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CATOX 5000U-株式会社キャトックス

CATOX 5000U

CATOX5000U制御システムは、操作機器(マンマシンインターフェース)にパソコンを利用した本格的なDCS(分散型制御システム)です。
ユーザーの用途に応じ、ユーザー自身が容易にシステムを構築することができます。

本システムは、多様化、高度化するプロセスの制御に対応でき、連続プロセスを中心としたマス・プロセス設備からバッチを中心とした多品種少量生産設備にいたるまで対応を可能とした総合計装制御システムです。

演算制御部は信頼性の高い専用ハードウエアを使用し、操作部は汎用のパソコンを応用してそれらを高速なネットワークでつなぐことにより、コンパクトで経済性と柔軟性を兼ね備えたフレキシビリティーに富んだシステムとなっています。

CATOX 5000U制御システム

CATOX5000Uシステムには、主に次の特徴があります。

(1)制御部の冗長化が可能。

システムで最も重要な演算制御部の制御ユニットは、二重化することが可能であり、高信頼化することができます。

(2)システム構成の柔軟性とコストパフォーマンスの追求。

操作機器(オペレーターズ・ステーション)は汎用パソコンを利用することにより高性能で安価なシステムであり、最小は1台より最大16台まで拡張可能です。
一方、制御ユニット(フィールド・ステーション)は小型化され、低価格化したばかりでなく、設置面積を節約することができます。

システム規模としては1台(ステーション)から最大16台(ステーション)まで拡張可能で、1ステーションあたりではフィードバック制御は256ループ、デジタル入出力2048点まで収納可能で、シーケンス制御、出力監視機能を標準で装備しています。したがって、どのような設備、プラントに対しても最適なシステム構成が可能です。また拡張も容易にできるシステムです。

(3)従来のCATOXシリーズのソフトウェアを継承可能

更新等の際に従来のCATOXシリーズのソフトウェアをそのままコンバート(移植)する事が可能です。また、それによりシリーズの混在が可能です。(混在可能なシリーズはお問い合わせください)

(4)従来のCATOXシリーズのハードウェアを継承可能

更新や増設等の際に従来のCATOXシリーズとの混在が可能です。

(5)ユーザが開発した、操作性を追求したマン・マシン・インターフェイス

オペレータズ・ステーションはワンタッチで希望する画面を呼び出したり、必要な画面への展開が容易で分かり易く、プラント他の運転を強力にサポートします。

(6)強力なサポートソフトウエア

システム構築からシステム保全に至るまで、パッケージ化されたソフトウエアによりさまざまなエンジニアリング業務を効率的に行うことができます。
また、オペレータズ・ステーション単独でもシステム生成が可能で、さらに生成したシステムの自動ドキュメント化が可能です。

CATOX-5000U システム構成

CATOX5000Uは、フィールド・ステーション(FDS)、 オペレータズ・ステーション(OPS)、システム通信バス、およびそれらの付属品から構成されています。

図1システム概念図
図 1システム概念図

CATOX 5000Uフィールド・ステーション(FDS)

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。

CATOX-5000U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(FCU52U03)、実際に入出力を行う入出力モジュール(IOU52S)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。

入出力モジュールは旧シリーズのNシリーズ及びUシリーズも接続できます。
それにより、旧システムからのバージョンアップを低コストで行う事が可能となります。

IOU52SはDINレールまたは壁、ラック取り付けとなっております。IOU52Sは最大16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
図 2 フィールド・ステーション構成図

入出力ユニット(IOU52S)

プロセスとの信号入出力機能をつかさどる部分です。

IOU52Sについての詳細はこちらを御覧下さい。

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

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。

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。

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。

CATOX 5000Uオペレータズ・ステーション(OPS)

概要

オペレータズ・ステーション(OPS)はCATOX5000Uシステムの中で、操作監視機能を受け持つマン・マシン・インターフェイスです。プロセスを操業する上で、オペレータが適切な判断を下せるように、情報を高度に加工し提供します。
ワンタッチで目的の情報を引き出すことができ、また操作もキーボードの他、マウス、タッチパネルも使用できます。また、同一のOPSでシステムの構築からメンテナンスまで行うことができます。

構成

オペレータズ・ステーション(OPS)は、システムに最大16ステーションまで接続可能です。図に示すように1台のパソコンを核にLCD、キーボード、マウス等より構成されています。
用途に応じ、ディスクトップ型とコンソール型を選択でき、LCDのサイズも15~20インチがあります。

図 8 オペレータズ・ステーション構成
図 8 オペレータズ・ステーション構成

図9にOPSの機能概念の関連を示します。

図9 オペレータズ・ステーション機能構成
図 9 オペレータズ・ステーション機能構成

オペレーション画面

オペレータズ・ステーション(OPS)は、操作・監視のための機能的なオペレーション画面を用意しています。これらの画面はタッチパネル、ユーザーズ・ファンクションキー、ソフトキー等でワンタッチで呼び出しができ、オペレータ本意の操作ができます。
図10にオペレーション画面の一覧と機能概要を示します 

図10 オペレーション画面

オペレーション画面 機能概要
アラームサマリ画面(ALM) プロセスアラーム、システムアラームを発生順に表示します。
メッセージサマリ画面(OPG) あらかじめ定義されたメッセージを発生順に表示します。
オーバービュー画面(VIEW)
640ページ
6ページ分の多点画面の警報状態など計器の状態を表示します
多点画面(MULT)
640ページ
8点分の内部計器の測定値、設定値、出力値、ステータス等を計器図として表示します。
一点画面(MONO)
512*FDSページ
1点分の内部計器の測定値、設定値、出力値、など調整パラメータを表示、調整する画面です。またトレンドも表示します。
トレンド画面(TRND)
200ページ
アナログ記録計のように1ページに6点までのトレンド記録データを表示します。
グラフィック画面(GRPH)
512ページ
オペレーションの中心になる画面でプロセスのグラフィックおよび状態を表示操作する画面です。
システムユーティリティ画面 システムの状態などを表示操作する画面です。メニュー形式になっており、ビルダ・メンテナンス画面に遷移する場合もこの画面より行います。パスワード設定により保護することができます。
帳票用画面(LOG)
(オプション画面)
ロギング用オプション画面で、収集データの表示変更、印刷指令等をする画面です。

ビルダ・メンテナンス画面

ビルダメンテナンス画面は、フィードバック制御機能、シーケンス制御機能、監視操作機能等の生成、変更をする画面です。
各画面は表示画面を見ながら会話形式で機能の生成、変更がオンライン(プロセス運転中)で行えます。
図11にビルダ・メンテナンス画面の一覧と機能概要をを示します。

図11  ビルダ・メンテナンス画面

メンテナンス画面 機能概要
システム構成定義 システムバスに接続されているステーションを定義します。FDSをダミー接続したり、OPSの共通ブザーリセット等を定義模します。
FDSシステム定数 フィールド・ステーション内で共通の定数を定義します。
(入力異常(IOP)上下限値、入力開平演算下限値等)
入出力ユニット定義 フィールド・ステーション内の入出力ユニットの設定をします。また、実装状態を表示します。
ハードステータス定義 入出力ステータス(接点等)1点ごとに識別符号(ID)とコメントを定義します。
ハードデータ定義 入出力データ(アナログ値等)1点ごとに識別符号(ID)とコメントを定義します。
内部スイッチ定義 内部スイッチ(フィールド・ステーション内の補助接点)1点ごとに識別符号(ID)とコメントを定義します。
入力モニタ定義 入力モニタ機能をを定義します。
内部計器仕様定義 フィードバック制御計器、スイッチ計器等の仕様を定義します。
SEQ演算式定義 シーケンス制御に必要な演算やデータの参照・設定を行う、シーケンスエレメントを定義します。
関係式定義 シーケンス制御で2つのデータの大小判定をする、シーケンスエレメントを定義します。
オペガイド定義 フィールド・ステーションからオペレータズ・ステーションへある事象を伝えるメッセージを定義します。
タイマ/カウンタ仕様 フィールド・ステーション内のタイマまたはカウンタの仕様を定義します。
バルブモニタ定義 バルブ出力監視機能を定義します。
シーケンステーブル シーケンスの手順を記述するテーブル(表)を定義します。
グラフィック画面定義 グラフィック画面に関する定義(図形、データ、操作等)を行います。
マルチ画面定義 マルチ画面に関する定義(計器配列等)を行います。
トレンドマスタリスト トレンド収集データポイントを定義します。
OPSトレンド収集割付 トレンドマスタリストで定義したデータポイントによりOPSに保存するデータを定義します。
ロギング(オプション) 帳票関連の機能を定義します。

CATOX 5000Uシステム容量

図12 システム容量一覧(FDS側)

項目 容量
接続フィールド・ステーション数 16 FDS/システム
接続オペレータズ・ステーション数 16 OPS/システム
ステータス入出力点数 2048/FDS 32768/システム
データ入出力点数 1024/FDS 16384/システム
タグ数 512タグ/FDS 8192/システム
タグナンバ桁数 12桁/タグ
タグコメント桁数 半角32文字/タグ
フィードバック制御ループ 256ループ/FDS 4096/システム
フィードバック制御演算式数 a(Max256)/FDS
内部計器の種類 14種類 28型
トレンド収集点数 256点/FDS 4096/システム
トレンド収集周期 15Sec
スイッチ計器等の種類 7種類
スイッチ計器等の数 256/FDS 4096/システム
バルブ出力監視数 256/FDS 4096/システム
入力監視点数 256/FDS 4096/システム
シーケンステーブル数 256/FDS 4096/システム
内部スイッチ数 2048/FDS 32768/システム
内部タイマ数 合計512/FDS  8192/システム
内部カウンタ数
関係式数 1024/FDS 16384/システム
オペガイドメッセージ数 1024/FDS 16384/システム
オペガイドメッセージ文字数 半角32文字/メッセージ
シーケンス演算式数 (1024- a)/FDS Max16384/システム

図13  システム容量一覧(OPS側)

項目 容量
システムアラームサマリ画面(ALM) 全部で200メッセージ
プロセスアラームサマリ画面(ALM)
オペガイドメッセージサマリ画面(OPG)
オーバービュー画面(VIEW) 640ページ/OPS 6画面/ページ
多点画面(MULT) 640ページ/OPS 8タグ/ページ
一点画面(MONO) 512*FDSページ リアルタイムトレンドあり
トレンド画面(TRND) 画面数:200ページ/OPS 6ペン/ページ
トレンド保存点数:256点/OPS
保存時間:1日単位で任意
グラフィック画面(GRPH) 512ページ/OPS
帳票用画面(LOG)
(オプション画面)
 

CATOX 5000U設置環境

CATOX5000Uシステムは、多様な条件下で使用できるように設計されていますが、長期に安定にご使用いただくためにあらかじめ設置条件について検討いただく必要があります。
そこで必要な設置環境について記述します。

温度・湿度・その他

(1)フィールド・ステーション

  • 周囲温度:0~40℃
  • 周囲湿度:20~90%(結露しないこと)

(2)オペレータズ・ステーション

  • 周囲温度:5~35℃
  • 周囲湿度:20~80%(結露しないこと)

(3)塵埃

 塵埃量は、少ないことが望ましいが一般事務所なみが確保されていれば大丈夫です。しかし、腐食性ガスや鉄粉、カーボンなどは特に少ないことが望まれます。

(4)振動

振動は、0.2G以下とし、なるべく少ないことが望ましいです。

(5)ノイズ

電気ノイズは機器に悪影響を与えますので、ノイズの発生をできる限り防止するようにしてください。

  • 機器の至近距離ではトランシーバ、携帯電話の使用は避けてください。
  • リレーコイル、電磁弁等にはノイズ防止素子を付加してください。

電源

商用電源で充分ですが、システム全体を考慮し必要に応じ無停電電源装置(UPS,CVCF)を使用してください。

接地

接地は、各機器の電位を大地電位と同じにし人体への危険を防止するとともに動作を安定にさせるためにあります。
一点アースが望ましいが工事等の理由で取れない場合は、なるべく共通インピーダンスを下がるように施工してください。

ケーブル布設

信号ケーブルおよび電源ケーブルの布設はセパレータを設けるかシールド付きケーブルを使用し、静電的、電磁的に分離することが望ましいです。