JPH07160314A - プログラマブルコントローラの入出力信号動作診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産ラインなどでプログラマブルコントロー
ラにより制御を行う場合、入出力信号に関する動作不良
がトラブルの大半であるが、トラブル発生時にその箇所
を特定できる診断装置を提供することを目的とする。 【構成】 プログラマブルコントローラ１０と入出力信
号動作診断装置を伝送系で接続したシステムにおいて、
プログラマブルコントローラ１０から読み取った実機入
出力信号を、予め登録されている診断パターンとを比較
することによってトラブル発生箇所が特定できるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実機に使用しているそ
のままの形でプログラマブルコントローラの入出力信号
動作の良否を診断する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生産ラインなどでプログラマブルコント
ローラにより制御を行う場合、アプリケーションプログ
ラムについてはオンライン稼働前に充分なテストを行っ
ているためトラブルは多くなく、トラブルの原因の大半
は、入出力信号に関する動作不良によるものである。こ
のような入出力信号の動作不良には、例えばリミットス
イッチの場合には取付けの緩みによる動作不良であった
りとか、リミットスイッチは動作していても、リミット
スイッチとプログラマブルコントローラ間のインターフ
ェースリレーが、経年劣化により接点の接触不良を起こ
しプログラマブルコントローラへスイッチの信号が入力
されなかった等の場合がある。そしてそれらの原因の発
生タイミングを予測できない場合が多い。

【０００３】従って、上記トラブル発生時には、表示ラ
ンプや、プログラマブルコントローラの内部動作をモニ
ターするプログラミングパネルといったものを接続して
ラダー図の動作を調べる等をして、そのトラブル発生箇
所を特定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、プログラマブルコントローラによる制
御規模（入出力点数）が大きくなるほど種々の問題が生
じていた。すなわち、トラブル発生箇所を特定するため
に調べなければならない範囲が広くなり、入出力信号に
よるラダー図の動作条件が複雑になるため、復旧に多大
の時間や人手がかかり、結果的には生産設備の長時間休
止を伴うなど、経済的に大きな損失を生じていた。

【０００５】本発明の目的は、上記トラブル発生時にそ
の箇所を特定できる診断装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入出力信号動作診断プログラムをストア
したコンピュータを、入力信号を保持するための入力用
メモリと、出力信号を保持するための出力用メモリと、
アプリケーションプログラムをストアするためのアプリ
ケーション用メモリと、アプリケーションプログラムが
データを保持するためのデータ用メモリとを有するプロ
グラマブルコントローラとからなる。診断パターンの登
録は、予め登録された入出力信号のアドレスをもとに実
機の入出力信号を読み取り、これをもとにして自動作成
することもできる。

【０００７】

【作用】上記手段によれば、プログラマブルコントロー
ラから読取った実機入出力信号を、予め登録されている
診断パターンとを比較することによってトラブル発生箇
所が特定できるようになり、トラブル復旧時間を従来に
比べ大幅に短縮させることができ、経済的な損失を最小
限にくいとめることが可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明による入出力信号動作
診断装置を使用して生産ラインの制御をするプログラマ
ブルコントローラＰＣ１０とこのＰＣによって制御され
る生産ラインとのつながりの一実施例を示すブロック図
である。ＰＣは生産ライン２０からの種々のデータであ
る入力信号を取込み、図２に示すアプリケーションプロ
グラムＡｐ７ａにより、定められた制御を行うように出
力信号を被制御装置２０へ与える。図２は、プログラマ
ブルコントローラＰＣ１０内部の出力用メモリ５及び入
力用メモリ６と入出力信号動作診断装置８とのデータの
やりとりと、アプリケーションプログラムＡｐ７ａと各
メモリとのデータのやりとり及びシステム管理ソフトウ
ェアＯＳ２とのデータのやりとりを示すブロック図であ
る。

【０００９】図３は、図１と図２と図５及び図６に示
す、ＰＣの内部メモリマップである。図４は、モータ弁
が閉状態から開くまでのタイミングチャートである。図
５は、本発明による入出力信号動作診断装置８と、入出
力信号動作診断装置８を使用して、診断しようとするプ
ログラマブルコントローラＰＣとの機器構成を示すブロ
ック図である。図６は、入出力信号動作診断装置診断処
理フローチャートとＰＣのアプリケーションプログラム
の処理フローチャートである。

【００１０】まず、図２の構成から説明する。アプリケ
ーションプログラムＡｐ７ａは、生産ライン２０の制御
をするプログラムで、その処理手順はラダー図とよばれ
るもので記載されており、データメモリ７ｂは、Ａｐ７
ａのラダー図のオペランドで指定されるアドレスのデー
タメモリ領域である。Ａｐ７ａの動作は、システム管理
ソフトウェア２が生産ライン２０から入力ユニット４を
介して、入力用メモリ６に書込んだ外部からの入力状態
をＡｐ７ａが読取り、Ａｐ７ａに記載された手順通りに
処理し、その結果を、例えばモータの起動を意味する信
号（モータ起動指令）として外部に出力するために、出
力用メモリ５に値を書込む。このようにして、システム
管理ソフトウェア２が出力用メモリ５に書込まれた内容
に基づき、出力ユニット３を介して、外部の生産ライン
２０にモータの起動を意味する出力信号を出力する。

【００１１】次に、入出力信号動作を入出力信号動作診
断装置８を使用して診断する方法について説明する。入
出力信号動作診断装置８を使用した入出力信号動作の診
断においては、Ａｐ７ａが処理するための信号の入出力
が、Ａｐ７ａ処理タイミング通りになっているか否かを
診断することに等しい。すなわち、出力用メモリ５に書
込まれた内容に応じて生産ラインへの出力信号が出力さ
れ、設備が動作し、その結果が設備からの応答信号とし
て入力用メモリ６に書込まれることになる。したがっ
て、入出力信号動作の診断は、入出力信号動作タイミン
グが決められた時間範囲内にあるか否かをチェックすれ
ばよいことになる。

【００１２】これについて、図４で説明する。モータの
正転指令が図２のプログラマブルコントローラ１０か
ら出力されモータ弁が開動作し、モータの正転指令
からＴ１秒後に閉端リミットスイッチＬＳが不動作
（オフ）となり、モータの正転指令からＴ２秒後に開
端リミットスイッチＬＳが動作（オン）し開端リミッ
トスイッチＬＳの動作信号を取込み、プログラマブル
コントローラ１０はモータの正転指令の出力をオフす
る。これら一連の動作において、図２の入出力信号動作
診断装置８は、プログラマブルコントローラ１０から出
力されるモータの正転指令を、図２の出力用メモリ５
から読取ると、これを起点にしてＴ１秒後には閉端リミ
ットスイッチＬＳ信号がオフ、Ｔ２秒後には開端リミ
ットスイッチＬＳ信号がオンになったかどうかを、図
２の入力用メモリ６を定期的に読込むことにより診断を
行う。入出力については、その設備の動作特性に応じて
±αの許容範囲を予め決めておき診断すればよい。な
お、本診断装置は動作特性に応じた許容範囲を設けた
が、診断対象によっては許容範囲を設けないものもあ
る。なお、ここではデジタル信号の入出力について説明
したが、アナログ信号についても同様の方法で診断を行
える。

【００１３】次に、図３の構成について説明する。図３
は、プログラマブルコントローラＰＣのメモリマップで
あり、図２と次のように対比させると判り易い。 〔プログラマブルコントローラのシステムを管理するＯＳの領域〕 図３ 図２ システム領域２１ ： システム管理ソフトウェア２ 〔アプリケーションプログラム（ラダー図）の領域〕 図３ 図２ Ａｐ領域２２ａ ： Ａｐ（ラダー図）７ａ 〔アプリケーションプログラムが使用するデータメモリ領域〕 図３ 図２ データメモリ領域２２ｂ ： データメモリ７ｂ 〔出力信号を保持するためのメモリ領域〕 図３ 図２ 出力用メモリ領域２３ ： 出力用メモリ５ 〔入力信号を保持するためのメモリ領域〕 図３ 図２ 入力用メモリ領域２４ ： 入力用メモリ６

【００１４】次に、図５の構成について説明する。図５
は図２の機器構成を詳細に示したものであり、プログラ
マブルコントローラＰＣ１０にはプログラムローダ及び
モニタ装置３２を使用してアプリケーションプログラム
が組込まれており、入出力信号動作診断装置８には、キ
ーボード３４とマウス３５を使用して、プログラマブル
コントローラＰＣ１０に組込まれたアプリケーションプ
ログラムで指定された入出力信号のうち、チェックする
信号のアドレスが登録されている。

【００１５】入出力信号動作診断装置８の処理経過や結
果などは、入出力信号動作診断装置８のＣＲＴ画面でも
監視できるようになっているが、記録として残す場合に
は、外部出力装置３６（例えばプリンタ）に出力できる
ようにしておく。このような構成で、プログラマブルコ
ントローラＰＣ１０の入出力信号動作診断方法について
は、既に説明した通りである。

【００１６】次に、図６の処理フローチャートについて
説明する。図６は、プログラマブルコントローラＰＣに
組込まれた、ラダー図の処理フローチャートと、入出力
信号動作診断装置に組込まれた入出力信号動作診断プロ
グラムの処理フローチャートを示したものである。ＰＣ
のラダー図は、決められたスキャン周期でスキャンを開
始し（Ｓ１）、入力用メモリとデータメモリからデータ
を読取り（Ｓ２，５）、決められた手順で処理し（Ｓ
４）、定められた制御を行うように出力信号を出力し
（Ｓ６，７）、一部データはデータメモリに保存して処
理を終了し、次のスキャン開始を待つ（Ｓ８）。入出力
信号動作診断装置に組込まれた入出力信号動作診断プロ
グラムはＲＵＮすると、ＰＣとは非同期に、先ず起点と
なるアドレスのデータを入力メモリ、データメモリまた
は出力メモリから読取り、起点の条件に合致した信号変
化があれば診断を開始し、そうでなければ決められた条
件になるまで入力メモリ、データメモリまたは出力メモ
リからデータを読取り続ける（Ｓ１０）。

【００１７】起点となる信号を読取ったら（Ｓ１１）、
起点以外の信号の変化を入力用メモリまたは出力用メモ
リから読取り（Ｓ１２）、その信号動作時間が決められ
た時間範囲内にあるかどうかを予め登録されている診断
パターンと比較し（Ｓ１３）、決められた時間範囲を外
れたかの判断を行い（Ｓ１４）、外れた場合には停止す
る（Ｓ１６）。決められた時間範囲内であれば、別の信
号を入力メモリまたは出力メモリから読取り・・・とい
うように、繰り返し処理を行い、終点となる信号を読取
るまで続ける（Ｓ１５）。終点となる信号を読取るまで
に全ての信号動作時間が、決められた時間範囲を外れな
かった場合には始めに戻り、同じ処理を繰り返し行う。

【００１８】なお、診断パターンの登録は、予め登録さ
れた入出力信号のアドレスをもとに実機の入出力信号を
読み取り、これをもとにして自動作成することもでき
る。

【００１９】以下に、図面を用いて、より具体的な例で
本発明を説明する。図７は、油圧制御により、ホッパー
の弁の開閉動作を行なう場合の構成図である。図８は、
その際の各電磁弁およびリミットスイッチの動作状態の
タイムチャートを示すものである。ホッパー１００の下
部に弁１０１が設けられ、弁１０１の開閉は、ラックギ
ア１０３とピニオンギア１０２により行われる。ラック
ギア１０３に取り付けされたＬＳストライカ１１２は、
ラックギア１０３の動きに伴って、４つのリミットスイ
ッチＬＳ．１ないしＬＳ．４を動作させる。ＬＳ．１
は、開端位置検出用リミットスイッチで、ＬＳ．２は、
開減速位置検出リミットスイッチで、ＬＳ．３は、閉減
速位置検出リミットスイッチで、そして、ＬＳ．４は、
閉端位置検出リミットスイッチである。ラックギア１０
３は、油圧制御されるシリンダ１０４により、動かされ
る。１１０は、アキュムレータである。

【００２０】シリンダ１０４の制御は、ポンプとタンク
間に設けられた配管により油を移動させることで行われ
る。配管の途中には、閉動作、開動作およびパイロット
用の流量調整弁１０５，１０６，１０９と、閉保持用パ
イロットチェック弁１０７およびチェック弁１０８，１
１１が設けられている。さらに、配管中の油の流れ方向
を変更するための電磁油圧切替弁１１３，１１４も設け
られている。ＳＯＬ．１、ＳＯＬ．２およびＳＯＬ．３
は、これらの弁を制御するためのソレノイドである。特
に、１１３は、ショックレス電磁油圧切替弁であり、内
部に減速作動機構を備え、油圧切替弁の切り替わりの瞬
間に生じるショックを軽減するものである。

【００２１】次に図８により、動作を説明する。ホッパ
ー１００の弁１０１を閉位置から開位置に移動させる場
合、閉位置にあるときは、ＬＳストライカ１１２は、Ｌ
Ｓ．３およびＬＳ．４の両方に接触しているので、Ｌ
Ｓ．３およびＬＳ．４の出力はオン状態にある。

【００２２】弁１０１を開にするためには、まず、ソレ
ノイドＳＯＬ．３を励磁し、続いてＳＯＬ．１を励磁す
る。これにより、電磁切替弁１１４のポート間の油の流
れを、それまではＰからＡへ、およびＢからＴへと流れ
ていたのを、ＰからＢへ、およびＡからＴへの流れに変
更する。これにより、閉保持用のパイロットチェック弁
１０７を開とする。そして、電磁油圧切替弁１１３のポ
ート間の油の流れを、ＰからＡと、ＢからＴの流れに変
更する。

【００２３】これにより、油は、ポンプから電磁切替弁
１１４を経由して、パイロットチェック弁１０７を開に
し、一方で、電磁油圧切替弁１１３を経由して、シリン
ダロッド１０４ａを上に押し上げることになる。シリン
ダロッド１０４ａが上昇するにつれてＬＳストライカ１
１２は、ＬＳ．４，ＬＳ．３から離れ、今度は、ＬＳ．
２，ＬＳ．１に順番に接触していき、オンにしていく。
ＬＳ．２がオンすると、ＳＯＬ．１を無励磁にし、Ｌ
Ｓ．１がオンするまでの間では、開の減速動作が行われ
る。ＬＳ．１のオンにより、開動作が完了する。開保持
の状態では、ＳＯＬ．３が励磁状態、ＬＳ．１およびＬ
Ｓ．２がオン状態である。

【００２４】次に、弁を開状態から閉状態にするには、
ＳＯＬ．２を励磁する。これにより、電磁切替弁１１３
のポート間の油の流れは、ＰからＢへと、ＡからＴへの
流れに変更される。これにより、油は、ポンプからパイ
ロットチェック弁１０７、チェック付き流量制御弁１０
６を介してシリンダに供給され、シリンダロッド１０４
ａを押し下げる。押し下げていくと、ＬＳ．１がオフ
し、続いてＬＳ．２がオフとなる。そして、ＬＳ．３が
オンになると、ＳＯＬ．２の励磁を停止し、ＬＳ．４の
オンまでの間、閉の減速動作を行なう。ＬＳ．４のオン
によりＳＯＬ．３の励磁を止め、閉動作は完了する。

【００２５】このとき、電磁切替弁１１４のポート間の
油の流れは、ＰからＡへ、およびＢからＴへとなる。そ
して、閉保持用のパイロットチェック弁１０７は閉とな
り、アキュムレータ１１０により、閉状態が保持され
る。

【００２６】このような、システムに本発明の診断装置
を用いると、診断装置のＣＲＴ装置上では、次のように
診断状況が示される。ここでは、開状態から閉状態にす
るときの動作の診断で説明する。

【００２７】まず、プログラマブルコントローラによ
り、正常時の動作を行なわせ、その動作に従って図９
（ａ）のような診断パターンを予め作成しておく。正常
時の起点となる信号を、ここでは、閉動作の開始を示す
ＳＯＬ．２の励磁とする。すなわち、制御動作におい
て、まず、ＳＯＬ．２を励磁し（ステップ２００）、そ
の後ＬＳ．１がオフとなり（ステップ２０１）、ＬＳ．
２もオフとなる（ステップ２０２）。つぎに、ＬＳ．３
がオンになり（ステップ２０３）、ＳＯＬ．２を無励磁
にする（ステップ２０４）。そして、ＬＳ．４がオンと
なり（ステップ２０６）、ＳＯＬ．３を無励磁にする
（ステップ２０６）。

【００２８】なお、この診断パターンは、プログラマブ
ルコントローラのラダー図等より、自動的に生成させる
ようにし、正常時の動作を記憶させてもよいし、個別に
監視対象として作成し、制御動作とのリンクをつけても
よい。

【００２９】このような動作において、各ステップに示
す動作は、前の動作との関係で、予め設定された時間内
に動作する。よって、各ステップに示す動作毎に前の動
作開始のときからあるいは前の動作終了のときから、た
とえば、何秒以内に動作開始あるいは動作検知等がされ
るかを設定する。設定は、ラダー図から自動的に設定す
るようにしてもよい。

【００３０】診断は、上記の正常動作の診断パターンが
記憶されている状態で、実際にその制御を実行させ、現
場からのデータを収集等して行われる。

【００３１】つぎに、診断結果については、正常に動作
した場合は、とくに異常表示はされない。しかし、所定
の一連の動作が所定時間内に行われなかったときは、そ
のステップが、例えば、反転表示や色違い表示等がされ
る。図９（ｂ）の場合は、ステップ２０３，２０４の部
分が、所定時間内に信号変化がなかったことを示す。図
９（ｂ）の斜線部分の動作に異常があった、すなわち、
その部分にいわゆるトラブルが発生したことになる。こ
こでは、例えば、減速動作が効かず、弁１０１がホッパ
ー１００本体に当たったため、弁体に亀裂が生じ、それ
がもとでトラブルになった場合等があり得る。

【００３２】

【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、プログラマブルコントローラと入出力信号動作診断
装置を伝送系で接続したシステムにおいて、パソコンが
プログラマブルコントローラと非同期にプログラマブル
コントローラの入出力用メモリを読取り、その結果か
ら、予め決められた条件（入出力信号動作診断パター
ン）以内にあるかどうか診断する手段を設けるようにし
たので実機使用環境において、プログラマブルコントロ
ーラの入出力信号動作にトラブルが発生した時に、その
箇所を特定できるようになるので、トラブル復旧時間を
大幅に短縮させることができ、経済的な損失を最小限に
くいとめることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による入出力信号動作診断装置を使用し
て生産ラインの制御をするプログラマブルコントローラ
と生産ラインのつながりの一実施例を示す図である。

【図２】ＰＣ内部のメモリと入出力信号動作診断装置間
のデータのやりとりを示す図である。

【図３】ＰＣのメモリマップである。

【図４】モータ弁が閉状態から開くまでのタイミングチ
ャートである。

【図５】本発明の入出力信号動作診断装置を用いて診断
するプログラマブルコントローラとの機器構成を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の入出力信号動作診断装置の処理のフロ
ーチャートと、プログラマブルコントローラのアプリケ
ーションプログラムの処理のフローチャートである。

【図７】本発明の適用の例の一実施例を示す図である。

【図８】図７の例におけるタイムチャートを示す図であ
る。

【図９】図７の例における診断時のＣＲＴ表示の例を示
す図である。

【符号の説明】

２ システム管理ソフトウェア（ＯＳ） ３ 出力ユニット ４ 入力ユニット ５ 出力用メモリ ６ 入力用メモリ ７ａ アプリケーションプログラムＡｐ（ラダー図） ７ｂ データメモリ ８ 入出力信号動作診断装置 １０ プログラマブルコントローラ ２０ 生産ライン ２１ システム領域 ２２ａ アプリケーションプログラム領域 ２２ｂ データメモリ領域 ２３ 出力用メモリ領域 ２４ 入力用メモリ領域 ３２ プログラムローダ及びモニタ装置 ３４ キーボード ３５ マウス ３６ 外部出力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を保持するための入力用メモリ
   と、 出力信号を保持するための出力用メモリと、 アプリケーションプログラムをストアするためのアプリ
   ケーション用メモリと、 アプリケーションプログラムがデータを保存するための
   データ用メモリとを有するプログラマブルコントローラ
   と、 入出力信号動作診断プログラムをストアしたコンピュー
   タとからなり、 上記コンピュータの入出力信号動作診断プログラムに基
   づき、上記入出力用メモリ又はデータ用メモリから入出
   力信号を読込み入出力信号の変化を予め登録されている
   診断パターンと比較することにより、入出力信号の良否
   を診断するようにしたプログラマブルコントローラの入
   出力信号動作診断装置。