JPH0810403B2 - エンジニアリング方法 - 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、特にバッチプロセスのエンジ
ニアリングを行うエンジニアリング方法に関し、さらに
詳しくは、プロセスのプラントの設計，エンジニアリン
グ業務をCRTのような表示手段とキーボードのようなデ
ータ入力手段を用いて効率的に行えるようにしたエンジ
ニアリング方法に関する。

〈従来の技術〉 一般に、多品種少量生産のバッチプロセスは、繁雑な
工程の組み替え、品種の切り替えなどの特徴を持つた
め、銘柄管理機能を持ったバッチ制御システムが必要に
なる。そして、これに伴い、バッチプロセスのエンジニ
アリング作業は、バッチプラントやバッチプロセスの変
更に対して、柔軟かつ容易に追従できなければならな
い。

第13図は、従来のこの種のエンジニアリング手法の一
例を示すフローチャートである。

従来は、はじめにシステム定数を定義した後、使用す
るユニット（機器、計器）を決定する。ここでは、バッ
チプロセスの装置・設備に付随する機器・計器のタグ名
は、初期段階では未だ決まらないケースが多いので、使
用する機器と計器とを仮に決定する。続いて、バッチシ
ーケンス1,2,…を順次作成し、ディバックをしたあとそ
の結果に基づき、機器・計器の変更、ユニットの変更を
行い、再びステップ２〜ステップ５を繰り返す作業を行
う。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様名なエンジニアリング作業は、
使用する計器や機器を僅かに変更する場合であっても、
すべて別々のシーケンスロジックを組まなければならな
いという煩わしさがある。

本発明は、この様な点に鑑みてなされたもので、その
目的は、バッチシーケンスのエンジニアリングを初期段
階から可能とすると共に、後戻り工数を最小として効率
の良いエンジニアリングを行える方法を提供することに
ある。

〈課題を解決するための手段〉 第１図は、本発明の方法を示す基本的なフローチャー
トである。

本発明においては、次のようなステップによりエンジ
ニアリング作業を行う。すなわち、はじめにプロセス・
プラント内に存在する似通った装置についてグループ化
する（ステップ１）。続いて、将来付加されるかもしれ
ない機器・計器を包含すると共にこれらの機器・計器に
は汎用名を付けた仮想的なユニットモデルを作成する
（ステップ２）。

次に、この仮想的なユニットモデルに基づきシーケン
スロジック（単位シーケスあるいは工程管理シーケン
ス）の作成を行う（ステップ３）。

次にデバッグを行う（ステップ４）、実ユニットの定
義を行い（ステップ５）、作成されたシーケンスロジッ
クを実ユニットへ割付ける（ステップ６）。

〈作用〉 ユニットモデルの導入により、シーケンスが実行され
るユニットおよびそのユニットに付随する機器・計器お
よびそのタグナンバが決まらなくとも、コーデング・デ
ィバグは、機器・計器の汎用名のままで行うことが可能
となる。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図は、本発明の方法によりエンジニアリングされ
たバッチ制御を行うシステムの構成概念図である。図に
おいて１はオペレータステーションで、CRTのような表
示手段11、キーボードのようなデータ入力手段12を備え
ている。２は本発明の方法に従ってバッチ制御のための
エンジニアリング作業が行われるエンジニアリングステ
ーションで、表示手段及びデータ入力手段を備えてお
り、ここで生産設備や生産計画にあわせたシーケンスロ
ジックが作成される。３はプロセス４につながる制御ス
テーションで、エンジニアリングステーション２で作成
されたシーケンスロジック（プログラム）がダウン・ロ
ードされる。

エンジニアリング作業において考慮される生産設備
は、それらの基本操作要素である機器や計器に分解する
ことができ、これらを操作・監視の運転形態に合わせ
て、ひとまとまりの装置（これをユニット計器と称す
る）として扱う。

これにより、制御ステーション３では、機器や計器に
対しては、一つまたは複数個のスイッチ計器や電動機計
器等の内部計器が対応し、装置は前述したユニット計器
が対応することになる。

ユニット計器は、プロセス制御およびオペレータとの
インターフェイスとなり、バッチ制御の基本となるもの
で、装置を制御操作する手順（プログラム）とそのパラ
メータ、ユニットの状態を示すデータなどで構成され
る。そして、各ユニット計器は、汎用名（一般名）であ
るユニット名が用いられて識別される。

第３図は、バッチ制御の概念図で、ここでは反応釜の
制御を行う場合を例示する。前記したユニット計器の制
御機能は、第４図に示すように、単位シーケンスと、工
程管理シーケンスの階層構造で作られる。

第３図は示す反応釜の制御において、ユニット内で行
われる一連のまとまった基本動作、例えば加熱とか仕込
みとかのシーケンス制御を規定するのを単位シーケンス
と呼び、これらの単位シーケンスを起動し、単位シーケ
ンスの実行順序を制御するのが工程管理シーケンスとな
っている。

すなわち、チャージA,チャージＢは、バルブV1,V2に
より原料を一定のレベルまで注入するシーケンス制御を
規定している。また、ミキシングは、一定時間原料を攪
拌するシーケスを規定し、ディスチャージは、すべての
攪拌済みの半製品を払い出すシーケンスを規定してい
る。

工程管理シーケスは、これらの単位シーケンスをチャ
ージA,チャージB,ミキシング，ディスチャージの順で起
動してユニット全体でのシーケンスを規定している。

第５図は、ユニット計器に関連するデータを示す概念
図である。

仕込み設定値とか加熱温度勾配等のデータは、単位シ
ーケンスに対応して定義されたバッチデータと、例えば
釜内温度とかジャケット温度のように装置に固有なプロ
セスデータで、ユニットに対応して定義されたユニット
計器データと、生産される製品の品種、ロットなどの製
品を管理するためのバッチ管理情報があり、これらの各
データはいずれも、エンジニアリングステーションが持
つ設定画面を用いて参照、変更することができる。

実プロセスでは、制御対象を複数のユニットに分解す
ると、似たような装置群に分けることができ、同じよう
な制御が行える。

本発明のエンジニアリング方法は、はじめに、プロセ
スプラント内に存在するこのような似かよった装置（ユ
ニット）をグループ化してまとめ、一つの仮想的なユニ
ットモデルを定義（設計）する。

第６図は、仮想的なユニットモデルを設計するための
定義画面の一例を示す図である。

ユニットモデルは、同じ機能を持つユニット間の相違
や予備の機器・計器を吸収・包含したモデルであり、ユ
ニットに付随する機器・計器の名前を実際のダグナンバ
ーではなく、汎用名で定義するようになっている。

したがって、エンジニアは、実ユニットを構成するタ
グナンバーが決まっていなくとも、このユニットモデル
の汎用名を使ってシーケンスロジックを作成することが
できる。

第７図は、想定される実ユニットから定義したユニッ
トモデルの一例を示す図である。

定義されるユニットモデルは、個々のユニットに付随
している、あるいは将来付加されるかも知れない機器や
計器を含む幾つかの想定される実ユニット（図に示すよ
うに実ユニットU1〜U3を包含する）を包含するようにし
て作成される。そして、ここで使用される機器（バル
ブ，攪拌器）や計器（レベル計）等の名前は、例えばバ
ルブはVALVE1〜VALVE3、攪拌器はMOTORといったように
汎用名を用いてあり、工程管理シーケンスや単位シーケ
ンスは、この名前を使ってユニットモデルを参照しなが
ら作成する。

これにより、工程管理シーケンスや単位シーケンスの
プログラムの再利用や実装置が決まる前の段階でシーケ
ンスロジックの作成が可能となる。

第８図は、エンジニアリングステーションにおいて、
単位シーケンスロジックの作成画面の一例を示す図であ
る。

「仕込み」，「混合」，「加熱」といった単位シーケ
ンスは、手続き型言語SEBOL（Sequence and Batch Orie
nted Language）で記述される。

この記述環境としてSEBOLエディタが用意されてい
る。SEBOLエディタは、世の中で普及しているviエディ
タ（米国AT＆Ｔ社で開発されたオペレーティングシステ
ムであるUNIXのスクリーンエディタ）のサブセットであ
り、使用にあたって直ぐに馴染めるようになっている。

この図では、一定時間原料を攪拌する「混合」（mixi
ng）のシーケンス制御を規定している。

第９図は、エンジニアリングステーションにおいて、
工程管理シーケンスロジックの作成画面の一例を示して
いる。

工程管理シーケンスロジックは、単位シーケンスをど
の様な順序で起動し、ユニット全体でのシーケンス制御
を規定するものであって、現在、IEC（SC65A/WG6）で規
格化が進められているSFC（Sequential Function Char
t）エディタをツールとして記述されている。

このSFCエディタは、各単位シーケンス（INIT,CHARG
E,HEAT,MIXINGなど）が条件T1,T2,T3…などにより結合
させて全体のシーケンスが記述されている。

このように、単位シーケンス（SEBOLで記述）や工程
管理シーケンス（SFCで記述）は、いずれも参照する機
器・計器を全てユニットモデルの汎用名を使って作成さ
れ、またデバックが行われるもので、実在するタグナン
バーなどのデータから独立しているために、これらのタ
グナンバーが決まっていない時点からシーケンスロジッ
クを作成することができる。

また、タグナンバーが異なっていても、同じモデルに
依存するユニットであれば、制御ロジックを共用化する
こともでき、開発工数、メモリの削減が可能となる。

また、タグナンバーの変更時に、制御ロジックを変更
する必要がない等の効果がある。

ディバック完了後は、それぞれの実ユニットで使う機
器・計器のタグナンバを汎用名と対応付ける作業が必要
になる。この作業は、機器・計器の名前が完了に決まる
エンジニアリングの最終段階で行われるもので、ユニッ
ト定義と呼ぶ。

第10図は、エンジニアリングステーションにおいて、
このユニット定義を行うためのユニット定義ビルダ画面
の一例を示す図である。

例えば、汎用名で記述されている現在流量を示す計器
名PFLOWは、実ユニットにあわせて計器名は「BSETU」、
タグナンバーは「FIC-512J」のように順次定義を行う。

第11図は、実ユニットとユニットモデルとの関係を第
12図に示すように関係付けたとき、ユニット割付けの概
念図である。

実在するユニットR200〜R800のモデルとしてのRMODEL
が定義された場合、モデルRMODELを参照して作成された
工程管理シーケンス、単位シーケンスにはR200〜800の
いずれかの一つとユニット割付けにより対応付けられ
る。

すなわち、ユニットR200において、汎用名バルブを示
すV1は、タグナンバーV201に、V2はタグナンバーV202に
割り付けられ、また、汎用名で記述されたif（V1…）な
るプログラムは、if（V201…）といったように実在する
モデルのタグナンバーを用いた形に対応付けられる。

〈発明の効果〉 従来、バッチシーケンスは、シーケンスが実行される
ユニット及びそのユニットに付随する機器・計器及びそ
のタグナンバーが決まらないと、コーディングまたはプ
ログラミングできなかった。

しかし、ユニット及び機器・計器は実運転の直前まで
決まらないこともあり、試運転時に変更されることも少
なくない。変更が生じるとコーディングやプログラミン
グをやり直さなければならないという後戻り工数が生じ
ていた。

本発明によれば、コーディング・デバッグが機器・計
器の汎用名のままで行うことができるもので、ユニット
に付随する機器・計器が決定される前からエンジニアリ
ング作業を行うことができる。

また、ユニット割付けによる機器や計器の変更に対し
てその後戻り工数を最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示す基本的なフローチャート、
第２図は本発明の方法によりエンジニアリングされたバ
ッチ制御を行うシステムの構成概念図、第３図はバッチ
制御の一つである反応釜制御の概念図、第４図はユニッ
ト計器の制御機能を示す概念図、第５図はユニット計器
に関連するデータを示す概念図、第６図は仮想的なユニ
ットモデルを設計するための定義画面の一例を示す図、 第７図は想定される実ユニットから定義したユニットモ
デルの一例を示す図、第８図はエンジニアリングステー
ションにおいて単位シーケンスロジックの作成画面の一
例を示す図、第９図はエンジニアリングステーションに
おいて工程管理シーケンスロジックの作成画面の一例を
示す図、第10図はエンジニアリングステーションにおい
てこのユニット定義を行うためのユニット定義ビルダ画
面の一例を示す図、第11図は実ユニットとユニットモデ
ルとの関係を第12図に示すように関係付けたときのユニ
ット割付けの概念図、第13図は従来のエンジニアリング
手法の一例を示すフローチャートである。 １……オペレータステーション、11……表示手段、12…
…データ入力手段 ２……エンジニアリングステーション ３……制御ステーション ４……プロセス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の（ａ）〜（ｆ）の各工程を経て行われ
   るエンジニアリング方法。 （ａ） プロセス・プラント内に存在する似通った装置
   についてグループ化する。 （ｂ） 将来付加されるかもしれない機器・計器を包含
   すると共にこれらの機器・計器には汎用名を付けた仮想
   的なユニットモデルを作成する。 （ｃ） この仮想的なユニットモデルに基づきシーケン
   スロジック（単位シーケスあるいは工程管理シーケン
   ス）の作成を行う。 （ｄ） デバッグを行う。 （ｅ） 実ユニットの定義を行う。 （ｆ） 作成されたシーケンスロジックを実ユニットへ
   割付ける。