可编程逻辑控制器和分析器制造技术

一种可编程逻辑控制器和分析器。本发明专利技术的目的通过分析和分类诸如关于各装置的数据的周期性和连续性等的特征来有效地识别异常装置。可编程逻辑控制器包括重复执行用户程序的执行引擎和具有作为用于存储执行引擎根据用户程序访问的数据的存储区域的多个装置的装置存储器。可编程逻辑控制器针对用户程序的各扫描周期根据预定收集设置收集多个装置中的作为收集对象的装置保持的数据，基于收集的各装置的时间序列数据的特征将各装置分类为多个类型其中之一，并且针对各装置根据收集部收集的装置的时间序列数据和分类部分类的装置的类型，确定在将装置识别为异常装置中使用的检测算法。可编程逻辑控制器通过使用确定部根据分类部分类的装置的类型针对装置确定的参数、分析收集部收集的装置的时间序列数据，来识别异常装置。

【技术实现步骤摘要】
可编程逻辑控制器和分析器
本专利技术涉及一种可编程逻辑控制器和分析器。
技术介绍
可编程逻辑控制器(PLC)是用于在工厂自动化中控制诸如制造设备、运输设备和检查设备等的工业机器的控制器(日本专利第5661222号，日本未审查专利公开号2018-097662)。PLC执行由程序设计人员所创建的诸如梯形图程序(ladderprogram)等的用户程序，以控制各种扩展单元和受控设备等。为了监视PLC的操作和由PLC所控制的工业机器的操作，期望收集和利用PLC所保持的数据。PLC具有基本单元(中央处理器(CPU)单元)和连接至该基本单元的扩展单元。基本单元执行诸如梯形图程序等的用户程序，以控制扩展单元。扩展单元根据来自基本单元的命令控制工业机器，并将控制结果返回至基本单元。将诸如控制结果等的这些数据用于故障分析和质量控制。因此，需要对这些数据进行累积和分析，并在恢复的早期获得分析结果。然而，在记录与PLC有关的所有装置中的各装置的数据的情况下，会存储大量数据，此外，需要分析这样的大量数据(所有装置)以识别异常装置，这需要耗时的工作。通常，分析作为分析对象的特定装置以自动判断异常，并且对于要使用的分析方法，已经预先准备了适合于数据的分析方法以进行该判断。还需要经验和知识以选择特定装置或确定分析方法。因此，除了适当地存储大量数据之外，还需要一种机制，以在不需要足够的专业知识或经验的情况下从与各装置有关的大量数据中有效地识别异常装置。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是通过对诸如与各装置有关的数据的周期性和连续性等的特征进行分析和分类来有效地识别异常装置。本专利技术例如是一种可编程逻辑控制器，包括：执行引擎，用于重复地执行用户程序；装置存储器，其具有作为用于存储所述执行引擎根据所述用户程序所访问的数据的存储区域的多个装置；收集部，用于针对所述用户程序的各执行周期，根据预定收集设置来收集所述多个装置中的作为收集对象的装置所保持的数据；分类部，用于基于所述收集部所收集的各装置的时间序列数据的特征，将各装置分类为多个类型其中之一；确定部，用于针对各装置，根据所述收集部所收集的该装置的时间序列数据和所述分类部所分类的该装置的类型，来确定在将该装置识别为异常装置时所使用的检测算法；以及识别部，用于通过使用所述确定部根据所述分类部所分类的装置的类型针对该装置所确定的检测算法、分析所述收集部所收集的该装置的时间序列数据，来识别异常装置。此外，本专利技术例如是一种分析器，其通信地连接到可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器包括：执行引擎，用于重复地执行用户程序，装置存储器，其具有作为用于存储所述执行引擎根据所述用户程序所访问的数据的存储区域的多个装置，以及收集部，用于针对所述用户程序的各执行周期，根据预定收集设置来收集所述多个装置中的作为收集对象的装置所保持的数据，所述分析器包括：获取部，用于从所述可编程逻辑控制器获取所述收集部所收集的各装置的时间序列数据；分类部，用于基于所述收集部所获取的各装置的时间序列数据的特征，将各装置分类为多个类型其中之一；确定部，用于针对各装置，根据所述收集部所收集的该装置的时间序列数据和所述分类部所分类的该装置的类型，来确定在将该装置识别为异常装置时所使用的检测算法；识别部，用于通过使用所述确定部根据所述分类部所分类的装置的类型针对该装置所确定的检测算法、分析所述收集部所收集的该装置的时间序列数据，来识别异常装置；以及输出部，用于输出所述识别部的识别结果。根据本专利技术，可以通过对诸如与各装置有关的数据的周期性和连续性等的特征进行分析和分类来有效地识别异常装置。附图说明图1是示出PLC系统的图；图2是用于说明个人计算机(PC)的图；图3是用于说明PC的图；图4是用于说明PLC的图；图5是用于说明基本单元的图。图6是用于说明数据利用单元的图。图7是用于说明扩展单元的图；图8是用于说明数据记录的格式的图；图9是用于说明传送时间定时的图；图10是用于说明信息压缩的图；图11是示出整体流程的流程图；图12是示出收集数据的分类的图；图13A是示出分类的处理过程的流程图；图13B是示出分类的处理过程的流程图；图14是示出数据的类型的图图15是示出学习阶段的处理过程的流程图；图16是示出评估阶段的处理过程的流程图；图17是用于说明用于判断异常的方法的图；图18是示出识别结果的显示示例的图；图19是示出收集数据的变形例的图；图20是示出用于输出监视开始信号的处理过程的流程图；以及图21是示出附加学习的处理过程的流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述实施例。以下实施例并非旨在限制根据权利要求的本专利技术，并且并非实施例中描述的特征的所有组合是本专利技术必不可少的。可以可选地组合实施例中描述的多个特征中的两个或更多个特征。另外，相同或相似的组件被赋予相同的附图标记，并且省略重复的描述。小写字母字符可以添加到指示相同或相似要素的附图标记的末尾。当描述多个要素共同的事项时，省略小写字母。<第一实施例><系统结构>下面将描述本专利技术的第一实施例。首先，为了使本领域技术人员能够更好地理解可编程逻辑控制器(PLC，其可以简称为可编程控制器)，将描述通用PLC的结构及其操作。图1是示出根据本专利技术实施例的可编程逻辑控制器系统的结构示例的概念图。如图1所示，该系统包括被配置为编辑用户程序(诸如梯形图程序等)的PC2a、以及被配置为整体地控制安装在工厂等中的各种控制设备的可编程逻辑控制器(PLC)1。PC是个人计算机的缩写。可以使用诸如梯形图语言等的图形编程语言或诸如顺序功能图(SFC)等的流程图形式的运动程序来创建用户程序，或者可以使用诸如C语言等的高级编程语言来创建用户程序。在下文中，为了便于描述，用户程序是梯形图程序。PLC1包括结合有CPU的基本单元3以及一个或多个扩展单元4。可以将一个或多个扩展单元4附接到基本单元3或从基本单元3拆除。基本单元(也称为CPU单元)3包括显示部5和操作部6。显示部5可以显示附接到基本单元3的各扩展单元4的操作状态等。显示部5根据操作部6的操作内容来切换显示内容。显示部5通常显示PLC1中的装置(device)的当前值(装置值)和在PLC1中生成的错误信息。这里，装置包括基本单元3和扩展单元4中所包括的各种装置(继电器、计时器、计数器等)，是指用于存储装置值(装置数据)所提供的存储器上的区域，并且可以称为装置存储器。注意，装置存储器是非易失性存储器，并且可以由可重写的非易失性ROM制成，并且可以通过非易失性RAM等的电池备用等来实现非易失性。ROM是只读存储器的缩写。RAM是随机存取存储器的缩写。装置值是指示来自输入设备的输入状态、到输出设备的输出状态、以及在用户程序上设置的内部继电器(辅助继电器)、计时器、计数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可编程逻辑控制器，包括：/n执行引擎，用于重复地执行用户程序；/n装置存储器，其具有作为用于存储所述执行引擎根据所述用户程序所访问的数据的存储区域的多个装置；/n收集部，用于针对所述用户程序的各执行周期，根据预定收集设置来收集所述多个装置中的作为收集对象的装置所保持的数据；/n分类部，用于基于所述收集部所收集的各装置的时间序列数据的特征，将各装置分类为多个类型其中之一；/n确定部，用于针对各装置，根据所述收集部所收集的该装置的时间序列数据和所述分类部所分类的该装置的类型，来确定在将该装置识别为异常装置时所使用的检测算法；以及/n识别部，用于通过使用所述确定部根据所述分类部所分类的装置的类型针对该装置所确定的检测算法、分析所述收集部所收集的该装置的时间序列数据，来识别异常装置。/n

【技术特征摘要】
20200131 JP 2020-014970;20200928 JP 2020-1619261.一种可编程逻辑控制器，包括：
执行引擎，用于重复地执行用户程序；
装置存储器，其具有作为用于存储所述执行引擎根据所述用户程序所访问的数据的存储区域的多个装置；
收集部，用于针对所述用户程序的各执行周期，根据预定收集设置来收集所述多个装置中的作为收集对象的装置所保持的数据；
分类部，用于基于所述收集部所收集的各装置的时间序列数据的特征，将各装置分类为多个类型其中之一；
确定部，用于针对各装置，根据所述收集部所收集的该装置的时间序列数据和所述分类部所分类的该装置的类型，来确定在将该装置识别为异常装置时所使用的检测算法；以及
识别部，用于通过使用所述确定部根据所述分类部所分类的装置的类型针对该装置所确定的检测算法、分析所述收集部所收集的该装置的时间序列数据，来识别异常装置。


2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，所述识别部还根据用户指令或定期地通过使用所述确定部所确定的检测算法、分析所述收集部所收集的各装置的时间序列数据与正常时的时间序列数据之间的偏差，来识别异常装置。


3.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，
在所述收集部累积预定数量的扫描周期的一系列时间序列数据的情况下，所述分类部基于所述一系列时间序列数据中的各时间序列数据的特征来对所述一系列时间序列数据中的各时间序列数据进行分类，以及
所述确定部根据所述分类部所分类的一系列时间序列数据，确定并更新在识别异常时所使用的检测算法。


4.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，在接收到针对任意装置的用户指令时，所述分类部根据所述用户指令对该装置进行分类。


5.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，在一个或多个装置的组中前次扫描周期中所收集的值和当前扫描周期中所收集的值在作为收集对象的所述组的所有装置中未变化的情况下，所述收集部删除所述当前扫描周期中所收集的值，并压缩所收集的时间序列数据。


6.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，所述类型包括以下类型中的至少两个类型：采用恒定值的类型、值与所述可编程逻辑控制器的操作周期同步地以稳定模式变化的类型、值与所述操作周期不同的周期同步地以稳定模式变化的类型、值不定期地变化的类型、具有模拟值的类型、以及值单调增加或单调减少的类型。


7.根据权利要求6所述的可编程逻辑控制器，其中，所述确定部排除所述分类部分类为值不定期地变化的装置的时间序列数据，以确定在识别异常时所使用的检测算法。


8.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其中，所述识别部通过使用基于所述分类部所分类的时间序列数据的类型的用于分析异常装置的评价变量和与所述评价变量相对应的参数作为检测算法进行分析，来识别异常装置。


9.根据权利要求8所述的可编程逻辑控制器，还包括：
附加学习判断部，用于判断是否满足附加学习的条件，
其中，在所述附加学习判断部判断为满足所述附加学习的条件的情况下，
所述分类部基于各装置当前的类型和在用于附加学习的对象时间段期间由所述收集部所收集的各装置的时间序列数据的特征，将各装置重新分类为多个类型其中之一，以及
所述确定部根据在用于附加学习的对象时间段期间由所述收集部针对各装置所收集的装置的时间序列数据以及所述分类部重新分类的装置的类型或当前各装置的检测算法，重新确定在将...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫坂哲也，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本;JP