JPH07120171B2 - シーケンス制御装置 - Google Patents

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ONし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
カウントアッ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）、“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US:Unit Sequnc
e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MS:Mas
ter Sequence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てある。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，異常時に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ェック,USが動作完了したか否か
の状態チェッ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）スケジューラーより起動されて
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
（一時停止）か否かチェックし、YESならステップ100で
リスタート要求がなされたかチェックし、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ェ
ックし、（具体的には起動したUSが完了したか否かをチ
ェック）完了していたらステップ50で最終工程かをチェ
ックし、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、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12
0で停止要求のチェックし、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U
Sを起動しUSが完了したら次の工程でのUS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、以上の自動運転に対し、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
動はオペレーショ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、自動での対応は難しく、手動での運転になってし
まう。なお、特開昭61−180307号公報に記載されている
ように、各ステップの処理に対して、自動または手動に
よる指令を予め定めたり、特開昭62−89108号公報に記
載されているように、自動運転用プログラムと手動運転
用プログラムを別々のメモリに格納し、自動運転用プロ
グラムを書き替えるときでも、手動運転用プログラムを
使用できるようにしたり、あるいは実開昭63−27906号
公報に記載されているように、無人搬送車単独でも手動
操作ができるようにしたりする構成を採用することも考
えられるが、これらの技術を採用しても、予定外、予想
外の運転に対処することはできない。

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〕

上記目的は達成するために、本発明は、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、運
転データ入力手段の入力による運転制御データと運転操
作信号とに基づいて複数の工程を含むシーケンス全体の
処理に関する制御を実行して自動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
程毎に設けられて前記自動運転指令に応答してこの自動
運転指令が自己のシーケンスに対する指令であると判断
したときに第１プロセス信号に基づいて第１制御信号を
出力する複数の単位シーケンス制御手段と、制御対象か
ら第２プロセス信号を入力して前記第１プロセス信号を
出力すると共に前記第１制御信号を入力して前記制御対
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、前記複数の単位シーケンス
制御手段のうち特定の単位シーケンス制御手段に設定外
の処理を実行させるための手動運転指令を出力する手動
運転指令出力手段と、前記手動運転指令に応答して前記
手動運転指令に伴う処理が終了するまで実行中の単位シ
ーケンス制御手段に対して前記自動運転指令に基づいた
制御を停止させる自動運転停止手段と、前記自動運転停
止手段により単位シーケンス制御手段の自動運転が停止
された後前記手動運転指令で指定された特定の単位シー
ケンス制御手段に対してのみ手動運転指令に従ったシー
ケンス制御の実行を指令する単位シーケンス実行手段と
を設けたことを特徴とするシーケンス制御装置を構成し
たものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、全体シーケンス実行手段からの
自動運転指令に応答して指定の単位シーケンス制御手段
により所定のシーケンスが実行されているときに、設定
外の処理として、例えば、自動運転中に予定外の運転が
必要となったときには、複数の単位シーケンス制御手段
のうち特定の単位シーケンス制御手段に対して、設定外
の処理を実行させるための手動運転指令を出力し、且つ
実行中の単位シーケンス制御手段に対しては手動運転指
令に伴う処理が終了するまで自動運転指令に基づいた制
御を停止させ、その後特定の単位シーケンス制御手段に
よるシーケンス制御を実行させるようにしたため、単位
シーケンス制御手段による自動運転が実行されていると
きに、設定外の処理が必要となったときは、設定外の処
理を特定の単位シーケンス制御手段に実行させることが
でき、融通性の高い運転ができる。

〔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（US）であり、単位シ
ーケンスとは、仕込み（弁を開けポンプを起動し、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，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
するための制御手段（工程No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、常時スケジューラー又はタイマー
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（自動運転指令としての第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MSは、完了した事を知り、第４図ステップ10,3
0,40,60〜80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10,30,40,120,13
0,140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10,30,100,11
0,40,120,ENDのルートで待ち状態を解除し実行中状態に
して停止しているUSに対し再開指示（第１運転指令）を
出す（ルト）。

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。

これら設定外の処理として、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（ルート）、次に（ｄ）のMSに
対し起動要求（ルート）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（ｃ）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（ｃ）と同じ機能を持つ（ｄ）のMSは、第４
図のステップ10,20のルートで、ルートで設定されたU
S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。即ち、全体シーケンス
実行手段MSからの自動運転指令に応答して指定の単位シ
ーケンス制御手段により所定のシーケンスが実行されて
いるときに、設定外の処理として、例えば、自動運転中
に予定外の運転が必要となったときには、複数の単位シ
ーケンス制御手段のうち特定の単位シーケンス制御手段
に対して、設定外の処理を実行させるための手動運転指
令（US名、パラメータ）を出力し、且つ実行中の単位シ
ーケンス制御手段に対しては手動運転指令に伴う処理が
終了するまで自動運転指令に基づいた制御を停止させ、
その後特定の単位シーケンス制御手段によるシーケンス
制御を実行させるようにしている。この場合、（ｅ）の
操作装置は手動運転指令出力手段を構成し、さらに、
（ｃ）の全体シーケンス実行手段と共に、自動運転停止
手段を構成することになる。

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〜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（ｃ）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、一旦停止
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、一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リスタート指令（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、自動運転中に、設定外の処理を手動運転で実
行するようにしたため、融通性の高い運転を行うことが
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 実 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 倉恒 匡輔 大阪府大阪市北区中之島３丁目２番４号 鐘淵化学工業株式会社内 (72)発明者 村山 彰男 大阪府大阪市北区中之島３丁目２番４号 鐘淵化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−180307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89108（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−27906（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、運転データ入力手段の入力に
   よる運転制御データと運転操作信号とに基づいて複数の
   工程を含むシーケンス全体の処理に関する制御を実行し
   て自動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て前記自動
   運転指令に応答してこの自動運転指令が自己のシーケン
   スに対する指令であると判断したときに第１プロセス信
   号に基づいて第１制御信号を出力する複数の単位シーケ
   ンス制御手段と、制御対象から第２プロセス信号を入力
   して前記第１プロセス信号を出力すると共に前記第１制
   御信号を入力して前記制御対象に第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、前記複数の単位シーケンス制御手段のうち特定の単
   位シーケンス制御手段に設定外の処理を実行させるため
   の手動運転指令を出力する手動運転指令出力手段と、前
   記手動運転指令に応答して前記手動運転指令に伴う処理
   が終了するまで実行中の単位シーケンス制御手段に対し
   て前記自動運転指令に基づいた制御を停止させる自動運
   転停止手段と、前記自動運転停止手段により単位シーケ
   ンス制御手段の自動運転が停止された後前記手動運転指
   令で指定された特定の単位シーケンス制御手段に対して
   のみ手動運転指令に従ったシーケンス制御の実行を指令
   する単位シーケンス実行手段とを設けたことを特徴とす
   るシーケンス制御装置。