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2.CATOX-5000M フィールド・ステーション(FDS)

2.1 概要

フィールド・ステーション(FDS)は、変換器、演算器、調節器などの機能を持ちフィードバック制御やシーケンス制御を行う制御ステーションです。制御の中核をなす部分です。

2.2 CATOX-5000M 構成

フィールド・ステーション(FDS)は、システムに最大16ステーションまで拡張が可能です。FDSは、主として制御演算を行う、制御ユニット(FCU52M03)、実際に入出力を行う、入出力モジュール(IOU52M)およびそれらを接続する入出力通信バスにより構成しています。

IOU52MはDINレールまたは壁、ラック取り付けとなっております。IOU52Mは最大8ユニットまで接続が可能でありユニットには用途に応じ各種の入出力カードを8枚まで挿入することができます。 FDS構成を図 2に示します。

図 2フィールド・ステーション構成図(冗長化例)
 図 2フィールド・ステーション構成図(冗長化例)

2.3 入出力ユニット(IOU52M)

プロセスとの信号入出力機能をつかさどる部分です。

IOU52Mの詳細についてはこちらを御覧下さい。

2.4 フィードバック制御機能 (ソフトウェア)

フィードバック制御機能は、従来の調節計、指示計、演算器に相当する機能をソフトウエア的に実現するもので、“内部計器”と呼びます。
内部計器はFDS1台あたり256ループまで作成することができます。
これらを処理するスキャン周期、制御周期ともに1秒です。
内部計器には図4に示す種類のものがあります。

図 4  内部計器一覧
種類型名名称
入力指示計 N5PV 入力指示計
N5PV_D 偏差警報付き入力指示計
PID調節計 N5DC_D5 基本型調節計、En型調節計
ギャップPID調節計
偏差二乗調節計
ON-OFF調節計 N5DC_C2 2位置式ON-OFF調節計
N5DC_C3 3位置式ON-OFF調節計
N5DC_C5 時間比例ON-OFF調節計
手動操作器 N5ML 手動操作器
N5ML_PV 入力指示付き手動操作器
切替スイッチ N5SW33 2回路3接点切替スイッチ
定量設定器 N5BS_C2 定量設定器
プログラム設定器 N5PG プログラム設定器
バッチデータ設定器 N5BD_S 単精度バッチデータ設定器
N5BD_D 倍精度バッチデータ設定器
N5BD_LST リストバッチデータ設定器
比率設定器 N5RS 比率設定器
NRS_X 空燃比制御用比率設定器
信号選択器 N5AS_H オート・ハイセレクタ
N5AS_L オート・ローセレクタ
N5AS_M オート・中間値セレクタ
N5AS_A オート・平均値セレクタ
計重器 N5HKR 計重器
ステーション間通信 N5CM_S 単精度ステーション間通信ユニット
N5CM_D 倍精度ステーション間通信ユニット
コード入出力ユニット N5CD_F コード入出力ユニット
演算ユニット N5AV 移動平均ユニット
N5IA 区間平均ユニット
N5LA むだ時間+一次遅れユニット
N5LC むだ時間保障ユニット

2.5 シーケンス制御機能(ソフトウェア)

シーケンス制御機能は、あらかじめ定められた順序や条件にしたがって制御の各段階を逐次進めていく制御です。シーケンスの制御手順を記述するのはシーケンステーブルが主体となって、プロセスからの接点入出力やフィードバック制御機能からの状態信号を管理することによりこの機能を実現しています。
シーケンステーブルはフィールド・ステーション(FDS)1台あたり256枚作成することが でき、1スキャン(制御周期の1秒)に128枚を動作させることができます。また、その内16枚は高速(制御周期100mSec)でスキャンさせることもできます。
また、オンオフ弁等の操作や監視を行うために、スイッチ計器類を256個/FDS用意しています。

(1)シーケンステーブルの概要

一般にシーケンスをリレー回路(ハードウェア)で組む場合は、リレー、タイマ等の素子とそれらを結ぶ配線で作ります。FDSのシーケンス制御機能で、はリレー、タイマ等に相当するのがシーケンスエレメントで、配線に相当するのがシーケンステーブルです。
このシーケンステーブルはシーケンス制御の内容を思考順に記述できるばかりか記述内容をそのまま仕様書として扱うことができます。また、拡張や変更が容易に行えます。

(2)シーケンステーブルの仕様

シーケンステーブルの大きさは、1枚が図5に示す大きさで、条件側に1~64個、操作側に1~64個の信号(条件側+操作側の合計は64個まで)が記述できます。
ステップとしては32まで作成が可能です。
条件や操作のルールはY(yes)、N(no)で記入して動作を指定します。

図 5  シーケンステーブルの構造
図 5  シーケンステーブルの構造

(3)シーケンスエレメント

シーケンステーブルで使用される条件信号、操作信号はタイマ、カウンタ、接点等のシーケンスエレメントばかりでなく、フィードバック制御計器や演算なども使用可能です。
それぞれの機能概要を図6に示します。

図 6 条件信号
種類機能概要
接点入力、押し釦入力 プロセスからの接点入力、押し釦入力を条件信号とします。
接点出力 プロセスへ出力する接点出力状態を条件信号とします。
内部スイッチ フィールド・ステーション内に用意されているステータスメモリの内容を条件信号とします。
内部タイマ/カウンタ フィールド・ステーション内に用意されているタイマ/カウンタの状態を条件信号とします。
関係式 プロセスデータ、内部計器データ等の大小関係を条件信号とします。
システムデータ フィールド・ステーション内に用意されているデータを条件信号とします。
DDC内部計器 内部計器のステータス、データを条件信号とします。これによりシーケンス制御とフィードバック制御間の連携が図れます。
図 7 操作信号
種類機能概要
接点出力 プロセスへ接点を出力する操作信号です。
内部スイッチ フィールド・ステーション内に用意されているステータスを操作する信号です。
内部タイマ/カウンタ フィールド・ステーション内に用意されているタイマ/カウンタを操作する信号です。スタート、ストップ、一時停止が可能です。
算術演算式 シーケンスに必要な演算などを行わせる操作信号です。
システムデータ フィールド・ステーション内に用意されているデータを操作する信号です。
オペガイド
メッセージ出力
オペレターズ・ステーションへシーケンスによって発生・通知する操作信号です。データ付きで送れます。
シーケンステーブル
制御
他のシーケンステーブルの実行(停止)、停止、ステップ変更行う操作信号です。
DDC内部計器 内部計器のステータス、データを操作する信号です。これによりシーケンス制御とフィードバック制御間の連携が図れます。

2.6 入力モニタ機能(ソフトウェア)

入力モニタ機能は、シーケンステーブルを使うこと無く、指定した入力エレメントに対し所定の チェックを行い、指定した出力を行えます。
本機能は、シーケンスの各エレメント(接点入出力、内部スイッチ、オペガイド・メッセージ)が使用でき、シーケンステーブルと関連しての使用もできます。

2.7 バルブ出力監視機能(ソフトウェア)

オンオフバルブ等への出力に対し、そのバルブが正しく動作したかどうかをバルブからのリミットスイッチ入力を監視し、異常があれば警報出力等を行います。
本機能は、シーケンスの各エレメント(接点入出力、内部スイッチ、オペガイド・メッセージ)を使用でき、シーケンステーブルと関連しての使用もできます

指定により、警報状態が復帰したときには警報出力を自動復帰させることもできます。