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CATOX 500U-株式会社キャトックス

CATOX 500U

CATOX500U制御システムは、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。ユーザの用途に応じ誰でもが、容易にシステムを構築することができます。そのシステムは、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・オートメーションからバッチ・プロセスを中心とした多品種少量生産設備まで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で、マン・マシン・インターフェイス部は汎用のパソコンを応用し、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しかも経済性と柔軟性を兼ね備えたフレキシビリテーに富んだシステム構成になっています。

CATOX 500U制御システム

特徴

CATOX500Uシステムには、主に次の特徴があります。

(1)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

必要な画面を呼び出したり、必要な画面へ展開するために次のような機能があり、スムーズにプラント運転ができるようになっています。

  • オペレータの負担を軽減するワンタッチオペレーション
  • イベントによる自動画面展開
  • 目的に応じ使用可能なタッチスクリーン、マウス等、多彩な入力機器
  • 目的に応じ定義可能なソフトキーおよびシステム・ファンクションキー

(2)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さまざまなエンジニアリング業務をパッケージ化されたソフトウエアにより空欄記述方式で簡単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ばかりか生成したシステムを自動ドキュメント化が可能です。

(3)システム構成の柔軟性とコストパフォーマンスの追求

オペレータズ・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を構築可能であり、1ステーションより最大8ステーションまで拡張可能です。

一方、フィールド・ステーション(制御ユニット)は小型化をはかり、低価格化したばかりではなく、設置面積を最小限にすることができ、1ステーションから最大8ステーションまで拡張可能で、1ステーションあたりフィードバック制御は128ループまで制御が可能なばかりでなく、デジタル入出力1024点、アナログ入出力512点、シーケンス制御、アナンシェータ機能、出力監視機能まで標準で可能です。

したがって、どのような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。

CATOX-500U システム構成

CATOX500U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

システム機能概念

CATOX500Uシステムの各ステーションは、それぞれステーション固有の機能を有し、それぞれ単独に動作しています。それらの機能をシステム通信バスにより、有機的に結合し、小規模より大規模まで最適なシステムを構成することが可能です。

図2システム機能関連概念図
図 2システム機能関連概念図

CATOX 500U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-500U 構成

フィールド・ステーション(FDS)は、システムに最大8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(FCU)、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。

FCUおよび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8ユニットまで接続が可能です。FDS構成を図3に示します。

図3フィールド・ステーション構成図
図 3フィールド・ステーション構成図

図4フィールド・ステーション機能関連図
図 4フィールド・ステーション機能関連図

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

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でこれらをソフトウエア的に実現し“内部計器”と呼びます。内部計器はFDS1台あたり128ループまで作成することができます。スキャン周期、制御周期ともに1秒です。

内部計器の種類には図5に示すものがあります。

図 5  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

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・ステーションあたり128枚作成することができ1スキャン(1秒)に64枚動作させることができます。また、8枚は高速スキャン(200mSec)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ロジックで組む場合は、リレー、タイマ等の素子とそれらを結ぶ配線で作ります。フィールド・ステーションではリレー、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

シケンステーブルの大きさは、1枚が図6に示す大きさで、条件側に1~64個、操作側に1~64個の信号が、そしてルールとして32個の条件や操作の内容をY(yes)、N(no)で記入することが可能です。

図6 シーケンステーブルの構造
図 6 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、操作信号にはタイマ、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豊富に用意されています。それぞれの機能概要を図7、図8に示します。

図7 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8 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

入力モニタ機能は、指定した入力エレメントに対し所定のチェックを行い、対応した出力をします。

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)を使用しシーケンステーブルと関連して使用することができます。

バルブ出力監視機能

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します。

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)を使用しシーケンステーブルと関連して使用することができます。

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 500U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CATOX500M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ほかタッチパネル、マウスも使用できます。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8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CRT、キーボード、マウス、タッチパネル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15~21インチがあります。

図9 オペレータズ・ステーション構成
図 9 オペレータズ・ステーション構成

図10にOPSの機能概念の関連を示します。

図10オペレータ・ステーション機能関連図
図 10オペレータ・ステーション機能関連図

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。 図にオペレーション画面の一覧と機能概要を示します

図11 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

ブ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12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12 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。

画面展開

オペレータズ・ステーションでは、オペレータの負担を軽減するため、いろいろ工夫されています。それらは、いかに少ない操作でオペレータが意図した操作(画面呼び出し、運転状態の把握・変更)ができるようになっています。

(1)操作入力機器

用途に応じ次の機器で操作が可能です。

  • タッチパネル
  • マウス
  • フルストロークキーボード

(2)画面展開シーケンス

目的の画面を少ない操作で呼び出せるように次のような呼び出しができます。

  • 画面指定アイコンによるワンタッチ呼び出し
  • ページ指定によるページ呼び出し
  • タグナンバ指定によるタグナンバ呼び出し
  • システムソフトキーによるワンタッチ呼び出し
  • 画面間のリンク結合によるワンタッチ呼び出し
  • フィールド・ステーションの事象による自動画面展開
  • 画面表示履歴による再表示機能
  • 前回画面ページの継承
  • 画面の階層化

(3)マルチウインドウによる表示

幅広く情報を把握するために次の機能があります。

  • サブパネルウインドウによる表示・操作
  • アラーム・オペガイドメッセージの1行表示

セキュリティ機能

オペレータズ・ステーション(OPS)では誤操作などによるトラブルを防止するため、各種のセキュリティを設定できます。ここでいうセキュリティとは、OPS上で操作・監視できる範囲を制限することです。セキュリティ対象に制限レベルを定義したり、パスワード(鍵)を設けることで制限します。

(1)画面種類によるセキュリティ

OPSの各画面の種類は大きく分けてオペレーション画面とメンテナンス画面に別れます。また、オペレーション画面は、操作監視画面(ALM、MULT、GRPH等)とシステム画面(OPS環境設定、トレンドペン割付、各種モニタ等)に別れます。このうち、システム画面とメンテナンス画面はパスワードを別々つけて制限しています。

(2)計器の重要度によるセキュリティ

計器の重要度によるセキュリティは重要タグと一般タグで異なる確認操作を行います。

(3)タイマ・カウンタのセキュリティ

タイマ・カウンタはシーケンス制御において大事な役割をしている素子です。その設定値やステータスを素子毎に保護し、保護されたタイマ・カウンタはOPS上からは変更できません。(シーケンステーブル、演算機能から可)

CATOX 500Uシステム容量

図13システム容量一覧

項目 容量
接続フィールド・ステーション数 8 FDS/システム
接続オペレータズ・ステーション数 8 OPS/システム
ステータス入出力点数 1024/FDS 8192/システム
データ入出力点数 512/FDS 4096/システム
タグ数 256タグ/FDS 2048/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 128ループ/FDS 1024/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 2048/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 2048/システム
バルブ出力監視数 256/FDS 2048/システム
入力監視点数 256/FDS 2048/システム
シーケンステーブル数 128/FDS 1024/システム
内部スイッチ数 1024/FDS 8192/システム
内部タイマ数 合計256/FDS 2048/システム
内部カウンタ数
関係式数 512/FDS 4096/システム
オペガイドメッセージ数 512/FDS 4096/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 (512-a)/FDS Max4096/システム

図14 システム容量一覧

項目 容量
アラームサマリ画面(ALM) 96メッセージ/OPS
メッセージサマリ画面(OPG) 96メッセージ/OPS
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) 384*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) 256ページ/OPS
帳票用画面(LOG)
(オプション画面)
 

CATOX 500U設置環境

CATOX500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。