JP2525900B2 - シ―ケンス制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は物品の生産等において種々のユニット、た
とえば原料を仕込むユニット、仕込んだ原料を加熱する
昇温ユニット等を順次所定条件のもとで駆動、停止等を
行なういわゆるシーケンス制御を行なう方法に関する。

従来技術 この種のシーケンス制御方法はたとえば特開昭59−12
5403号公報、特開昭62−100806号公報等に開示されてい
る。

前者はバッチプロセスのシーケンス制御方法に於いて
機器各々に１対１に対応する機器動作シーケンスと、工
程毎に機器動作シーケンスを複数組合せた工程シーケン
スを設け、工程シーケンスを複数組合せ可能とするバッ
チシーケンスにより工程毎に作成された工程シーケンス
を時系列的に処理しようとするもので、各工程シーケン
スの先頭にて該工程シーケンスが制御する機器状態を初
期化する事を特徴としたものであり、バッチシーケンス
が機器の動作状態あるいは動作条件を指定する数値を仮
変数を使用して作成し、実動作時に前記仮変数を具体的
数値に置換える事を特徴としている。

後者は指定機構によって指定された一組の機器情報、
並びに第一の記憶機械に記憶されているバッチ・データ
生産用の汎用設備を構成する機器及び該機器間の配管接
続情報に基づいて、指定された一組の機器間に位置する
前記少くとも一種類の機器をバッチ生産用の前記汎用設
備を構成する特定の機器に対応づけることによって、第
二の記憶機構に記憶された前記複数の類似工程のシーケ
ンス制御用の非生成汎用モジュールから前記複数の類似
工程のうちの特定の工程のシーケンス制御用のプログラ
ムを生成するようにして、指定機構によって前記複数の
類似工程の夫々の前記一組の機器を指定機構を介して指
定し、必要ならば（被生成汎用モジュールが複数種類あ
る場合）被生成汎用モジュールの種類を特定することに
より、汎用生産設備が複雑な場合でも容易且つ誤りの虞
れが少なく、バッチ生産プロセスのシーケンス制御プロ
グラムが生成され得るようにしたものである。

発明が解決しようとする課題 従来の手法は製造する全銘柄の工程毎に工程シーケン
スを作成し、銘柄毎に、 工程シーケンスの組み合わせ情報 温度、圧力などの運転条件 をパラメータとして銘柄管理し、生産開始時に制御コン
ピュータにダウンロードし、工程シーケンスを直列処理
させる事により銘柄運転を実現させている。そのため全
銘柄の工程を意識したシーケンス設計が必要であり、さ
らに新しい銘柄が増え、それまでにない工程が増えれば
工程シーケンスを作成しなければならないなどの問題が
あった。

いずれの従来技術においても、多種少量の生産工程に
おいては実際の運転に際しては複雑な予備作業等が必要
であった。

この発明は製造する全銘柄の工程は意識せず工程毎の
シーケンスは作成しない。工程はユニットシーケンスの
組合わせで構成され、その組合せ情報がパラメータ化さ
れている。ユニットシーケンスは最小機能操作毎に作成
されたシーケンスで設備に依存し銘柄や工程には依存し
ないシーケンス制御が行える制御方法を提供することを
目的とするものである。

課題を解決する手段 この発明のシーケンス制御方法は、扱う銘柄（品種）
の製造工程の流れを記した運転スケジュールデータを記
憶しており、品種や工程に依存しない設備固有の最小機
能単位をユニットとし、そのユニットの運転開始から運
転終了までの一連の動作プログラムとして、運転パラメ
ータを書き換え可能としたユニットシーケンスを設定
し、そして、各ユニットを品種別に適した運転を行える
よう、該ユニットに設定したユニットシーケンスに付与
する運転パラメータを記憶しており、 運転スケジュールデータにより、各工程で運転される
ユニットを読み出し、そのユニットに対するユニットシ
ーケンスに、当該品種に対する運転パラメータを読み出
して付与し、そして、他の動作プログラム又は他のユニ
ットシーケンスから受け取った開始／停止等の情報に基
づき、該ユニットシーケンスを実行することを特徴とす
る。

作用 ユニットシーケンス内でフラグを判断し、またパラメ
ータを読みとり、それらの各種情報に従ってユニットシ
ーケンス内での一連のプログラムが自動的に進行する。
したがってこのようなユニットシーケンスを製造すべき
銘柄に応じて選択し、順次実行することによって当該銘
柄の製品の製造のシーケンス制御をすることができる。

上記のシーケンス制御方法によれば、 運転スケジュールデータとして、 各工程の歩進条件 各工程の名称 各工程の起動／停止するユニットシーケンスを計器パ
ラメータとして、 温度圧力などの運転条件 等をパラメータとして銘柄毎、槽毎に銘柄管理し、生産
開始時に制御コンピュータにダウンロードしユニットシ
ーケンスを並列処理させる事により銘柄運転を実現させ
ている。

全銘柄の工程を意識しなくても設備がきまればシーケ
ンス設計が可能 新しい銘柄が増え、それまでにない工程が増えてもシー
ケンスを作成する必要はなく、ユニットシーケンスを組
み合わせ運転スケジュールデータ、計器パラメータ等の
パラメータを作成するだけで対応できる。

実施例 以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明する。

第２図はこの発明が適用される製造装置の一例を示し
ており、 １はＡ原料仕込みユニット、２はＢ原料仕込みユニッ
ト、３は昇温ユニット、４は循環ユニット、５は撹はん
ユニット、６は真空ユニット、７はタイマーユニットを
示す。

仕込みユニット1,2にはバルブ11,12が接続されてお
り、これらのバルブ11,12を開くことによって処理槽10
へＡ原料あるいはＢ原料を導入する。

昇温ユニット３はたとえば加熱ジャケット13を処理槽
10の周囲に包囲して設けたものであり、コントロールバ
ルブ17の開閉によって加熱ジャケット13への蒸気の供給
を制御し、処理槽10の温度制御を行なう。

Ａ原料の仕込量は流量積算計15によって検出され、Ｂ
原料の仕込量は流量積算計16によって検出され、また、
処理槽10の温度は温度センサ14で検出される。

撹拌ユニット５の回転数は回転計18によって検出され
る。

真空ユニット６の真空度は真空センサ19によって検出
される。

それぞれのセンサのデータは第１図（Ａ）に示す制御
装置へ入力される。

この発明のシーケンス制御装置は第１図（Ａ）に示す
ように、マイクロコンピュータ（通常のコンピュータそ
の他データ処理装置でもよい）を用いた制御コンピュー
タ20と、各ユニット１〜６に設けられる圧力スイッチ、
位置を規制するリミットスイッチやレベルスイッチなど
のセンサ21、バルブやポンプ、モータなどの操作器22と
制御コンピュータ20との間の信号の授受を行なう入出力
インターフェースとしてのリレーモジュール23、オペレ
ータからデータを入力するキーボード24と入・出力デー
タ等を表示すCRT25を含むオペレータコンソール26、生
産すべき銘柄に伴う種々のパラメータ（詳細後述）を入
力するキーボード27、パラメータ等を表示するCRT28を
含む銘柄管理コンピュータ29を備えている。

制御コンピュータ20は上述の各ユニットのシーケンス
作動を司るユニットシーケンス（詳細後述）30とどのユ
ニットシーケンスを使用するかを制御する運転スケジュ
ーラ31と、ユニットシーケンスの作動時の制御信号であ
るフラグを記憶しているフラグエリア32等を有する。

ここでいうユニットは前述のＡ原料仕込みユニット
１、Ｂ原料仕込みユニット２、昇温ユニット３、循環ユ
ニット４、撹はんユニット５、真空ユニット６、タイマ
ーユニット７等であり、既述のように設備の運転を最小
機能操作単位の集合と考え、最小機能操作単位毎に作成
したシーケンスがユニットシーケンスである。したがっ
て、ユニットシーケンスは設備に依存し、品種には依存
しない構築がされている。

ユニットシーケンスは第３図に示すような一連のプロ
グラムを実行するブロックであり、第３図は一例として
昇温ユニットについてのユニットシーケンスを示してい
る。

ユニットシーケンスには、開始フラグ／停止フラグ／
中断フラグ／実行中フラグ／完了フラグが割付けられて
おり下記の機能がある。

開始フラグはオンでユニットシーケンスが起動する。

自動の場合と手動の場合とでフラグの割付けが異なる
場合もある。

停止フラグはオンでユニットシーケンスが停止する。

中断フラグはオンでユニットシーケンスが中断する。

実行中フラグはオンでユニットシーケンスが実行中で
ある。

完了フラグはオンでユニットシーケンスが完了条件を
満たしている。

特に、開始／停止フラグ／完了フラグは運転スケジュ
ーラと密接に関係しており、開始フラグ、停止フラグは
ユニットシーケンスの開始・停止に、完了フラグは歩進
条件に利用される。

第３図について詳述すると、 ステップS1で完了フラグリセットされ、ステップS2で
停止フラグオンかが判断され、オンならばステップS13
に進み、オフならばステップS3にて中断フラグオンかが
判断される。オフならばステップS4にて開始フラグオン
かが判断される。開始フラグがオンであるとステップS5
にて、当該ユニットシーケンス内で実行中フラグオンと
なり、ステップS6で、液面がLS−１以上がチェックされ
る。次いでステップS7でLS−１以上かどうか判断され、
液面がLS−１以下ならばステップS2に戻り、以上なら
ば、ステップS8に進んで、バルブＶ−１開TIC−１設定
値をデータバッファより設定（85℃）TIC−1AUTOモード
に切替等の動作を行ない、次にステップS9でTIC−１のP
Vが85℃−α以上かチェックする。そしてステップS10で
PVが85℃以上か否かが判断され、以上ならばステップS1
1で完了フラグがオンとステップS2へ戻る。以下の場合
もステップS2へ戻る。

ステップS12ではバルブＶ−１閉、TIC−1MANモードに
切替えられ、TIC−1MV＝０コントロールバルブ全閉とさ
れる。

ステップS13ではバルブＶ−１閉、TIC−1MANモードに
切替TIC−1MV＝０、コントロールバルブ全閉とされ、さ
らにステップS14では開始フラグリセット、停止フラグ
リセット、中断フラグリセット、実行中フラグリセット
され完了フラグオンとされ、一連のシーケンスを終了す
る。

この発明によれば上述のプログラムと同様のユニット
シーケンスが各ユニット１〜７にたいして制御コンピュ
ータ20内に設けられる。ユニットシーケンスをすべての
ユニットに用いられるように一般的に表わしたフローチ
ャートを第４図に示す。

第３図と第４図の対比から容易に判るように、すべて
のステップは各ユニットに共通であり、ステップS6,S7,
S8,S9,S10,S12,S13についてはその内容をパラメータと
して外部から随意に書き変えられるようにしている。

なおユニットシーケンスのステップS2,S3,S4における
各フラグはこれらのユニットシーケンスと協働する他の
プログラム、たとえば押釦スイッチの動作やセンサ、リ
ミットスイッチ等から得られる信号であり、これらの信
号は上記した他のプログラムによりフラグエリア32に書
き込まれる。そしてこのフラグエリア32をユニットシー
ケンスにより読み取る。

次に各パラメータにつき説明する。

ユニットシーケンスでは品種に依存する要素はすべて
パラメータ化されており、運転スケジューラや手動操作
により起動された際、計器パラメータを参照して実行を
行う。下記に計器パラメータの一例を表１に示す。

この品種毎の計器パラメータは運転スケジュールデー
タと共に、銘柄データとしてたとえばオペレータが第１
図（Ａ）に示したように生産しようとする銘柄について
種々のデータを書き込んだ処方せん34から銘柄管理コン
ピュータ29により入力され統括管理され、運転開始時に
品種選択された際、銘柄管理コンピュータ29から制御コ
ピュータ20に銘柄データとしてダウンロードされる。

次に運転スケジュールデータにつき説明する。

運転スケジュールデータはどのユニットシーケンスを
どの順番で起動し、停止するかを制御するデータファイ
ルであり、たとえば第６図に示すようにステップ番号と
運転工程番号とユニット名と各ユニットシーケンスをど
の工程で起動、停止するかをテーブル形式で、第１図
（Ｂ）に示す、RAMであるスケジュールデータバッファ3
3Yに銘柄管理コンピュータからダウンロードし書き込ん
だものである。第５図において、●は起動フラグ、Ｘは
停止フラグ、○は完了フラグで歩進条件を示している。
各フラグや工程番号は第７図に示すようなメモリ領域M
1,M2,M3,M4に書き込まれる。

たとえば第５図の例ではステップ番号１の工程が先ず
開始され、ユニットシーケンスＡが動作し、ユニットシ
ーケンスＡの起動フラグF1がオンされ、その後該ユニッ
トシーケンスＡのユニットでの所定工程が完了してその
ユニットＡの停止フラグF2がオンとされると、次にステ
ップ番号２に移りユニットシーケンスB,C,Eが起動フラ
グF3,F4,F5を読み起動し、各ユニットB,Cの所定工程が
終了するとステップ３に移りユニットシーケンスＤが起
動する。

運転スケジュールデータを参照し各工程毎に工程の歩
進条件を常時監視し、条件が満たされればその工程で起
動するユニットシーケンスの開始フラグをオンし、停止
するユニットシーケンスの停止フラグをオンする。歩進
条件は制御コンピュータ内の全ての信号が使用でき、そ
のアルゴリズムもAND条件、OR条件の組合せによりその
制限はない。また、運転スケジューラでは各工程毎にス
テップNO.、及び運転工程NO.を管理し運転監視、工程表
示等に活用する。

バッチプラントに於いて運転スケジューラは各槽毎に
設けられるが、連続プラントでも基本的には使用可能で
あり、汎用的なプログラムである。

運転スケジューラの運転モードには自動運転と工程運
転とがあり、自動運転は工程の歩進条件のみで工程の移
行を行い、工程運転は工程の歩進条件が成立しても歩進
フラグがオンするまで工程の移行は行わない。したがっ
て、運転スケジューラ固有のフラグとして工程運転フラ
グと工程歩進フラグが設けられている。

上記の構成において、制御コンピュータ20内のユニッ
トシーケンス30には第１図（Ｂ）に示すように仕込ユニ
ットシーケンス30−１、昇温ユニットシーケンス30−
２、冷却ユニットシーケンス30−３、移送ユニットシー
ケンス30−４が設けられている。各ユニットシーケンス
には第４図に示すフローチャートに対応するプログラム
が書き込まれている。

いまたとえば仕込ユニットと昇温ユニットを使用して
品種Ａの製品を製造するためのシーケンス制御を行う場
合の制御方法について説明する。

まず仕込ユニットについては原料Ａ（品種Ａにおける
Ａとは無関係である。）の仕込量を銘柄管理コンピュー
タ29から入力すると、この仕込量は運転開始時、オペレ
ーターズコンソール26から品名が入力されると、RAM33
内のデータバッファ33Xの仕込ユニットに対応して設け
た区域に書き込まれる。

また昇温ユニットについては昇温到達限度「85℃」を
上記と同様に銘柄管理コンピュータ29から入力するとこ
の昇温到達限度はデータバッファ33Xの昇温ユニットに
対応して設けた区域に書き込まれる。

他の必要な条件、たとえばセンサの番号、開閉される
べきバルブの番号、起動・停止すべきポンプやモータの
番号などがデータバッファ33Xに書き込まれる。

一方、運転スケジューラ31には第７図に示すように品
種Ａの製造に必要な歩進条件やステップ番号、工程番
号、起動・停止フラグ番号を銘柄管理コンピュータ29か
ら入力すると、これらのデータは運転開始時、オペレー
タズコンソール26から入力された品名に従って、RAM33
を用いたデータバッファ33Yに、たとえば第７図に示す
ように工程番号別に書き込まれる。

そして実際の運転時には各ユニットシーケンスは第４
図のステップS8,S9,S12,S13において、データバッファ3
3Xの該当区域を読んで、たとえば昇温ユニットにおいて
は第３図に示すプログラムにデータを取り込みつつシー
ケンス制御を実行する。

上記のような設定を行ったのち、制御システムのスタ
ートを行うと、ステップ番号が「１」に設定されている
仕込ユニットシーケンス30−１が最初に選択され単一処
理される。そして工程が進みステップ３となると昇温ユ
ニットシーケンスが起動され、第３図に示したステップ
S1からS14までのプログラムを実行し、ステップS14での
フラグのリセットが完了すると、運転スケジューラ31は
タイマーユニットシーケンス７を選択、起動する。

なお複数のユニットシーケンスについて開始フラグを
同時に設定しておくことにより、複数のユニットシーケ
ンスを同時に並行運転することができる。

また運転スケジューラを使用せずに単独運転によって
所望のユニットシーケンスを操作者が各ユニットの動作
状態を観察しながら起動してシーケンス制御することも
できる。

上述の本発明のシーケンス制御方法をまとめれば設備
の運転を最小機能操作単位の集合と考え、最小機能単位
に作成したシーケンスであるユニットシーケンスの組み
合わせにより実現したもので、ユニットシーケンスが並
列処理する事により銘柄運転が行われ、製造すべき品種
すなわち銘柄に依存する運転条件等はユニットシーケン
ス個々の計器パラメータとして銘柄毎に管理すればよ
い。そしてユニットシーケンス毎に 開始フラグ（自動・手動） 停止フラグ 中断フラグ 実行中フラグ 完了フラグ を設け、運転スケジューラ、押釦シーケンスとの取り合
いやユニット間のインターロック、工程表示等に使用し
ている。

ユニットシーケンス個々に単独操作押釦シーケンスを
作成し、個々に起動／停止が出来る。

運転スケジューラがあり工程毎に起動／停止を行うユ
ニットシーケンスの開始フラグ・停止フラグをオンす
る。フラグのリセットはユニットシーケンス側で行う。

運転スケジューラのパラメータとして次工程への歩進
条件と各工程で起動／停止を行うユニットシーケンスの
情報及び各工程の名称があり運転スケジュールデータと
いう。

運転スケジューラの各ステップ（工程）毎に運転工程
NO.を管理し、番号と名称とを対応させるマスター（第
９図）を参照し工程表示を行う。

運転スケジューラの動作モードに自動運転と工程運転
とがあり、押釦シーケンスより運転スケジューラ固有の
工程運転フラグをオンすれば工程運転モードとなり、次
工程への歩進条件が成立しても次工程へ移行しない。

また、工程運転中に運転スケジューラ固有の工程歩進
フラグをオンすれば次工程への歩進条件が成立していな
くても次工程へ移行する。工程運転中に工程運転フラグ
をオフすれば工程運転から自動運転に切り替わる。

銘柄データとして 運転スケジュールデータ 計器パラメータ がある。

発明の効果 上述のようにこの発明によれば、設備の運転を最小機
能操作単位の集合と考え、最小機能単位に作成したシー
ケンスであるユニットシーケンスの組み合わせにより実
現したもので、ユニットシーケンスが並列処理する事に
より銘柄運転が行われるから、 １）一度シーケンスプログラムを作成すれば、プロセス
の変更がない限りパラメータの登録・変更で工程の組替
え、品種の追加等が簡単に行なえる。

２）したがって、シーケンスプログラミングを理解して
いない人でも工程の組替え、品種の追加等が簡単に行な
える。

３）設備の変更があっても関係するユニットシーケンス
のみ変更すればよく、変更に伴うデバッグ作業が効率的
である。

４）試作に対する対応が早い。

５）生産に関する様々な試行が行いやすく、サイクルタ
イムの短縮、品質の向上等に効果を発揮する。

６）制御システムの設計段階において、あまり品種を意
識した設計を行う必要がなく多品種生産設備に効果を発
揮する。

７）考え方がシンプルであり、シーケンスプログラムの
メンテナンスがやり易い。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の制御方法に用いられる装置のブ
ロックダイヤグラム、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の要
部における詳細なブロックダイヤグラム、第２図は本発
明が適用される設備の一例を示すブロック図、第３図は
昇温ユニットのユニットシーケンスを示すフローチャー
ト、第４図は一般的なユニットシーケンスのフローチャ
ート、第５図及び第６図は運転スケジューラの一例を示
す図、第７図は運転スケジューラの記憶エリアの一例を
示す図、第８図はユニットシーケンスに用いられるパラ
メータの記憶エリアを示す図、第９図は運転工程名称マ
スターの内容を示す図である。 １……Ａ原料仕込みユニット、 ２……Ｂ原料仕込みユニット、 ３……昇温ユニット、４……循環ユニット、 ５……撹はんユニット、６……真空ユニット、 ７……タイマーユニット、 10……処理槽、11,12……バルブ、 13……加熱ジャケット、14……温度センサ、 15,16……流量積算計、 17……コントロールバルブ、18……回転計、 19……真空センサ、20……制御コンピュータ、 21……センサ、22……操作器、 23……リレーモジュール、24……キーボード、 25……CRT、26……オペレータコンソール、 27……キーボード、28……CRT、 29……銘柄管理コンピュータ、 30……ユニットシーケンス、 31……運転スケジューラ、 32……フラグエリア。 33……RAM 34……処方せんデータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】扱う銘柄（品種）の製造工程の流れを記し
   た運転スケジュールデータを記憶しており、品種や工程
   に依存しない設備固有の最小機能単位をユニットとし、
   そのユニットの運転開始から運転終了までの一連の動作
   プログラムとして、運転パラメータを書き換え可能とし
   たユニットシーケンスを設定し、そして、各ユニットを
   品種別に適した運転を行えるよう、該ユニットに設定し
   たユニットシーケンスに付与する運転パラメータを記憶
   しており、 運転スケジュールデータにより、各工程で運転されるユ
   ニットを読み出し、そのユニットに対するユニットシー
   ケンスに、当該品種に対する運転パラメータを読み出し
   て付与し、そして、他の動作プログラム又は他のユニッ
   トシーケンスから受け取った開始／停止等の情報に基づ
   き、該ユニットシーケンスを実行することを特徴とする
   シーケンス制御方法。