、この
検索で発見される。

【００２９】そして、次のステップ１０２において、予
測可能トラブルが発見されたか否か判別され、予測可能
トラブルが発見された場合には、ステップ１０３に進
み、予測可能トラブルが発見されなかった場合には、後
述するようにステップ１１０に進んで、アンノウントラ
ブルについての処理のフローに移る。

【００３０】［予測可能トラブルが発生した場合の例］
ここで、生産設備がナンバー１３１００の緊急停止の状
態になった予測可能トラブルが発生した場合を例として
説明する。この状態では、図４の表に示したように、制
御リレーＩＲ１３１００（ＩＲは制御リレーを示してい
る）が「オン」しており、これがステップ１０２で検出
され、ステップ１０３に移る。

【００３１】ステップ１０３では、ナンバー１３１００
のＰＬＣ２のラダープログラムが解析される。この例の
場合、この緊急停止に関するＰＬＣ２のプログラム（ラ
ダープログラム）は、図６に示すようなものとされてお
り、これをエキスパートシステム用としてフォーマッテ
ィングされたデータは、図７に示すようなものとなる。
つまり、出力「１３１００」についての条件のプログラ
ムとなっている。図６に示すナンバーにおいて、ＩＲ０
００００は緊急停止スイッチであり、また、ＩＲ０００
０１はリセットスイッチである。このことは、知識デー
タベース部２３に知識として蓄えられている。

【００３２】また、ステップ１０３では、エキスパート
システムとして周知のようにして、その解析結果からツ
リー構造のエキスパートオブジェクトを、出力「１３１
００」に対して生成し、ステップ１０４に移行する。図
８に、そのツリー構造のエキスパートオブジェクトを示
す。

【００３３】ステップ１０４では、図８のツリーについ
て、なぜリレーＩＲ１３１００のステータスがオンであ
るかを、Ｉ／Ｏデータを参照しながら検索する。そのサ
ーチの順序は、図８において、パス１から始めて、次に
パス２を検索する。ここで、サーチがエンドレスになっ
てしまうのを防止するため、実際の入出力データ（この
場合には、ＩＲ０００００、ＩＲ００００１のステータ
ス）を発見すると、これらの状態に注目して、サーチを
ストップする。

【００３４】この場合、ＩＲ０００００及びＩＲ０００
０１は、共に「オフ」となっており、ＩＲ１３１００が
ａ接点（常開接点）使用であり、ＩＲ０００００及びＩ
Ｒ００００１がｂ接点（常閉接点）使用である。図７で
ＩＲは常時開接点を示し、ＩＮは常時閉接点を示してい
る。このことから、ＩＲ１３１００が「オン」となった
のは、ＩＲ０００００及びＩＲ００００１が、共に「オ
フ」であるためであると判断される。次に、ステップ１
０５に進む。

【００３５】ＩＲ０００００が「オフ」であるのは、緊
急停止スイッチが押されているか、あるいは、断線が生
じていることを意味しており、また、ＩＲ００００１が
「オフ」であるのは、リセットスイッチが押されていな
いことを意味している。これは、予め、知識データベー
ス部２３に登録されている。そこで、ステップ１０５で
は、次のようなメッセージを作成し、それをディスプレ
イに表示させる。

【００３６】［メッセージの例］ Emergency SW が押されている、又は断線 Reset SW が押されていないこれらの箇所をチェックしてください。

【００３７】ステップ１０５の次には、ステップ１０６
に進み、異常診断を終了する。使用者は、上記のメッセ
ージを見て、生産設備のメンテナンスを行う。

【００３８】［アンノウントラブルが発生した場合］ス
テップ１０２において、予測トラブルが発見できなかっ
たときには、すなわち、発生したトラブルがアンノウン
トラブルのときには、ステップ１１０に進んで、以下の
ようにしてその異常診断を行う。

【００３９】この例では、図９及び図１０に示すよう
に、トランスファーマシーン（移動手段）を用いて、あ
る処理目標物をチャックにおき、その後、次の処理目標
物を、別のチャックのところまで取りに行き、元のチャ
ック位置まで戻る〜までの工程からなるシーケンス
を考える。このときのＩ／Ｏポートの入力データは、図
１１のような割り当てになっているとする。各Ｉ／Ｏア
ドレスに対応してスイッチやリレーＩＲが設けられ、選
択されたスイッチやリレーＩＲがオンとされて、Ｉ／Ｏ
データが入出力される。

【００４０】そして、トラブルとしてＩ／Ｏポートの入
力アドレスＸ１０８のロードレディ（LOAD Ready）信号
が入らず、設備が停止していると仮定する。このトラブ
ル状態では、警報ランプによる表示はなく、生産設備は
トラブルとして認識していない。

【００４１】ロードレディ信号は、これが得られてから
シーケンスのヘッドダウンが実行されるようにプログ
ラムが作成されている。このヘッドダウンの部分のラダ
ープログラムを図１２に示す。また、このラダープログ
ラムをエキスパートシステム用のフォーマットに変換し
た状態を図１３に示す。このとき、リレーＩＲ００１０
８が「オフ」（なぜならロードレディ信号が入って来な
い）であるので、コントロールリレーＩＲ１５００８は
「オフ」となって、ここでプログラムが停止している。

【００４２】ステップ１１０では、図９のシーケンスの
どこでプログラムが停止しているかを検索する。これは
各シーケンス〜のコントロールリレーの状態を、エ
キスパートオブジェクトを作成しながらサーチすること
により行うことができる。上述のアンノウントラブルの
場合には、リレーＩＲ１５００８が「オフ」であること
から、工程の部分でプログラム停止となっていること
を、ステップ１１１において発見する。

【００４３】こうしてプログラムが停止した部分を検知
したら、ステップ１１２に進んで、前述した予想可能ト
ラブルと同様にして、トラブルの生じているナンバー１
５００８のプログラム部分（図１２及び図１３参照）か
ら、図１４に示すようなツリー構造のエキスパートオブ
ジェクトを生成し、パス１０→パス１１の順に、なぜリ
レーＩＲ１５００８が「オフ」しているか、原因を見出
す。前述したように、エキスパートシステムは、実際の
入出力に到達するまで検索を続けるので、この例の場合
には、リレーＩＲ００１０８「オフ」という結果が得ら
れる。

【００４４】次に、ステップ１０４に進んで、ステップ
１１２で検出した結果と知識データベースとを組み合わ
せて使用者に対する指示を発生させ、ステップ１０５に
おいて、ディスプレイ４にそのメッセージを表示するよ
うにする。ステップ１０５の次は、ステップ１０６に進
んで、この異常診断のフローを終了する。

【００４５】以上の例では、異常診断のプログラムソフ
トとして、エキスパートシステムを用いた場合について
説明したが、使用可能なソフトウエアとしては、これに
限られるものでないことはいうまでもない。

【００４６】また、使用者に対する指示は、ディスプレ
イに表示するようにしたが、音声により指示を使用者に
対して供与するようにしても良い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＰＬＣに接続されたコンピュータが、自分自身で異
常診断を行い、使用者に対する指示を行うようにするの
で、従来、知識を有するものだけが行っていた、いわゆ
るトラブルシューティングが、誰でも行うことができ
る。このため、異常発生による生産設備が停止している
時間が削減され、生産設備の可動率が向上し、生産量の
増加を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による生産設備の異常診断システムの
一実施例のブロック図である。

【図２】ＰＬＣのプログラムの一例を示す図である。

【図３】図２のプログラムをエキスパートシステム用の
フォーマットに変換したものを示す図である。

【図４】ＰＬＣのプログラムナンバーと、その特定の意
味の例を示す図である。

【図５】異常診断の動作の一例のフローチャートであ
る。

【図６】ＰＬＣのプログラムの一例を示す図である。

【図７】図６のプログラムをエキスパートシステム用の
フォーマットに変換したものを示す図である。

【図８】ツリー構造のエキスパートオブジェクトの例を
示す図である。

【図９】生産設備のシーケンスの例を示す図である。

【図１０】生産設備のシーケンスの例を示す図である。

【図１１】Ｉ／Ｏポートの割り当ての一例を示す図であ
る。

【図１２】ＰＬＣのプログラムの一例を示す図である。

【図１３】図１１のプログラムをエキスパートシステム
用のフォーマットに変換したものを示す図である。

【図１４】ツリー構造のエキスパートオブジェクトの例
を示す図である。

【符号の説明】

１生産設備２ＰＬＣ（制御装置）３コンピュータ１０データ取り込み及びデータ変換部１２ニーモニック記号への変換部１３エキスパートシステム用のフォーマットへの変換
部２０異常診断部２１解析診断部２２指示情報発生部２３知識データベース部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴崎哲郎シンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内 (72)発明者ハンタルトジャンドラシンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内 (72)発明者センチンチャイシンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内 (72)発明者イーメイサンシンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内 (72)発明者チャンチーハウシンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内 (72)発明者ラムイーキョンエリックシンガポール国シンガポール2263トゥアスロード１ソニー・ディスプレイ・デバイス（シンガポール）プライベートリミテッド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生産設備の動作を制御するプログラム可
能な制御装置に、コンピュータを接続し、このコンピュ
ータによって、上記生産設備の異常状態を自動的に検出
し、検出した異常状態に関連する表示を行うようにした
異常診断システムであって、上記コンピュータは、上記制御装置から、そのプログラムを取り込んで解析す
ると共に、上記生産設備の動作シーケンスに関する入出力データを
取り込み、上記データと、上記解析結果とから、予め備えられてい
る知識データベースに基づいて上記生産設備の異常を検
出し、検出した異常状態に関連する指示情報を使用者に
供与するようにしたことを特徴とする生産設備の異常診
断システム。
【請求項２】請求項１に記載の生産設備の異常診断シ
ステムにおいて、上記コンピュータは、制御装置のプログラムの解析結果
から、ツリー構造の診断手順を構築し、この診断手順を
上記入出力ポートデータを参照しながら実行して異常を
検出するようにしたことを特徴とする生産設備の異常診
断システム。
【請求項３】上記生産設備で発生する異常を、上記生
産設備として予測可能な第１の異常と、予測されていな
い第２の異常とに分け、異常診断の検索は、上記第１の異常について行って、異
常が第１の異常でないときに、上記第２の異常について
行うようにしたことを特徴とする生産設備の異常診断シ
ステム。