JPH0239206A - シーケンス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シーケンス制御装置に係り、特にバッチプロ
セスの制御、ＦＡの制御及び全自動洗濯機の制御等に好
適なシーケンス制御装置に関する。

〔従来の技術〕

シーケンス制御を必要とする代表であるバッチプロセス
を例にとると、バッチプロセスは例えば化学プラントに
おいては原料、副原料を重合缶に仕込み、撹拌させ、触
媒を仕込み重合反応させ、反応が完了したら抜出し、洗
滌を行ない、抜出した製品は乾燥した最終製品となる。

これら仕込み。

重合反応制御、洗滌、乾燥等をシーケンス制御を主体と
して制御する。

ここで、判り易くするため、バッチプロセスと酷似して
いる全自動洗濯機を例にして以下説明する。（自動洗濯
機は、バッチプロセスの最小構成と言える） まず、″原料仕込み″に相当して、汚れ物を洗濯機に投
入する。次に゛副原料仕込み″に対しては、水を注入し
、次に“撹拌″に対しては、タイマーをセットしスイッ
チＯＮＬ、てスクリューを廻す。次に゛′触媒仕込み″
に対しては、粉石鹸を洗濯槽に投入する。″重合反応″
に対しては、撹拌し汚れを落す事に相当し、つまりタイ
マーがＯＮしている期間となる。゛反応完了″は、タイ
マーがカウントアツプする事に相当する。その後の″抜
出し″は、排水に相当し、″洗滌″に対しては、洗濯槽
のシャワーリングによる洗滌であり。

″乾燥″に対しては、脱水槽での脱水に相当する。

以上の様に計算機によるシーケンス制御は、全自動洗濯
機のプログラムに置き換えて説明できる。

第２図は、バッチプロセスの制御と全自動洗濯機の相似
性を表わしている。

第３図は、従来のシーケンス実行手段の構成を示す。

全体は、″原料仕込み″（汚れ物投入）、パ副原料仕込
み″（水の注入）等々、定められた手順通りに行ない、
工程毎の単位シーケンス制御手段（以下Ｕ　Ｓ　：　Ｕ
ｎｉｔ　５ｅｑｕｅｎｃｅと呼ぶ）と単位シーケンスを
どの様にどの順で動作させるかを指示する全体シーケン
ス実行手段（以下Ｍ　Ｓ　：　ＭａｓｔｅｒＳｅｑｕｅ
ｎｃｅと呼ぶ）に階層化されている。

ＭＳの役割りは、近年の製品多様化に対応して多品種化
制御を実現すべくとられた考えであり、制御情報として
の制御順序、パラメーターを品種毎に持たせである。多
品種化の制御には、品種対応で量、時間等の値を変える
事で（パラメーターの変更）目的とする品種を製造する
方法−例えば、洗濯機の例で、製品は洗濯機と言えるの
で、洗う物が下着、靴下、セーター等々に応じて水の量
、石鹸の量、撹拌時間を変えて行なう。

もう一つは、制御する手順を変える（ＵＳの実行順を変
える）事で品種を製造する手段−例えば、セーターを洗
う時は一旦石鹸水にある時間浸しておきその後、撹拌す
る事で汚れが良く落ちる。このように２つの方法が必要
である。これらＵＳに与えるパラメーターと、ＵＳを実
行する順序をどの様に品種対応で行なうかをＭＳが担当
する。この様にＭＳ、ＵＳを階層化する事により、ＵＳ
の制御内容を変えずＭＳの制御内容を変える事により多
品種化に対応する様になっている。

又ＭＳは、前述の手順に従ったＵＳに起動だけではなく
停止要求、異常時のＵＳに対する停止要求、ＵＳ起動時
の起動して良いか否かの条件チエツク、ＵＳが動作完了
したか否かの状態チエツク等も行なっている。

第４図は、このＭＳ実行部の処理フローを示す。

本ＭＳは定期的に（例えば１秒毎）スケジューラ−より
起動されており、ステップ１０では、初期起動か否か判
定し、初期起動ならば次のステップ２０で要求のあった
品種の先頭工程の制御情報を取出し、その工程でのパラ
メーター、ＵＳを取出し、ＵＳに起動をかける。初期起
動でなければ、ステップ２０の処理は実行せずステップ
３０に進む。

ステップ３０ではこれから制御しようとする缶が待ち状
態（−時停止）か否かチエ°ツクし、ＹＥＳならステッ
プ１００でリスタート要求がなされたかチエツクし、要
求されていなければＥＮＤで、要求されていたらステッ
プ１１０の待ち状態を解除し実行中にしてステップ４０
に戻る。

ステップ４０では、実行中の工程が完了したか否かをチ
エツクし、（具体的には起動したＵＳが完了したか否か
をチエツク）完了していたらステップ５０で最終工程か
をチエツクし、ＹＥＳならステップ１４０に、Ｎｏなら
次の工程を実行すべくステップ６０に進み１次工程用情
報である起動すべきＵＳ名、それに与えるパラメーター
を取出す。

ステップ７０では、次工程に対応したＵＳパラメーター
を渡しＵＳを起動し、ステップ８０にいき工程Ｎｏをプ
ラス１にしておく。ステップ４０では、工程が完了でき
ない場合、つまり起動されたＵＳが実行中で未完了の時
は、ステップ１２０で停止要求のチエツクし、要求があ
ればステップ１３０で実行中にＵＳに対し停止要求を出
し、ステップ１４０で実行中状態を待ち状態にする。

この様に各品種毎（靴下、下着・・・）に定められた手
順をＭＳは工程毎に起動すべきＵＳ、そのパラメーター
を取出しＵＳを起動しＵＳが完了したら次の工程でのＵ
Ｓを起動する事を順次繰返し実行する事で所定の一連の
制御を遂行する。

又、以上の自動運転に外し、制御対象機器を個々に手動
で操作することも行なわれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

制御の自動化レベルは、単位シーケンス毎に運転する手
動運転と単位シーケンスをあらかじめ決められた手順に
沿って順次運転する自動運転に大別できる。

自動運転を行なうには、制御プログラムが揃っている必
要があり、つまりプログラミングされた通りに制御する
のが自動運転である。一方手動はこのプログラムがなく
オペレーターの意志で運転する。両者を比較するに、手
動はオペレージ目ンミスの要因が増える。その欠点を補
なうために自動運転がある。一方、手動は融通性が大き
いが、自動は定められた手順以外の手順に対する融通性
がない、特に予定外、予想外の制御、トラブル時の処置
等プログラムに組込まれていないケースの状況になった
場合、自動での対応は鶏しく、手動での運転になってし
まう。

本発明の目的は、単位シーケンスをあらかじめ決められ
た手順に沿って順次運転する自動運転と単位シーケンス
毎に個々に運転を行なう手動運転とのそれぞれのメリッ
トを活かした。つまり、オペレーションミスのない安定
した、かつ安全な自動運転に、予定外又は予想外の運転
に対し柔軟に対応できる手動運転を追加し、融通性の高
い運転ができるシーケンス制御装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、運転制御データと運転操作信号とを入力す
る運転データ入力手段と、該運転制御データと該運転操
作信号とに基づき所定のシーケンスに従って第１運転指
令を出力する全体シーケンス実行手段と、所定のシーケ
ンスを行なう工程毎に設けられ前記第１運転指令と第１
プロセス信号とを入力し該第１運転指令が自己のシーケ
ンスに対する制御信号であることを判断し前記第１プロ
セス信号に基づき第１制御信号を出力する単位シーケン
ス制御手段と、制御対象からの第２プロセス信号を人力
し前記第１プロセス信号を出力すると共に前記第１制御
信号を入力し前記制御対象に第２制御信号を出力する入
出力手段と、を備えたシーケンス制御装置において、前
記運転データ入力手段から入力された前記単位シーケン
ス制御手段の内の所望の制御手段を駆動させる運転制御
データと運転操作信号とに基づき第２運転指令を出力す
る単位シーケンス実行手段を設けたシーケンス制御装置
により、達成される。また、前記第１運転指令を自動運
転指令とし、前記第２運転指令を手動運転指令としても
よい。

〔作用〕

運転データ手段より運転制御データと運転操作信号とを
入力し、この入力した運転制御データと運転操作信号と
に基づいて、全体シーケンス実行手段により所定のシー
ケンスに従って単位シーケンス制御手段を順次駆動する
第１運転指令を出力し、この第１運転指令と第１プロセ
ス信号とを入力して、所定のシーケンスを行なう工程毎
に設けられた単位シーケンス制御手段により第１運転指
令が自己のシーケンスに対する制御信号であることを判
断して、第１プロセス信号に基づき第１制御信号を出力
し、入出力手段によりこの第１制御信号を第２制御信号
として制御対象に出力し、この制御対象から入力した第
２プロセス信号を第１プロセス信号として前記単位シー
ケンス制御手段に出力するシーケンス制御装置において
、単位シーケンス実行手段は前記運転データ入力手段か
ら入力された運転制御データと運転操作信号とに基づき
前記単位シーケンス制御手段の内の所望の制御手段を駆
動させる第２運転指令を出力する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の一実施例で全体機能構成図を示す。

全体は（ａ）〜（ｆ）の６つから構成されており、（ａ
）はプロセスの信号を取込み出力する装置（入出力手段
）で、（ｆ）は計算機等制御装置であり、（ｂ）〜（ｄ
）にて構成されている。

（ｂ）は単位シーケンス制御手段（Ｕ　Ｓ　）であり、
単位シーケンスとは、仕込み（弁を開はポンプを起動し
、流量測定し所定量に達したらポンプを停止し、弁を閉
にする。例えば洗濯機では蛇口を開にし、水があるレベ
ルに達したら蛇口を閉じる）。

撹拌２等々の単位毎のシーケンスであり、（ｂ）はこれ
ら単位シーケンスを実行制御する機能を有する手段（単
位シーケンス制御手段）である。

（ｃ）のＭＳは、１バッチ全体のシーケンスを実行する
手段（全体シーケンス実行手段）で、１バッチ全体を実
行するための制御順序（工程Ｎ。

と（ｂ）のどのＵＳを実行するか）と必要なパラメータ
ーの制御情報を品種（製品）毎に有している。（ｃ）の
ＭＳはこれらの情報を参照し工程Ｎｏ１から順次、工程
Ｎｏに対応する実行すべきＵＳに対しパラメーターを渡
し起動していき、最終工程まで実行させる機能を有する
手段である。

（ｄ）のＭＳは、（ｃ）のＭＳと同じ機能を有するが、
制御情報には情報が定まってなく白紙の状態にあり、外
部から情報が与えられる様になっており、単位シーケン
ス毎に個々に実行させる単位シーケンス実行手段である
。

又、制御情報は品種（製品）の概念はない。

（ｃ）及び（ｄ）は、常時スケジューラ−又はタイマー
より一定周期で（例えば１秒）起動されている。

（ｅ）の操作装置（運転データ入力手段）は。

（Ｃ）〜（ｄ）の各シーケンスとオペレーターとの間を
対話で結ぶ手段を有する装置であり（例えば操作卓、操
作盤、キーボード、ＣＲＴ等々である）オペレーターの
操作により（Ｃ）、（ｄ）に対し指令（運転制御データ
、運転操作信号）を与える（例えば割込み信号等）機能
を有する。

通常の運転は、操作装置より（ｃ）のＭＳに対して初期
起動要求をオペレーターが行なう（ルート■）。

（ｃ）のＭＳは、運転指令（第１運転指令）を出力し、
第４図のステップ１０．２０で先頭工程のＵＳを起動（
ルート■）、起動されたＵＳは、単位シーケンスの制御
を開始し、必要に応じプロセスからの信号（第１プロセ
ス信号）を取込み（ルート■）判断、処理し制御信号（
第１制御信号）をプロセスへ出力（ルート■）して制御
を行なう。ＵＳでの制御処理が完了すると、（ｃ）のＭ
Ｓは、完了した事を知り、第４図ステップ１０゜３０．
４０．６０〜８ｏのルートでの次の工程の制御情報を取
出し、パラメーターを渡しＵＳを起動（ルート■）する
。この様に次々と工程を進め、最終工程になるまで実行
する。

実行中プロセスが異常になったりした時にプロセスを一
時停止させる時は、オペレーターが（ｅ）の操作装置よ
り、停止要求（運転操作信号）を出す（ルート■）事に
より（ｃ）のＭＳは、第４図のステップ１０，３０，４
０，１２０，１３０゜１４０のルートで実行中のＵＳに
対し停止要求（第１運転指令）を出す（ルート■）と共
に待ちの状態（再開、初期起動を待つ）になる。この状
態の解除は（ｅ）の操作装置より再開指令（運転操作信
号）を出す事により（ルート■）、（ｃ）のＭＳは第４
図のステップ１０，３０，１００゜１１０．４０．ｌ　
２０．ＥＮＤ（７）／Ｌ／−１４’待チ状態を解除し実
行中状態にして停止しているｔＪ　Ｓに対し再開指示（
第１運転指令）を出す（ルート■）。

以上は、予め品種毎（製品毎）に定められた手順で制御
する動作の説明であるが、実プラントの制御には定めら
れた手段以外で予想外、予定外の制御を必要とする場合
が出てくる。つまりあらゆる状況に対して１００％完全
な自動運転を全て予め手順として定めておく事は程んど
不可能であると言える。

例えば、定められた手順外の特殊な品種（製品）を生産
しなければならないプラントに異常が発生し、それをリ
カバリーするには特別な運転をしなければならない時な
どが考えられる。洗濯機の例では洗濯中に汚れの落ち具
合を見たら良くないので、少し石鹸を追加投入する等の
類いである。

これら予定外の制御が必要な場合、オペレーターは（ｅ
）の操作装置より（ｄ）のＭＳに対し１工程分の制御情
報である起動したいＵＳ名とそのパラメーターをセット
しくルート■）、次に（ｄ）のＭＳに対し起動要求（ル
ート［相］）を出すと共に、実行中の（ｃ）のＭＳに対
しては停止要求を出す（これは（Ｑ）のＭＳに対し停止
要求を（ｅ）より事前に要求しておいても結果は同じ）
。

これにより（Ｑ）と同じ機能を持つ（ｄ）のＭＳは、第
３図のステップ１０．２０のルートで、ルート■で設定
されたＵＳを起動する（ルート■）事となる。以降は（
ｃ）のＭＳの時、同様にルート■、■でプロセスの入出
力を行ない起動されたＵＳは制御を遂行する。

ＵＳの完了後、続いて他の予定外シーケンスを実行した
い時は同様にルート■〜０で行なえば良い。他に予定外
シーケンスがない時は停止して待ち状態にある（０）の
ＭＳを、再開（ルート■）させて制御を続行させる。

以上、説明したように自動運転中に予定外の運転を行な
う場合は、オペレーターはまず実行中のＵＳ（単位シー
ケンス）に対し、停止指示を行ない′待ち状態″にする
。この目的は、プラントを安全に運転するため、−旦停
止させ安全状態にする事にある。

プラントが停止し′待ちの状態″の時、オペレーターが
任意のＵＳとそのパラメーターを指示して当該ＵＳを起
動する。起動されたＵＳが実行完了後、−旦中断してい
た自動シーケンスの続きをオペレーターのりスタート指
令（待ち状態の解除）で再開する。

この様にして、予定外シーケンスを自動運転中に任意に
実行する。

以上、本実施例によれば以下の効果がある。

１）例外処理も含め全手順を予め定めておかなくても良
い。従って全品種（製品）に対する制御手順を組込まな
くても基本パターンの品種（製品）に対してのみ定めて
おけば応用で色々な品種（製品）の制御が可能である。

２）試作品（製品）の運転への対応が容易である。

３）トラブル時の特殊な運転に柔軟に対応可能である。

４）ＵＳ　単独でのテストが容易である。

従って全シーケンスが完成してなくとも各ＵＳ毎にテス
トを独立して行なえるため、シーケンスの作成、テスト
効率が向上する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

運転データ入出力手段から入力された単位シーケンス制
御手段の内の所望の制御手段を駆動させる運転制御デー
タと運転操作信号とに基づいて、単位シーケンス実行手
段により第２運転指令を出力し、この第２運転指令に基
づいて対応する単位シーケンス制御手段を実行すること
により、手動運転にて所望の単位シーケンスを直接運転
することができ、自動運転以外に１例外処理やシステム
のトラブル等に対し、柔軟に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全構成を示す図、第２図は
バッチプロセスの制御手順と洗濯機の制御手順を示す図
、第３図は従来方式のシーケンス実行手段の手順を示す
図、第４図は全体シーケンス実行手段のフロー図である
。 （ｂ）・・・単位シーケンス制御手段、（Ｃ）・・・全
体シーケンス実行手段、（ｄ）・・・単位シーケンス実
行手段、（ｅ）・・・操作装置、（ｆ）・・・制御装置
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、運転制御データと運転操作信号とを入力する運転デ
   ータ入力手段と、該運転制御データと該運転操作信号と
   に基づき所定のシーケンスに従って第１運転指令を出力
   する全体シーケンス実行手段と、所定のシーケンスを行
   なう工程毎に設けられ前記第１運転指令と第１プロセス
   信号とを入力し該第１運転指令が自己のシーケンスに対
   する制御信号であることを判断し前記第１プロセス信号
   に基づき第１制御信号を出力する単位シーケンス制御手
   段と、制御対象からの第２プロセス信号を入力し前記第
   １プロセス信号を出力すると共に前記第１制御信号を入
   力し前記制御対象に第２制御信号を出力する入出力手段
   と、を備えたシーケンス制御装置において、前記運転デ
   ータ入力手段から入力された前記単位シーケンス制御手
   段の内の所望の制御手段を駆動させる運転制御データと
   運転操作信号とに基づき第２運転指令を出力する単位シ
   ーケンス実行手段を設けたことを特徴とするシーケンス
   制御装置。 ２、前記第１運転指令が自動運転指令で、前記第２運転
   指令が手動運転指令であることを特徴とする請求項１記
   載のシーケンス制御装置。