(57)【要約】  プログラマブルロジックコントローラ（１）は、制御プログラムの実行中に、制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部（１４）と、データ収集部（１４）で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部（１１）と、収集データ記憶部（１１）に保存した入力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部（１２）と、収集データ記憶部（１１）及び正常データ記憶部（１２）から入出力データを取得し、収集データ記憶部（１１）から取得した入出力データと、正常データ記憶部（１２）から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部（１７）と、異常判定部（１７）による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をプログラミングツール（２）に表示させる表示制御部（１８）とを備える。
2016143072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
前記制御プログラムの実行中に、前記制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、
前記収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、
前記収集データ記憶部及び前記正常データ記憶部から入出力データを取得し、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと、前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データ及び前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データをグラフ表示し、かつ、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データと前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データとの差分を前記判定結果表示画面で強調表示することを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
前記データ収集部の入出力データを収集する動作の設定と、前記異常判定部の前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する動作の設定とを、前記プログラミングツール上で設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記異常判定部は、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを、複数の方式中から選択された方式で比較することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プログラマブルロジックコントローラは、制御対象システムと様々な制御データをやりとりすることにより、制御対象システム全体の制御を行うが、制御が正しく行われていることを確認するために、上記制御データを監視する。【０００３】
生産装置においては、ベルトコンベアで部品を搬送しがら一連の加工を行う場合、ベルトコンベアの動力となるモータのトルク制御は、センサによる位置検出のタイミングに連動して行われる。この際、センサからの入力データとモータへの出力データとを監視し、制御が正常に行われているか否かを確認する。監視により制御対象システムの状態が異常であると判定された場合は、制御対象システムを停止し、原因の究明を行う。【０００４】
上記のような制御データの監視は、目視で監視する以外に、プログラマブルロジックコントローラにおいて、制御対象システムから収集したデータを内部に記憶し、その値を既定の閾値と比較することにより、制御が正常に行われているか否かを自動判断する方法がある。しかし、従来のプログラマブルロジックコントローラの多くは、ある時刻における収集データが既定の閾値を超えているか否かのみを基に正常か異常かを判断しており、一定期間にわたる時系列データの傾向を基に、正常か異常かを判断していない。そのため、ある時刻の収集データと閾値との差異が小さければ、制御システムが異常を来していても、異常を検出できない場合がある。制御分野では、制御対象システムが正常か異常かを判定するためにある時刻における状態の判定のみでは不十分であり、一定期間における傾向に対して評価を行うことで、正常か異常かの判定を高精度に行える。【０００５】
上述の課題に対し、一定期間にわたり制御対象システムのデータを監視し、正常か異常かの判定を行うための手法が提案されている。特許文献１では、制御対象システムの計測データのトレンドグラフと、過去に測定した正常時の計測データのトレンドグラフとを、視認できるように同一画面に表示することで、監視者が現在の計測データに対して正常か異常かを判定できるようにしている。特許文献２では、制御対象システムの計測データを収集保存し、保存した計測データから判定基準となる正常時データを記憶し、計測データと正常時データとを取り出して統計処理により比較して、状態変化が判定された場合に、評価指標のトレンドグラフで状態変化と判定された部分を強調表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０６２０号公報
【特許文献２】特開２０１１−８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１は、監視者がトレンドグラフを目視で確認することにより正常か異常かを判定するため、トレンドグラフ上に異常な状態が発生した場合でも、監視者が見逃してしまう可能性がある。また、上記特許文献２は、正常か異常かの判定を自動的に行うことが可能であるが、正常データと計測データとに対して統計処理を行った評価指標に対してトレンドグラフを表示するため、正常データを計測データとの間でどのようなトレンドの乖離が発生したのかを直感的に確認することができない。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正常状態か異常状態かを人手によらず判定でき、正常データと計測データとの間でどのようなトレンドの乖離が発生したのかを容易に認識可能なプログラマブルロジックコントローラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、制御プログラムの実行中に、制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、収集データ記憶部に保存した入力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、収集データ記憶部及び正常データ記憶部から入出力データを取得し、収集データ記憶部から取得した入出力データと、正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部と、異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、正常状態か異常状態かを人手によらず判定でき、正常データを計測データとの間でどのようなトレンドの乖離が発生したのかを容易に認識可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラによって制御対象システムを制御するシステムの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの構成を示すブロック図
【図３】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのハードウェア構成を示す図
【図４】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを、ベルトコンベアで部品を搬送しながら一連の加工を行う部品加工装置の制御に用いたシステムの一例を示す図
【図５】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのデータ収集設定の一例を示す図
【図６】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのデータ収集動作を示すフローチャート
【図７】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの正常データ記憶部へのデータ登録手順を示すフローチャート
【図８】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの正常データ登録部がプログラミングツールに表示させる登録画面の一例を示す図
【図９】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定設定の手順を示すフローチャート
【図１０】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定設定画面の一例を示す図
【図１１】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラが、収集データが正常か異常かを判定する処理の流れを示すフローチャート
【図１２】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定部にて異常と判定された場合にプログラミングツールに表示される判定結果表示画面の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラによって制御対象システムを制御するシステムの構成を示す図である。プログラマブルロジックコントローラ１は、プログラミングツール２から転送された制御プログラムを保持し、保持した制御プログラムを実行して、制御対象システム３を制御する。プログラミングツール２は、プログラミングツールプログラムがインストールされたコンピュータであり、コンピュータがプログラミングツールプログラムを実行することによって実現される。なお、プログラミングツール２は、常時プログラマブルロジックコントローラ１に接続されている必要はなく、制御プログラムの転送時と、後述するデータ収集設定、異常判定設定の設定時及び異常判定の実行時とを除いて、プログラマブルロジックコントローラ１から切り離されていても良い。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの構成を示すブロック図である。プログラマブルロジックコントローラ１は、制御プログラム実行中に、データ収集設定１３に従い制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部１４と、データ収集部１４で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部１１と、収集データ記憶部１１に保存した入力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部１２と、収集データ記憶部１１に保存した入出力データを、正常データ記憶部１２に登録する正常データ登録部１５と、収集データ記憶部１１及び正常データ記憶部１２から入出力データを取得し、異常判定設定１６に従って一定期間の入出力データを比較することにより、制御対象システムが正常か異常かを判定する異常判定部１７と、異常判定部１７による判定結果をプログラミングツール２にグラフィカルに表示させる表示制御部１８とを有する。
【００１５】
データ収集部１４は、制御対象システム３から入力された入力データと、制御対象システム３に出力した出力データとの２種類のデータをデータ収集設定１３に従って収集し、収集データ記憶部１１に格納する。なお、入力データと出力データとを合わせて入出力データという。
【００１６】
図３は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのハードウェア構成を示す図である。プログラマブルロジックコントローラ１は、制御プログラム２６を格納する記憶装置２２と、制御プログラム２６を実行する演算装置２１と、制御プログラム２６の実行中に制御対象システム３へ出力する出力データ及び制御対象システム３から入力される入力データを保持する内部メモリ２３と、他の装置との通信用の通信装置２５とを有する。
【００１７】
図２に示したデータ収集部１４、正常データ登録部１５、異常判定部１７及び表示制御部１８は、演算装置２１及び内部メモリ２３により実現される。また、複数の演算装置及び複数のメモリが連携して上記機能を実行してもよい。収集データ記憶部１１及び正常データ記憶部１２は、記憶装置２２により実現される。
【００１８】
図４は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを、ベルトコンベアで部品を搬送しながら一連の加工を行う部品加工装置の制御に用いたシステムの一例を示す図である。制御対象システム３である部品加工装置４は、部品４０を搬送するベルトコンベア４１と、部品４０の位置を検出するセンサ４２と、ベルトコンベア４１の動力となるモータ４３とを有する。ベルトコンベア４１で部品４０を搬送しながら一連の加工を行う部品加工装置４が制御対象システム３である場合、センサ４２から入力されて内部メモリ２３に書き込まれ、制御プログラム２６によって処理されるデータが、制御対象システム３から取得したデータである。また、制御プログラム２６によって内部メモリ２３に書き込まれ、プログラマブルロジックコントローラ１からモータ４３へ出力されるモータ４３のトルク制御値のデータが、制御対象システム３に出力したデータである。制御対象システム３から取得したデータ及び制御対象システム３に出力したデータは、内部メモリ２３の特定のアドレスに格納される。
【００１９】
図５は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのデータ収集設定の一例を示す図である。データ収集設定１３は、データ収集部１４の入出力データを収集する動作についての設定内容を示している。図５に示すように、データ収集設定１３は、制御対象システム３から収集するデータを指定し、データを収集する期間を規定する。データを収集する期間は、プログラマブルロジックコントローラ１の動作周期であるスキャンに同期するように規定される。
【００２０】
データ収集設定１３は、プログラミングツール２によって設定可能である。すなわち、プログラマブルロジックコントローラ１は、プログラミングツール２上での操作によりデータ収集設定１３を設定可能である。
【００２１】
図６は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのデータ収集動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において、データ収集部１４は、データ収集設定１３を読み込む。ステップＳ２において、データ収集部１４は、データ収集設定１３に従って内部メモリ２３から入出力データを収集する。ステップＳ３において、データ収集部１４は、内部メモリ２３から収集した入出力データを収集時刻情報とともに収集データ記憶部１１に格納する。
【００２２】
上記のようにして、データ収集部１４は、制御対象システム３から入力された入力データ及び制御対象システム３に出力した出力データを、予め設定した間隔で取得し、収集時刻情報とともに収集データ記憶部１１に格納する。
【００２３】
正常データ登録部１５は、収集データ記憶部１１に格納された収集データのうち、システム管理者が正常と判断しデータ収集設定１３に規定された期間の収集データを、正常データ記憶部１２に登録する。収集データ記憶部１１から正常データ記憶部１２へのデータの登録は、以下の手順で実行される。
【００２４】
図７は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの正常データ記憶部へのデータ登録手順を示すフローチャートである。図８は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの正常データ登録部がプログラミングツールに表示させる登録画面の一例を示す図である。ステップＳ１１では、正常データ登録部１５は、収集データ記憶部１１に格納されている収集データのトレンドグラフ１５２を含んだ正常データ登録画面１５１をプログラミングツール２に表示させる。ステップＳ１２では、正常データ登録部１５は、プログラミングツール２上での正常データ登録画面１５１におけるシステム管理者による期間指定の操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。プログラミングツール２上では、期間の指定は、日、時間、分、秒単位で行うことができる。開始時刻は、開始時刻欄１５３に日時分秒を入力することによって指定しても良いし、開始時刻表示バー１５４を移動させる操作を行って指定しても良い。同様に、終了時刻は、終了時刻欄１５５に日時分秒を入力することによって指定しても良いし、終了時刻表示バー１５６を移動させる操作を行って指定しても良い。開始時刻及び終了時刻を指定した後に登録ボタン１５７が押下されると、開始時刻及び終了時刻の設定が完了する。ステップＳ１３では、正常データ登録部１５は、正常データ登録画面１５１において指定された期間のデータを、収集データ記憶部１１から取得し、正常データ記憶部１２に登録する。
【００２５】
異常判定部１７は、異常判定設定１６に従い、収集データ記憶部１１に格納されたデータと正常データ記憶部１２に格納されたデータとを取得し、両者を比較することにより、収集データ記憶部１１に格納されたデータが正常か異常かを判定する。
【００２６】
異常判定設定１６には、一定期間中の正常データと収集データとの差分が、判定に先立って設定した閾値以下であるか否かに基づいて、異常判定部１７で正常か異常かの判定をする際の判定方式と、判定の際にデータを比較する期間とが設定される。
【００２７】
異常判定設定１６は、プログラミングツール２によって設定可能である。すなわち、プログラマブルロジックコントローラ１は、プログラミングツール２上での操作により異常判定設定１６を設定可能である。
【００２８】
異常判定設定１６に設定される判定方式は、複数の方式の中から選択可能である。換言すると、異常判定部１７は、収集データ記憶部１１から取得した入出力データと正常データ記憶部１２から取得した正常時の入出力データとを、複数の中から選択された方式で比較することが可能である。
【００２９】
異常判定設定１６に設定可能な判定方式の一つは、収集データのトレンドの変化量が、比較対象の正常データのトレンドの変化量に対し、既定の閾値を超えるパターンを検出する方式である。この方式を用いることにより、制御システムの異常を閾値に基づいて人手によらずに検出することができる。
【００３０】
上述のベルトコンベアによる部品加工装置４では、モータのトルク制御値が正常時に比べて明らかに急激に変化している場合、制御対象システム３である部品加工装置４に異常が生じていると想定される。収集データのトレンドの変化量が、比較対象の正常データのトレンドの変化量に対し、既定の閾値を超えるパターンを検出する方式を用いる場合、プログラミングツール２から異常判定設定１６に以下の設定を行う。
【００３１】
図９は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定設定の手順を示すフローチャートである。図１０は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定設定画面の一例を示す図である。ステップＳ２１で、異常判定部１７は、プログラミングツール２に異常判定設定画面１６１を表示させ、プログラミングツール２上に表示された異常判定設定画面１６１内の正常データ指定欄１６２におけるシステム管理者による正常データ選択の操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。すなわち、正常データ記憶部１２に登録した正常データの一覧は、プログラミングツール２により確認でき、正常データの一覧の中から比較対象となる正常データを選択可能である。
【００３２】
ステップＳ２２で、異常判定部１７は、プログラミングツール２に表示させた異常判定設定画面１６１内の比較開始時刻指定欄１６３におけるシステム管理者による比較開始時刻選択の操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。比較開始時刻は、選択した正常データと収集データとの比較を開始する時刻である。本実施の形態では、データのトレンドに対して比較を行うため、比較開始ポイントを合わせる必要がある。正常データ及び収集データの各々に対し、比較開始時刻を指定する。なお、プログラマブルロジックコントローラ１に制御対象システム３の制御を行わせながら異常判定を行う場合には、収集データの開始時刻は、未来の時刻となる。
【００３３】
ステップＳ２３で、異常判定部１７は、プログラミングツール２に表示させた異常判定設定画面１６１内の判定方式指定欄１６４におけるシステム管理者による判定方式選択の操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。
【００３４】
ステップＳ２４で、異常判定部１７は、プログラミングツール２に表示させた異常判定設定画面１６１内の時間間隔指定欄１６５におけるトレンドの変化量を計算する際の時間間隔指定の操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。
【００３５】
ステップＳ２５で、異常判定部１７は、プログラミングツール２に表示させた異常判定設定画面１６１内の閾値指定欄１６６における、正常データの変化量と収集データの変化量との差分の絶対値であって許容できる上限値を閾値に指定する操作を、通信装置２５を通じて受け付ける。閾値は、対象システムによって調整が必要な設定項目である。各欄への入力が完了したのち、設定ボタン１６７を押下する操作が行われると、異常判定部１７は、異常判定設定画面１６１において設定された内容を記憶装置２２に記憶して異常判定設定１６にする。
【００３６】
異常判定設定１６の設定終了後、異常判定部１７は異常判定設定１６に従い、収集データが正常か異常かの判定を行う。異常判定部１７において、上記のように、収集データのトレンドの変化量が、比較対象の正常データのトレンドの変化量に対し、既定の閾値を超えるパターンを検出することで判定する場合、下記の手順で正常か異常かの判定を行う。
【００３７】
図１１は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラが、収集データが正常か異常かを判定する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３１において、異常判定部１７は、現時刻の正常データを正常データ記憶部１２から取得し、収集データを収集データ記憶部１１から取得する。ステップＳ３２において、異常判定部１７は、時間ｔｉが経過したかを確認する。時間ｔｉが経過していなければ、ステップＳ３２でＮｏとなり、ステップＳ３２を繰り返す。時間ｔｉが経過していれば、ステップＳ３２でＹｅｓとなり、ステップＳ３３に進む。
【００３８】
ステップＳ３３において、異常判定部１７は、時間ｔｉ経過後の正常データを正常データ記憶部１２から取得し、時間ｔｉ経過後の収集データを収集データ記憶部１１から取得する。
【００３９】
ステップＳ３４において、異常判定部１７は、正常データのトレンドの変化量及び収集データのトレンドの変化量を計算する。
【００４０】
時刻ｔ１から時刻ｔ１よりも後の時刻ｔ２までの期間でのトレンドの変化量は、下記式（１）で算出できる。
【００４１】
変化量＝（（ｔ２のデータ）−（ｔ１のデータ））／（ｔ２−ｔ１）  ・・・（１）
【００４２】
ここで、本実施形態では、変化量を計算する際の時間間隔ｔｉ＝ｔ２−ｔ１を指定するため、時刻ｔ１からの変化量を計算する場合、上記式（１）は、下記式（２）に変形できる。
【００４３】
変化量＝（（ｔ１＋ｔｉのデータ）−（ｔ１のデータ））／ｔｉ  ・・・（２）
【００４４】
ステップＳ３５において、異常判定部１７は、正常データのトレンドの変化量と収集データのトレンドの変化量との差分を計算する。
【００４５】
ステップＳ３６において、異常判定部１７は、正常データのトレンドの変化量と収集データのトレンドの変化量との差分の絶対値が閾値を超えているかを確認する。正常データのトレンドの変化量と収集データのトレンドの変化量との差分の絶対値が閾値を超えていれば、ステップＳ３６でＹｅｓとなり、ステップＳ３７において、表示制御部１８は、プログラミングツール２に警告を表示させ、異常警告を通知する。警告の表示は、正常データのトレンドグラフ上及び収集データのトレンドグラフ上において、該当箇所及び差分を強調表示することによって行う。ステップＳ３７の後、処理を終了する。正常データのトレンドの変化量と収集データのトレンドの変化量との差分の絶対値が閾値を超えていなければ、ステップＳ３６でＮｏとなり、処理を終了する。
【００４６】
表示制御部１８は、異常判定設定１６に従い、正常データ記憶部１２から取得した正常データのトレンドグラフと、現在データ収集部１４にて収集中のデータのトレンドグラフとを重畳表示する。また、異常判定部１７にて、正常か異常かの判定を行った結果、異常と判定した場合に、トレンドグラフ上において異常と判定された該当箇所を強調表示する。
【００４７】
図１２は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの異常判定部にて異常と判定された場合にプログラミングツールに表示される判定結果表示画面の一例を示す図である。判定結果表示画面１８１内には、正常データのトレンドグラフ１８２と収集データのトレンドグラフ１８３とが表示される。また、正常データのトレンドの変化量と収集データのトレンドの変化量との差分の絶対値が閾値を超えていると異常判定部１７が判断した時の変化量の計算期間１８４が、ポインタ１８５によって強調されている。また、警告コメント欄１８６には、異常発生時刻を示す警告コメントが表示される。さらに、入出力データと正常データとの差分が矢印１８７，１８８によって強調表示されている。従って、表示制御部１８がプログラミングツール２に表示させる判定結果表示画面１８１を見ることで、システム管理者は、変化量の計算期間１８４の期間内に異常が発生したことを容易に確認できる。また、正常データのトレンドグラフ１８２と収集データのトレンドグラフ１８３との間隔及び矢印１８７，１８８に基づいて、正常データと収集データとがどの程度乖離しているかを判断できる。
【００４８】
異常判定設定１６に設定可能な判定方式の一つは、収集データと正常データとの差分の一定期間における累積が、既定の閾値を超えるパターンを検出する方式である。監視データが質量、体積、数量又は消費量といった、制御システムが扱う対象の“量”を示している場合、正常時に対して急激な変化を示していない場合であっても、正常時に対する差異が累積することで、異常な出力となる場合がある。このような場合、上述の急激な変化を検出する方式では異常を検出することができない。
【００４９】
収集データと正常データとの差分の一定期間における累積が、既定の閾値を超えるパターンを検出する方式では、正常時に対する差異を、予め設定した期間累積し、累積値が予め設定した閾値を超えるか否かを確認することにより、正常時に対して急激な変化を示していない場合でも異常を検出できる。
【００５０】
異常判定設定１６に設定可能な判定方式の一つは、制御システムに対する入力データと出力データとの相関により異常を検出する方式である。制御システムでは、複数の機器を連携させて一連の動作を実現するため、連携する機器間では、プログラマブルロジックコントローラが機器に与える制御データと、機器から取得する制御データとの間に相関がある場合が多い。上述したベルトコンベア４１による部品加工装置４では、プログラマブルロジックコントローラ１は、センサ４２によって部品４０の位置を検出したタイミングで、モータ４３のトルク制御値に特定の値を出力する。その際、位置検出されたことを示す信号と、出力するトルク制御値との間に相関関係がある。
【００５１】
このため、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラは、相関関係にある入出力データを関連付けて管理することにより、異常判定部１７において、上記相関関係にある入出力データに対し一括で正常か異常かを判定する。判定結果は、表示制御部１８において、各入出力データのトレンドグラフとともに並列で表示することにより、対象システムにおいて、最初に異常が生じたデータがどのデータであるか分かるため、異常発生の根本的原因を効率的に調べることができる。
【００５２】
このように、本実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ１は、一定期間内に制御対象システム３から入力された入力データ及び一定期間内に制御対象システム３に出力した出力データが、正常稼働時と異なるトレンドを示す場合に、異常判定部１７が自動的に異常検出を行うため、特定の時点のデータに基づいて正常か異常かの判定を行う場合と比較して、異常を容易かつ高精度に検出できる。また、制御対象システム３から入力された入力データだけでなく、制御対象システム３へ出力する出力データも監視し、プログラマブルロジックコントローラ１の制御出力が正常か異常かの判定に用いることができる。収集データが正常か異常かの判定方式は、複数の方式の中から対象システムに合わせて選択可能であるため、判定方法が一つの場合と比較して高精度に異常を検出できる。また、監視データの収集方法及び正常か異常かの判定における判定方式の設定は、プログラミングツール２から行うことができるため、システム立ち上げ時に設定を調整する際の作業工数を削減できる。
【００５３】
また、表示制御部１８では、正常データのトレンドグラフ１８２と収集データのトレンドグラフ１８３とをプログラミングツール２に同一画面上で重畳表示させ、異常検出時には異常箇所及び正常データと収集データとの差分を強調表示させる。したがって、正常データと収集データとの差分及び異常箇所を視覚的かつ直感的に認識することができ、異常発生原因の早期究明と、正常状態への復旧とにつなげることができる。
【００５４】
データ収集設定１３及び異常判定設定１６を、プログラミングツール２から受信することにより、設定操作を容易に行える。
【００５５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  プログラマブルロジックコントローラ、２  プログラミングツール、３  制御対象システム、４  部品加工装置、１１  収集データ記憶部、１２  正常データ記憶部、１３  データ収集設定、１４  データ収集部、１５  正常データ登録部、１６  異常判定設定、１７  異常判定部、１８  表示制御部、２１  演算装置、２２  記憶装置、２３  内部メモリ、２５  通信装置、２６  制御プログラム、４０  部品、４１  ベルトコンベア、４２  センサ、４３  モータ、１５１  正常データ登録画面、１５２  トレンドグラフ、１５３  開始時刻欄、１５４  開始時刻表示バー、１５５  終了時刻欄、１５６  終了時刻表示バー、１５７  登録ボタン、１６１  異常判定設定画面、１６２  正常データ指定欄、１６３  比較開始時刻指定欄、１６４  判定方式指定欄、１６５  時間間隔指定欄、１６６  閾値指定欄、１６７  設定ボタン、１８１  判定結果表示画面、１８２  正常データのトレンドグラフ、１８３  収集データのトレンドグラフ、１８４  変化量の計算期間、１８５  ポインタ、１８６  警告コメント欄。
【図１】
2016143072.tif 000003
【図２】
2016143072.tif 000004
【図３】
2016143072.tif 000005
【図４】
2016143072.tif 000006
【図５】
2016143072.tif 000007
【図６】
2016143072.tif 000008
【図７】
2016143072.tif 000009
【図８】
2016143072.tif 000010
【図９】
2016143072.tif 000011
【図１０】
2016143072.tif 000012
【図１１】
2016143072.tif 000013
【図１２】
2016143072.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月11日(2016.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
前記制御プログラムの実行中に、前記制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、
前記収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、
前記収集データ記憶部及び前記正常データ記憶部から入出力データを取得し、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと、前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備え、
前記異常判定部は、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとの差分の一定期間における累積が、既定の閾値を超える場合に異常と判定することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
前記制御プログラムの実行中に、前記制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、
前記収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、
前記収集データ記憶部及び前記正常データ記憶部から入出力データを取得し、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと、前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを入力データと出力データとの相関に基づいて判定する異常判定部と、
前記異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データ及び前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データをグラフ表示し、かつ、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データと前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データとの差分を前記判定結果表示画面で強調表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記データ収集部の入出力データを収集する動作の設定と、前記異常判定部の前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する動作の設定とを、前記プログラミングツール上で設定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを、複数の方式中から選択された方式で比較することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月11日(2016.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
前記制御プログラムの実行中に、前記制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、
前記収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの開始時刻及び終了時刻を指定した一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、
前記収集データ記憶部及び前記正常データ記憶部から入出力データを取得し、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと、前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部と、
前記異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備え、
前記異常判定部は、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとの差分の一定期間における累積が、既定の閾値を超える場合に異常と判定することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
前記制御プログラムの実行中に、前記制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、
前記収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの開始時刻及び終了時刻を指定した一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、
前記収集データ記憶部及び前記正常データ記憶部から入出力データを取得し、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと、前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを入力データと出力データとの相関に基づいて判定する異常判定部と、
前記異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データ及び前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データをグラフ表示し、かつ、前記収集データ記憶部に記憶された入出力データと前記正常データ記憶部に記憶された正常時の入出力データとの差分を前記判定結果表示画面で強調表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記データ収集部の入出力データを収集する動作の設定と、前記異常判定部の前記制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する動作の設定とを、前記プログラミングツール上で設定可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記収集データ記憶部から取得した入出力データと前記正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを、複数の方式中から選択された方式で比較することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プログラミングツールから転送された制御プログラムを実行して制御対象システムを制御するプログラマブルロジックコントローラであって、制御プログラムの実行中に、制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部と、データ収集部で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部と、収集データ記憶部に保存した入出力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部と、収集データ記憶部及び正常データ記憶部から入出力データを取得し、収集データ記憶部から取得した入出力データと、正常データ記憶部から取得した正常時の入出力データとを一定期間分比較して、制御対象システムの制御が正常に行われているか否かを判定する異常判定部と、異常判定部による判定結果をグラフィカルに表示する判定結果表示画面をエンジニアリングツールに表示させる表示制御部とを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラの構成を示すブロック図である。プログラマブルロジックコントローラ１は、制御プログラム実行中に、データ収集設定１３に従い制御対象システムとの入出力データを収集するデータ収集部１４と、データ収集部１４で収集した入出力データを保存する収集データ記憶部１１と、収集データ記憶部１１に保存した入出力データのうちの指定された一部分を記憶して、正常時の入出力データとする正常データ記憶部１２と、収集データ記憶部１１に保存した入出力データを、正常データ記憶部１２に登録する正常データ登録部１５と、収集データ記憶部１１及び正常データ記憶部１２から入出力データを取得し、異常判定設定１６に従って一定期間の入出力データを比較することにより、制御対象システムが正常か異常かを判定する異常判定部１７と、異常判定部１７による判定結果をプログラミングツール２にグラフィカルに表示させる表示制御部１８とを有する。
【国際調査報告】
2016143072.tif 000015
2016143072.tif 000016
2016143072.tif 000017
2016143072.tif 000018