プログラマブルコントローラ及びプラント制御システム
【課題】プログラマブルコントローラのリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、パルスジェネレータからの検知結果に対応させて、遅滞無く電動機の起動、停止、回転数などを制御させることにより、高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御させる。
【解決手段】 ＣＰＵ装置１２のリフレッシュタイミングに関係無く、入出力装置１１のパルスカウンタユニット１１４に設けられたインテリジェント機能部１１３によって、特定の処理、例えば特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号を直接、処理させて、インターロック、ドライブ伝送データを生成させるとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０にインターロック、ドライブ伝送データなどを伝送して、ドライブ装置２０を介して鉄鋼プラントに設けられた電動機などを制御して鉄鋼の圧延処理を実行する。
【解決手段】 ＣＰＵ装置１２のリフレッシュタイミングに関係無く、入出力装置１１のパルスカウンタユニット１１４に設けられたインテリジェント機能部１１３によって、特定の処理、例えば特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号を直接、処理させて、インターロック、ドライブ伝送データを生成させるとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０にインターロック、ドライブ伝送データなどを伝送して、ドライブ装置２０を介して鉄鋼プラントに設けられた電動機などを制御して鉄鋼の圧延処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼設備などの各種プラントに設置されるプラント制御システムに係わり、特にプラントを構成する各電動機などの制御遅れを無くすようにしたプラント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼プラントなどを制御する制御システムとして、従来、図６に示すプラント制御システムが知られている。
【０００３】
この図に示すプラント制御システム８１は、入出力装置（ＩＯ装置）８２及びＣＰＵ装置８３によって構成されるプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）８４と、ドライブ装置８５と、ＭＣＣ装置８６とを備えている。
【０００４】
入出力装置８２は、入出力伝送ユニット８７と、入力ユニット（ＤＩ）８８と、出力（ＤＯ）ユニット８９と、パルスカウンタユニット（ＰＩ）９０とを備えている。また、ＣＰＵ装置８３は、電源ユニット９１と、ＣＰＵ９２と、入出力伝送ユニット９３と、ドライブ伝送ユニット９４と、ＭＣＣ伝送ユニット９５とを備えている。そして、入力ユニット（ＤＩ）８８やパルスカウンタユニット（ＰＩ）９０を介して、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサ、各パルスジェネレータなどの検知結果を取り込んで、カウント処理等、必要な処理を実行する。その後、入出力装置８２側の入出力伝送ユニット８７→ＣＰＵ装置８３側の入出力伝送ユニット９３→ＣＰＵ９２なる経路で、ＣＰＵ９２に検知結果、処理結果などを供給する。ＣＰＵ９２はシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに対応した演算を行う。
【０００５】
この後、ＣＰＵ９２の演算動作によって新たな制御信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＣＰＵ装置８３側の入出力伝送ユニット９３→入出力装置８２側の入出力伝送ユニット８７→出力ユニット（ＤＯ）８９なる経路で、出力ユニット８９に制御信号を供給する。出力ユニット（ＤＯ）８９から操作出力を鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁等に供給して開閉制御、開度制御など、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００６】
同様に、ＣＰＵ９２の演算動作によって、新たなドライブ伝送信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＣＰＵ装置８３側のドライブ伝送ユニット９４→ドライブ装置８５なる経路で、ドライブ装置８５にドライブ伝送信号を供給して、駆動電圧に変換し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機の起動／停止、回転速度などを制御して、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００７】
さらに、ＣＰＵ９２の演算動作によって、新たなＭＣＣ伝送信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＭＣＣ伝送ユニット９５→ＭＣＣ装置８６なる経路で、ＭＣＣ装置８６にＭＣＣ伝送信号を供給する。ＭＣＣ装置８６から各モータ毎の駆動電圧、操作出力などを鉄鋼プラントの各部に設けられた各モータに供給し、起動／停止、回転速度などを制御し、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００８】
また、近年のハードウェア技術の発展に伴い、これらプログラマブルコントローラ、ドライブ装置、ＭＣＣ装置、伝送装置などに関しても、ＣＰＵ性能、伝送性能などが向上し、高速化、大容量化などが進んだことや、省配線／オープン化を指向するフィールドバスシステムの台頭もあり、最近では、プログラマブルコントローラと、ドライブ装置、ＭCＣ装置との間を伝送ループで接続し、シンプルでありながら高速、大規模な制御が可能なプラント制御システムが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２４１５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような従来のプラント制御システムでも、当然のことながら、殆どの制御対象に対して、必要十分なプラント制御を実現できる。
【００１１】
しかしながら、図６に示すプラント制御システム８１では、ドライブ装置８５、ＭＣＣ装置８６の数が増えるにしたがって、これら各ドライブ装置８５、各ＭＣＣ装置８６と、プログラマブルコントローラ８４とを接続する信号線の数が増えてしまうとともに、プログラマブルコントローラ８４のドライブ伝送ユニット９４、ＭＣＣ伝送ユニット９５に設けられる端子数が増えてしまうことから、ドライブ装置８５、ＭＣＣ装置８６の数を大幅に増やすことが難しく、大規模なプラントの制御を行うことができないという問題があった。
【００１２】
また、プログラマブルコントローラと、ドライブ装置、ＭＣＣ装置との間を伝送ループで接続した従来例では、各センサ、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されてから、ドライブ装置、ＭＣＣ装置に新たなドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが供給されるまでに時間がかかりすぎるとともに、各センサ、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されたタイミングと、リフレッシュタイミングとのずれに応じて、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されてから、ドライブ装置、ＭＣＣ装置に新たなドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが供給されるまでの時間がばらついてしまい、制御精度が低下してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑み、請求項１では、リフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、センサ、パルスジェネレータなどからの検知結果に対応させて、遅滞無く電磁弁の開閉、開度などを制御することができるとともに、電動機、モータなどの起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御することができるプログラマブルコントローラ及びプラント制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために本発明に係るプログラマブルコントローラの第１の態様は、ＣＰＵ装置と入出力装置とを備え、常時は、前記入出力装置を介して制御対象となるプラント側から出力されるセンサ出力を取り込むとともに、前記ＣＰＵ装置内のプログラムに基づき、前記センサ出力を処理して、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成して伝送ループに送出し、当該伝送ループに接続された前記制御対象となるプラント側の駆動装置を制御するプログラマブルコントローラであって、前記入出力装置内に配置され、前記プラント側から出力されるセンサ出力が予め高速処理指定された所定の条件を満たすものであるとき、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成するインテリジェント入力ユニットと、前記入出力装置内に配置され、前記インテリジェント入力ユニットによって生成された制御データ、ドライブ伝送データ、またはＭＣＣ伝送データを前記伝送ループ上に送出する入出力伝送ユニットと、を備えることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係るプログラマブルコントローラの第２の態様は、前記インテリジェント入力ユニットは、プラント側に設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号をカウントし、カウント結果が予めプログラムされた条件を満たすとき、ドライブ伝送データを生成し、前記伝送ループ上に送出することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係るプラント制御システムは、前記第１または第２の態様によるプログラマブルコントローラと、前記入出力ユニットから前記伝送ループ上に前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかが送出されたとき、前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、予め指定された種類のデータを取り込むとともに、取り込んだデータに基づき、前記プラント側の前記制御対象機器を駆動する駆動装置と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プログラマブルコントローラのリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、センサ、パルスジェネレータなどからの検知結果に対応して、遅滞無く電磁弁の開閉、開度などを制御することができるとともに、電動機、モータなどの起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御させることができる。
【００１８】
また、プログラマブルコントローラのリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどの影響されることなく、プラントに設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号の数が所定の条件を満たすとき、遅滞無く電動機の起動、停止、回転数などを制御させることができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速に、かつ精度よく制御対象を制御させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるプラント制御システムの実施形態１を示すブロック図である。
【図２】図１に示すプラント制御システムにおける通常処理時の信号ルートを示す模式図である。
【図３】図１に示すプラント制御システムにおける高速処理時の制御フロー、信号ルートを示す模式図である。
【図４】図１に示すプラント制御システムにおける高速処理時の詳細な信号ルートを示す模式図である。
【図５】図１に示すプラント制御システムが適用された実施例に係るフライングシャーの切断制御装置の構成図である。
【図６】従来のプラント制御システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《実施形態１》
図１は本発明によるプラント制御システムの実施形態１を示すブロック図である。
【００２１】
この図に示すプラント制御システム１は、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０と、ドライブ装置２０と、ＭＣＣ装置３０とが伝送ループ４０によって相互に接続されて構成されている。
【００２２】
プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０は、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサの検知結果、各パルスジェネレータから出力されるパルス信号などを取り込む処理、操作出力を生成して鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などを制御する処理などを行う入出力装置１１と、入出力装置１１によって取り込まれた検知結果、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、鉄鋼プラントを制御するのに必要なインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データ（モータコントロールセンタ伝送データ）などを生成する処理などを行うＣＰＵ装置１２によって構成される。
【００２３】
ドライブ装置２０は、プログラマブルコントローラ１０から出力されるドライブ伝送データに基づき、駆動電圧を生成して、鉄鋼プラントに設けられた電動機などを駆動する。
【００２４】
ＭＣＣ装置３０は、プログラマブルコントローラ１０から出力されるＭＣＣ伝送データに基づき、各駆動電圧、各操作出力を生成して、各モータなどを駆動する。
【００２５】
伝送ループ４０は、プログラマブルコントローラ１０とドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０との間のデータ伝送をサポートする。
【００２６】
そして、このプラント制御システム１は、プログラマブルコントローラ１０によって、各センサから出力される検知結果、各パルスジェネレータから出力されるパルス信号などを取り込み、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、検知結果、パルス信号などを処理して、インターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを生成し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などを直接制御するとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０にインターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを伝送し、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０によって、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機、各モータなどを制御し、鉄鋼の圧延処理などを制御する。また、この動作と並行し、プログラマブルコントローラ１０によって、特定の処理、例えば特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号をリフレッシュタイミングに関係なく処理して、インターロック、ドライブ伝送データを生成させるとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０にインターロック、ドライブ伝送データなどを伝送する。これによって、特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号が所定の条件を満たすとき、直ちにドライブ装置２０に鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機などの運転内容を変更し、鉄鋼の圧延処理精度が低下しないようにする。
【００２７】
プログラマブルコントローラ１０の入出力装置１１は、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサなどから出力される検知結果を取り込んで一時記憶する入力ユニット（ＤＩ）１１１と、入力されたインターロックをチェックし、安全性を確認した後、制御データに基づいて操作出力を生成し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などの開閉制御、開度制御を実行する出力ユニット（ＤＯ）１１２と、演算などを行うＣＰＵの機能、データの入出力を行うＩＯ機能などを実行するインテリジェント機能部１１３を持ち、鉄鋼プラントの各部に設けられた各パルスジェネレータなどから出力されるパルス信号を取り込んでカウントするとともに、インテリジェント機能部１１３によって、カウント結果の処理、ドライブ伝送データの送信処理などを行うパルスカウンタユニット（ＰＩ）１１４と、入力ユニット１１１、パルスカウンタユニット１１４から検知結果、処理結果などを取り込んで、伝送ループ４０上に送出する処理、伝送ループ４０上にインターロック、制御データなどが送出されたとき、これらインターロック、制御データを取り込んで、出力ユニット１１２に供給する処理などを行う入出力伝送ユニット１１５とを備えている。
【００２８】
また、プログラマブルコントローラ１０のＣＰＵ装置１２は、伝送ループ４０を介して、入出力装置１１側の入出力伝送ユニット１１５から検知結果などを取り込んで、内部に配置された伝送メモリの入力側に書き込む処理、リフレッシュ処理によって、伝送メモリの出力側に一括して書き込まれたインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを読み出し、所定の伝送フォーマットのデータに変換した後、伝送ループ４０上に送出して、入出力装置１１、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０などに受信させる処理などを行う入出力伝送ユニット１１５と、入出力伝送ユニット１２１内にある伝送メモリの入力側に書き込まれている検知結果などを一括して読み出すとともに、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、検知結果などをデータ処理してインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを生成し、内部メモリに書き込む処理、内部メモリに書き込まれているデータを入出力伝送ユニット１２１内にある伝送メモリの入力側に一括して書き込む処理（リフレッシュ処理）などを行うＣＰＵ１２２と、商用電源から供給される電源電圧を取り込み、予め指定された値の電源電圧を生成して、入出力伝送ユニット１２１、ＣＰＵ１２２、入出力装置１１などに供給する電源ユニット１２３とを備えている。
【００２９】
また、ドライブ装置２０は、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１から伝送ループ４０上にインターロック、ドライブ伝送データが送出されたとき、これを取り込むとともに、インターロックチェックを行い、安全が確認された後、ドライブ伝送データを一時記憶する入出力機能部２０１と、入出力機能部２０１に記憶されているドライブ伝送データに対応した駆動電圧などを生成して、制御対象となっている電動機に供給し、これを起動、停止させる処理、回転数を制御させる処理などを行うドライブ部２０２とを備えている。
【００３０】
また、ＭＣＣ装置３０は、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１から伝送ループ４０上にインターロック、ＭＣＣ伝送データが送出されたとき、これを取り込むとともに、インターロックチェックを行い、安全が確認された後、ＭＣＣ伝送データを一時記憶する入出力機能部３０１と、入出力機能部３０１に記憶されているドライブ伝送データに対応した駆動電圧、操作出力などを生成して、制御対象となっている各モータに供給し、これらを起動、停止させる処理、回転数を制御させる処理などを行うＭＣＣ部３０２とを備えている。
【００３１】
次に、図１に示すブロック図、図２〜図４に示す各模式図を参照しながら、プラント制御システム１の動作を説明する。
【００３２】
プログラマブルコントローラ１０にシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどが登録されるとき、ＣＰＵ装置１２によって、高速処理を必要とする処理かどうかが判定される。高速処理が必要でない通常の処理については、リフレッシュ処理を使用した通常処理が割り当てられて、プログラムメモリエリアに記憶される。高速処理を必要とする処理、例えば特定のパルスジェネレータから出力されるパルス信号の処理については、リフレッシュ処理に無関係に高速で処理する高速処理が割り当てられる。割り当てられた処理は、入出力装置１１内に設けられたパルスカウンタユニット１１４のインテリジェント機能部１１３に記憶されるとともに、伝送ループを介して、ドライブ装置２０の入出力機能部１５に記憶される。
【００３３】
この後、プログラマブルコントローラ１０が操作されて、制御開始指示が入力されると、図２の模式図に示す如く入出力装置１１を構成している入力ユニット１１１などによって、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサなどの検知結果が取り込まれる。その検知結果は、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１なる経路で、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１に供給され、伝送メモリの入力側に一時記憶される。一方、リフレッシュタイミングに対応したタイミングで、伝送メモリの入力側に一時記憶されていた検知結果がＣＰＵ１２２の内部メモリに一括転送された後、ＣＰＵ１２２によって、シーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに対応した通常の演算で処理されて、インターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどが生成され、内部メモリに記憶される。
【００３４】
次いで、一連の通常演算処理が終了し、リフレッシュタイミングに対応したタイミングになったとき、ＣＰＵ１２２によって、内部メモリに記憶されている処理結果が入出力伝送ユニット１２１に設けられた伝送メモリの出力側に一括して書き込まれる。
【００３５】
この後、入出力伝送ユニット１２１によって、伝送メモリの出力側に書き込まれているインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどが読み出されて、予め決められた伝送フォーマットの伝送データに変換され、入出力伝送ユニット１２１→伝送ループ４０→入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５なる経路で、入出力伝送ユニット１１５にインターロック、制御データが供給されるとともに、入出力伝送ユニット１２１→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１なる経路で、これらドライブ装置２０の入出力機能部２０１、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に、インターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが各々、供給される。
【００３６】
そして、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５に新たなインターロック、制御データが取り込まれたとき、入出力装置１１の出力ユニット１１２によって、入出力伝送ユニット１１５に取り込まれたインターロックがチェックされて、安全性が確認されるとともに、インターロックチェック済みの制御データに対応した操作指示などが生成されて、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁の開閉、開度調整などが行われ、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３７】
また、ドライブ装置２０の入出力機能部２０１に新たなインターロック、ドライブ伝送データが取り込まれたとき、入出力機能部２０１によって、インターロックがチェックされ、安全が確認されるとともに、ドライブ部２０２によって、インターロックチェック済みのドライブ伝送データに対応した駆動電圧などが生成されて、鉄鋼プラントに設けられた電動機の起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３８】
また、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に新たなインターロック、ＭＣＣ伝送データが取り込まれたとき、入出力機能部３０１によって、インターロックがチェックされ、安全が確認されるとともに、ＭＣＣ部３０２によって、インターロックチェック済みのＭＣＣ伝送データに対応した駆動電圧、操作出力などが生成されて、鉄鋼プラントの各部に設けられた各モータの起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３９】
また、上述した動作と並行し、高速処理が割り当てられたパルスジェネレータからパルス信号が出力される毎に、図３に示す如く、パルスカウンタユニット１１４によって、これが取り込まれてカウントされるとともに、インテリジェント機能部１１３によって、予め登録されている高速処理手順で、カウント結果が指定された条件を満たしているかどうか演算処理される（Ｓ１）。
【００４０】
そして、カウント結果が高速処理手順で指定されたドライブ伝送データなどの生成条件を満たしているとき、インテリジェント機能部１１３によって、インターロック、制御データが生成されて、入出力伝送ユニット１１５に渡され、図４に示す如く入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１なる経路で、入出力機能部２０１に供給され、インターロックがチェックされるとともに、ドライブ部２０２によって、インターロックチェック済みのドライブ伝送データに対応した駆動電圧などが生成されて、鉄鋼プラントに設けられた電動機の起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される（図３Ｓ２，Ｓ３）。
【００４１】
このように、この実施形態１によれば、高速性を要求される特定の処理、例えば鉄鋼プラントに設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号のカウント数が所定の値を超えたとき、プログラマブルコントローラ１０のリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、パルスジェネレータからの検知結果に対応させて、遅滞無く電動機の起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御することができる。
【００４２】
《他の実施形態》
また、上述した実施形態では、パルスカウンタユニット１１４にインテリジェント機能部１１３を設けるようにしているが、入力ユニット１１１にインテリジェント機能部を設け、各センサから出力される検知結果を高速処理手順で演算処理させ、演算処理で得られたインターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データを伝送ループ４０上に送出させて、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０に転送させるようにしても良い。
【００４３】
また、上述した実施形態では、ドライブ装置２０の入出力機能部２０１によって、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１１５から送出されるインターロック、ドライブ伝送データと、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５から送出されるインターロック、ドライブ伝送データとを受信できるようにしているが、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に、このような機能を持たせるようにしても良い。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明によるプラント制御システムの具体的実施例について説明する。
【００４５】
図５はプラント制御システムが適用される実施例を示すフライングシャーの切断制御装置の構成図である。このフライングシャーの切断制御装置は、圧延スタンド５１から圧延・搬送されてくる被切断材５２を切断タイミングが到来する毎にクロップシャー本体５３によって所定の長さに切断する装置である。
【００４６】
クロップシャー本体５３は、圧延ラインを挟んで上下に配置された各ドラムの外周面にシャーブレード５４を備えている。このクロップシャー本体５３のドラム回転軸は減速機を介して電動機５５と連結されており、圧延スタンド５１から圧延されてくる被切断材５２を設定された切断長さで切断すべく切断タイミング毎に電動機５５を起動しシャーブレード５４を回転させ、所定の長さで材料を切断する。
【００４７】
圧延スタンド５１には、圧延ローラの回転数を計数するパルスジェネレータ(PG)が設置され、計数された圧延ローラの回転数データはパルスカウンタユニット１１４に供給されている。また、圧延ラインにおける圧延スタンド５１の出側には、搬送されてくる被切断材５２を検出する２台の材料検出器（HMD:Hot Metal Detector）５７，５８が所定箇所に設置されており、それぞれの検出信号はパルスカウンタユニット１１４に出力される。
【００４８】
パルスカウンタユニット１１４内のインテリジェント機能部１１３は、材料検出器５７，５８からの検出信号を入力したタイミングからスタンド駆動軸に取り付けたパルスジェネレータ５６のパルス信号をカウントして材料の走行距離をトラッキングする。すなわち、圧延スタンド５１に近い側の材料検出器５７が搬送されてきた被切断材５２の先端を検出した時点でパルスカウントを初期化して計数を開始し、シャーブレード５４による切断地点から所定距離Ｌだけ離間して設置された材料検出器５８が搬送されてきた被切断材５２の先端を検出した時点までのパルスカウント値によって１パルスの重みが分かる。シャーブレード５４のシャー起動から切断までに要する時間／材料走行距離は予め演算で求められており、これらのデータからシャー駆動モータの起動タイミング信号を生成する。生成した起動タイミング信号は、入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１→ドライブ部２０１に出力される。そして、ドライブ部２０２からモータ制御出力が電動機５５に供給され、これにより、クロップシャー本体５３内のシャーブレード５４が回転して、被切断材５２を所定の長さに切断する。
【００４９】
従来のように、パルスジェネレータ５６や材料検出器５７，５８の検出値に基づいてプログラマブルコントローラ１０内のＣＰＵ装置１２によって切断タイミングを計算し、これによって切断指令をドライブ装置２０に供給するのでは、高速で搬送されてくる被切断材５２を切断するには時間が遅れてしまう。この点、本実施例では、パルスカウンタユニット１１４のインテリジェント機能部１１３から切断指令（シャー駆動モータの起動タイミング信号）がＣＰＵ装置１２を介さずにドライブ装置２０に供給されるので、時間遅れを生じることなく、高速にかつ精度よく材料を切断することが可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１：プラント制御システム
１０：プログラマブルコントローラ
１１：入出力装置
１２：ＣＰＵ装置
２０：ドライブ装置（駆動装置）
３０：ＭＣＣ装置（駆動装置）
４０：伝送ループ
１１１：入力ユニット
１１２：出力ユニット
１１３：インテリジェント機能部
１１４：パルスカウンタユニット（インテリジェント入力ユニット）
１１５：入出力伝送ユニット
１２１：入出力伝送ユニット
１２２：ＣＰＵ
１２３：電源ユニット
２０１：入出力機能部
２０２：ドライブ部
３０１：入出力機能部
３０２：ＭＣＣ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼設備などの各種プラントに設置されるプラント制御システムに係わり、特にプラントを構成する各電動機などの制御遅れを無くすようにしたプラント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼プラントなどを制御する制御システムとして、従来、図６に示すプラント制御システムが知られている。
【０００３】
この図に示すプラント制御システム８１は、入出力装置（ＩＯ装置）８２及びＣＰＵ装置８３によって構成されるプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）８４と、ドライブ装置８５と、ＭＣＣ装置８６とを備えている。
【０００４】
入出力装置８２は、入出力伝送ユニット８７と、入力ユニット（ＤＩ）８８と、出力（ＤＯ）ユニット８９と、パルスカウンタユニット（ＰＩ）９０とを備えている。また、ＣＰＵ装置８３は、電源ユニット９１と、ＣＰＵ９２と、入出力伝送ユニット９３と、ドライブ伝送ユニット９４と、ＭＣＣ伝送ユニット９５とを備えている。そして、入力ユニット（ＤＩ）８８やパルスカウンタユニット（ＰＩ）９０を介して、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサ、各パルスジェネレータなどの検知結果を取り込んで、カウント処理等、必要な処理を実行する。その後、入出力装置８２側の入出力伝送ユニット８７→ＣＰＵ装置８３側の入出力伝送ユニット９３→ＣＰＵ９２なる経路で、ＣＰＵ９２に検知結果、処理結果などを供給する。ＣＰＵ９２はシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに対応した演算を行う。
【０００５】
この後、ＣＰＵ９２の演算動作によって新たな制御信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＣＰＵ装置８３側の入出力伝送ユニット９３→入出力装置８２側の入出力伝送ユニット８７→出力ユニット（ＤＯ）８９なる経路で、出力ユニット８９に制御信号を供給する。出力ユニット（ＤＯ）８９から操作出力を鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁等に供給して開閉制御、開度制御など、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００６】
同様に、ＣＰＵ９２の演算動作によって、新たなドライブ伝送信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＣＰＵ装置８３側のドライブ伝送ユニット９４→ドライブ装置８５なる経路で、ドライブ装置８５にドライブ伝送信号を供給して、駆動電圧に変換し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機の起動／停止、回転速度などを制御して、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００７】
さらに、ＣＰＵ９２の演算動作によって、新たなＭＣＣ伝送信号が得られたとき、ＣＰＵ９２→ＭＣＣ伝送ユニット９５→ＭＣＣ装置８６なる経路で、ＭＣＣ装置８６にＭＣＣ伝送信号を供給する。ＭＣＣ装置８６から各モータ毎の駆動電圧、操作出力などを鉄鋼プラントの各部に設けられた各モータに供給し、起動／停止、回転速度などを制御し、鉄鋼の圧延処理を実行する。
【０００８】
また、近年のハードウェア技術の発展に伴い、これらプログラマブルコントローラ、ドライブ装置、ＭＣＣ装置、伝送装置などに関しても、ＣＰＵ性能、伝送性能などが向上し、高速化、大容量化などが進んだことや、省配線／オープン化を指向するフィールドバスシステムの台頭もあり、最近では、プログラマブルコントローラと、ドライブ装置、ＭCＣ装置との間を伝送ループで接続し、シンプルでありながら高速、大規模な制御が可能なプラント制御システムが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２４１５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、このような従来のプラント制御システムでも、当然のことながら、殆どの制御対象に対して、必要十分なプラント制御を実現できる。
【００１１】
しかしながら、図６に示すプラント制御システム８１では、ドライブ装置８５、ＭＣＣ装置８６の数が増えるにしたがって、これら各ドライブ装置８５、各ＭＣＣ装置８６と、プログラマブルコントローラ８４とを接続する信号線の数が増えてしまうとともに、プログラマブルコントローラ８４のドライブ伝送ユニット９４、ＭＣＣ伝送ユニット９５に設けられる端子数が増えてしまうことから、ドライブ装置８５、ＭＣＣ装置８６の数を大幅に増やすことが難しく、大規模なプラントの制御を行うことができないという問題があった。
【００１２】
また、プログラマブルコントローラと、ドライブ装置、ＭＣＣ装置との間を伝送ループで接続した従来例では、各センサ、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されてから、ドライブ装置、ＭＣＣ装置に新たなドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが供給されるまでに時間がかかりすぎるとともに、各センサ、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されたタイミングと、リフレッシュタイミングとのずれに応じて、各パルスジェネレータから新たな検知結果、新たなパルス信号などが出力されてから、ドライブ装置、ＭＣＣ装置に新たなドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが供給されるまでの時間がばらついてしまい、制御精度が低下してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑み、請求項１では、リフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、センサ、パルスジェネレータなどからの検知結果に対応させて、遅滞無く電磁弁の開閉、開度などを制御することができるとともに、電動機、モータなどの起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御することができるプログラマブルコントローラ及びプラント制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために本発明に係るプログラマブルコントローラの第１の態様は、ＣＰＵ装置と入出力装置とを備え、常時は、前記入出力装置を介して制御対象となるプラント側から出力されるセンサ出力を取り込むとともに、前記ＣＰＵ装置内のプログラムに基づき、前記センサ出力を処理して、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成して伝送ループに送出し、当該伝送ループに接続された前記制御対象となるプラント側の駆動装置を制御するプログラマブルコントローラであって、前記入出力装置内に配置され、前記プラント側から出力されるセンサ出力が予め高速処理指定された所定の条件を満たすものであるとき、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成するインテリジェント入力ユニットと、前記入出力装置内に配置され、前記インテリジェント入力ユニットによって生成された制御データ、ドライブ伝送データ、またはＭＣＣ伝送データを前記伝送ループ上に送出する入出力伝送ユニットと、を備えることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係るプログラマブルコントローラの第２の態様は、前記インテリジェント入力ユニットは、プラント側に設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号をカウントし、カウント結果が予めプログラムされた条件を満たすとき、ドライブ伝送データを生成し、前記伝送ループ上に送出することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係るプラント制御システムは、前記第１または第２の態様によるプログラマブルコントローラと、前記入出力ユニットから前記伝送ループ上に前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかが送出されたとき、前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、予め指定された種類のデータを取り込むとともに、取り込んだデータに基づき、前記プラント側の前記制御対象機器を駆動する駆動装置と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プログラマブルコントローラのリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、センサ、パルスジェネレータなどからの検知結果に対応して、遅滞無く電磁弁の開閉、開度などを制御することができるとともに、電動機、モータなどの起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御させることができる。
【００１８】
また、プログラマブルコントローラのリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどの影響されることなく、プラントに設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号の数が所定の条件を満たすとき、遅滞無く電動機の起動、停止、回転数などを制御させることができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速に、かつ精度よく制御対象を制御させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるプラント制御システムの実施形態１を示すブロック図である。
【図２】図１に示すプラント制御システムにおける通常処理時の信号ルートを示す模式図である。
【図３】図１に示すプラント制御システムにおける高速処理時の制御フロー、信号ルートを示す模式図である。
【図４】図１に示すプラント制御システムにおける高速処理時の詳細な信号ルートを示す模式図である。
【図５】図１に示すプラント制御システムが適用された実施例に係るフライングシャーの切断制御装置の構成図である。
【図６】従来のプラント制御システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《実施形態１》
図１は本発明によるプラント制御システムの実施形態１を示すブロック図である。
【００２１】
この図に示すプラント制御システム１は、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０と、ドライブ装置２０と、ＭＣＣ装置３０とが伝送ループ４０によって相互に接続されて構成されている。
【００２２】
プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０は、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサの検知結果、各パルスジェネレータから出力されるパルス信号などを取り込む処理、操作出力を生成して鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などを制御する処理などを行う入出力装置１１と、入出力装置１１によって取り込まれた検知結果、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、鉄鋼プラントを制御するのに必要なインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データ（モータコントロールセンタ伝送データ）などを生成する処理などを行うＣＰＵ装置１２によって構成される。
【００２３】
ドライブ装置２０は、プログラマブルコントローラ１０から出力されるドライブ伝送データに基づき、駆動電圧を生成して、鉄鋼プラントに設けられた電動機などを駆動する。
【００２４】
ＭＣＣ装置３０は、プログラマブルコントローラ１０から出力されるＭＣＣ伝送データに基づき、各駆動電圧、各操作出力を生成して、各モータなどを駆動する。
【００２５】
伝送ループ４０は、プログラマブルコントローラ１０とドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０との間のデータ伝送をサポートする。
【００２６】
そして、このプラント制御システム１は、プログラマブルコントローラ１０によって、各センサから出力される検知結果、各パルスジェネレータから出力されるパルス信号などを取り込み、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、検知結果、パルス信号などを処理して、インターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを生成し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などを直接制御するとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０にインターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを伝送し、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０によって、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機、各モータなどを制御し、鉄鋼の圧延処理などを制御する。また、この動作と並行し、プログラマブルコントローラ１０によって、特定の処理、例えば特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号をリフレッシュタイミングに関係なく処理して、インターロック、ドライブ伝送データを生成させるとともに、伝送ループ４０を介して、ドライブ装置２０にインターロック、ドライブ伝送データなどを伝送する。これによって、特定のパルスジェネレータなどから出力されるパルス信号が所定の条件を満たすとき、直ちにドライブ装置２０に鉄鋼プラントの各部に設けられた各電動機などの運転内容を変更し、鉄鋼の圧延処理精度が低下しないようにする。
【００２７】
プログラマブルコントローラ１０の入出力装置１１は、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサなどから出力される検知結果を取り込んで一時記憶する入力ユニット（ＤＩ）１１１と、入力されたインターロックをチェックし、安全性を確認した後、制御データに基づいて操作出力を生成し、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁などの開閉制御、開度制御を実行する出力ユニット（ＤＯ）１１２と、演算などを行うＣＰＵの機能、データの入出力を行うＩＯ機能などを実行するインテリジェント機能部１１３を持ち、鉄鋼プラントの各部に設けられた各パルスジェネレータなどから出力されるパルス信号を取り込んでカウントするとともに、インテリジェント機能部１１３によって、カウント結果の処理、ドライブ伝送データの送信処理などを行うパルスカウンタユニット（ＰＩ）１１４と、入力ユニット１１１、パルスカウンタユニット１１４から検知結果、処理結果などを取り込んで、伝送ループ４０上に送出する処理、伝送ループ４０上にインターロック、制御データなどが送出されたとき、これらインターロック、制御データを取り込んで、出力ユニット１１２に供給する処理などを行う入出力伝送ユニット１１５とを備えている。
【００２８】
また、プログラマブルコントローラ１０のＣＰＵ装置１２は、伝送ループ４０を介して、入出力装置１１側の入出力伝送ユニット１１５から検知結果などを取り込んで、内部に配置された伝送メモリの入力側に書き込む処理、リフレッシュ処理によって、伝送メモリの出力側に一括して書き込まれたインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを読み出し、所定の伝送フォーマットのデータに変換した後、伝送ループ４０上に送出して、入出力装置１１、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０などに受信させる処理などを行う入出力伝送ユニット１１５と、入出力伝送ユニット１２１内にある伝送メモリの入力側に書き込まれている検知結果などを一括して読み出すとともに、予め登録されているシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに基づき、検知結果などをデータ処理してインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどを生成し、内部メモリに書き込む処理、内部メモリに書き込まれているデータを入出力伝送ユニット１２１内にある伝送メモリの入力側に一括して書き込む処理（リフレッシュ処理）などを行うＣＰＵ１２２と、商用電源から供給される電源電圧を取り込み、予め指定された値の電源電圧を生成して、入出力伝送ユニット１２１、ＣＰＵ１２２、入出力装置１１などに供給する電源ユニット１２３とを備えている。
【００２９】
また、ドライブ装置２０は、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１から伝送ループ４０上にインターロック、ドライブ伝送データが送出されたとき、これを取り込むとともに、インターロックチェックを行い、安全が確認された後、ドライブ伝送データを一時記憶する入出力機能部２０１と、入出力機能部２０１に記憶されているドライブ伝送データに対応した駆動電圧などを生成して、制御対象となっている電動機に供給し、これを起動、停止させる処理、回転数を制御させる処理などを行うドライブ部２０２とを備えている。
【００３０】
また、ＭＣＣ装置３０は、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１から伝送ループ４０上にインターロック、ＭＣＣ伝送データが送出されたとき、これを取り込むとともに、インターロックチェックを行い、安全が確認された後、ＭＣＣ伝送データを一時記憶する入出力機能部３０１と、入出力機能部３０１に記憶されているドライブ伝送データに対応した駆動電圧、操作出力などを生成して、制御対象となっている各モータに供給し、これらを起動、停止させる処理、回転数を制御させる処理などを行うＭＣＣ部３０２とを備えている。
【００３１】
次に、図１に示すブロック図、図２〜図４に示す各模式図を参照しながら、プラント制御システム１の動作を説明する。
【００３２】
プログラマブルコントローラ１０にシーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどが登録されるとき、ＣＰＵ装置１２によって、高速処理を必要とする処理かどうかが判定される。高速処理が必要でない通常の処理については、リフレッシュ処理を使用した通常処理が割り当てられて、プログラムメモリエリアに記憶される。高速処理を必要とする処理、例えば特定のパルスジェネレータから出力されるパルス信号の処理については、リフレッシュ処理に無関係に高速で処理する高速処理が割り当てられる。割り当てられた処理は、入出力装置１１内に設けられたパルスカウンタユニット１１４のインテリジェント機能部１１３に記憶されるとともに、伝送ループを介して、ドライブ装置２０の入出力機能部１５に記憶される。
【００３３】
この後、プログラマブルコントローラ１０が操作されて、制御開始指示が入力されると、図２の模式図に示す如く入出力装置１１を構成している入力ユニット１１１などによって、鉄鋼プラントの各部に設けられた各センサなどの検知結果が取り込まれる。その検知結果は、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１なる経路で、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１２１に供給され、伝送メモリの入力側に一時記憶される。一方、リフレッシュタイミングに対応したタイミングで、伝送メモリの入力側に一時記憶されていた検知結果がＣＰＵ１２２の内部メモリに一括転送された後、ＣＰＵ１２２によって、シーケンスプログラム、フィードバックプログラムなどに対応した通常の演算で処理されて、インターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどが生成され、内部メモリに記憶される。
【００３４】
次いで、一連の通常演算処理が終了し、リフレッシュタイミングに対応したタイミングになったとき、ＣＰＵ１２２によって、内部メモリに記憶されている処理結果が入出力伝送ユニット１２１に設けられた伝送メモリの出力側に一括して書き込まれる。
【００３５】
この後、入出力伝送ユニット１２１によって、伝送メモリの出力側に書き込まれているインターロック、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データなどが読み出されて、予め決められた伝送フォーマットの伝送データに変換され、入出力伝送ユニット１２１→伝送ループ４０→入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５なる経路で、入出力伝送ユニット１１５にインターロック、制御データが供給されるとともに、入出力伝送ユニット１２１→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１なる経路で、これらドライブ装置２０の入出力機能部２０１、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に、インターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データが各々、供給される。
【００３６】
そして、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５に新たなインターロック、制御データが取り込まれたとき、入出力装置１１の出力ユニット１１２によって、入出力伝送ユニット１１５に取り込まれたインターロックがチェックされて、安全性が確認されるとともに、インターロックチェック済みの制御データに対応した操作指示などが生成されて、鉄鋼プラントの各部に設けられた各電磁弁の開閉、開度調整などが行われ、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３７】
また、ドライブ装置２０の入出力機能部２０１に新たなインターロック、ドライブ伝送データが取り込まれたとき、入出力機能部２０１によって、インターロックがチェックされ、安全が確認されるとともに、ドライブ部２０２によって、インターロックチェック済みのドライブ伝送データに対応した駆動電圧などが生成されて、鉄鋼プラントに設けられた電動機の起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３８】
また、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に新たなインターロック、ＭＣＣ伝送データが取り込まれたとき、入出力機能部３０１によって、インターロックがチェックされ、安全が確認されるとともに、ＭＣＣ部３０２によって、インターロックチェック済みのＭＣＣ伝送データに対応した駆動電圧、操作出力などが生成されて、鉄鋼プラントの各部に設けられた各モータの起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される。
【００３９】
また、上述した動作と並行し、高速処理が割り当てられたパルスジェネレータからパルス信号が出力される毎に、図３に示す如く、パルスカウンタユニット１１４によって、これが取り込まれてカウントされるとともに、インテリジェント機能部１１３によって、予め登録されている高速処理手順で、カウント結果が指定された条件を満たしているかどうか演算処理される（Ｓ１）。
【００４０】
そして、カウント結果が高速処理手順で指定されたドライブ伝送データなどの生成条件を満たしているとき、インテリジェント機能部１１３によって、インターロック、制御データが生成されて、入出力伝送ユニット１１５に渡され、図４に示す如く入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１なる経路で、入出力機能部２０１に供給され、インターロックがチェックされるとともに、ドライブ部２０２によって、インターロックチェック済みのドライブ伝送データに対応した駆動電圧などが生成されて、鉄鋼プラントに設けられた電動機の起動／停止、回転速度などが制御され、鉄鋼の圧延処理などが制御される（図３Ｓ２，Ｓ３）。
【００４１】
このように、この実施形態１によれば、高速性を要求される特定の処理、例えば鉄鋼プラントに設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号のカウント数が所定の値を超えたとき、プログラマブルコントローラ１０のリフレッシュ時間、リフレッシュタイミングなどに影響されることなく、パルスジェネレータからの検知結果に対応させて、遅滞無く電動機の起動、停止、回転数などを制御することができ、これによって高速性を要求される制御においても、高速にかつ精度よく制御対象を制御することができる。
【００４２】
《他の実施形態》
また、上述した実施形態では、パルスカウンタユニット１１４にインテリジェント機能部１１３を設けるようにしているが、入力ユニット１１１にインテリジェント機能部を設け、各センサから出力される検知結果を高速処理手順で演算処理させ、演算処理で得られたインターロック、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データを伝送ループ４０上に送出させて、ドライブ装置２０、ＭＣＣ装置３０に転送させるようにしても良い。
【００４３】
また、上述した実施形態では、ドライブ装置２０の入出力機能部２０１によって、ＣＰＵ装置１２の入出力伝送ユニット１１５から送出されるインターロック、ドライブ伝送データと、入出力装置１１の入出力伝送ユニット１１５から送出されるインターロック、ドライブ伝送データとを受信できるようにしているが、ＭＣＣ装置３０の入出力機能部３０１に、このような機能を持たせるようにしても良い。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明によるプラント制御システムの具体的実施例について説明する。
【００４５】
図５はプラント制御システムが適用される実施例を示すフライングシャーの切断制御装置の構成図である。このフライングシャーの切断制御装置は、圧延スタンド５１から圧延・搬送されてくる被切断材５２を切断タイミングが到来する毎にクロップシャー本体５３によって所定の長さに切断する装置である。
【００４６】
クロップシャー本体５３は、圧延ラインを挟んで上下に配置された各ドラムの外周面にシャーブレード５４を備えている。このクロップシャー本体５３のドラム回転軸は減速機を介して電動機５５と連結されており、圧延スタンド５１から圧延されてくる被切断材５２を設定された切断長さで切断すべく切断タイミング毎に電動機５５を起動しシャーブレード５４を回転させ、所定の長さで材料を切断する。
【００４７】
圧延スタンド５１には、圧延ローラの回転数を計数するパルスジェネレータ(PG)が設置され、計数された圧延ローラの回転数データはパルスカウンタユニット１１４に供給されている。また、圧延ラインにおける圧延スタンド５１の出側には、搬送されてくる被切断材５２を検出する２台の材料検出器（HMD:Hot Metal Detector）５７，５８が所定箇所に設置されており、それぞれの検出信号はパルスカウンタユニット１１４に出力される。
【００４８】
パルスカウンタユニット１１４内のインテリジェント機能部１１３は、材料検出器５７，５８からの検出信号を入力したタイミングからスタンド駆動軸に取り付けたパルスジェネレータ５６のパルス信号をカウントして材料の走行距離をトラッキングする。すなわち、圧延スタンド５１に近い側の材料検出器５７が搬送されてきた被切断材５２の先端を検出した時点でパルスカウントを初期化して計数を開始し、シャーブレード５４による切断地点から所定距離Ｌだけ離間して設置された材料検出器５８が搬送されてきた被切断材５２の先端を検出した時点までのパルスカウント値によって１パルスの重みが分かる。シャーブレード５４のシャー起動から切断までに要する時間／材料走行距離は予め演算で求められており、これらのデータからシャー駆動モータの起動タイミング信号を生成する。生成した起動タイミング信号は、入出力伝送ユニット１１５→伝送ループ４０→ドライブ装置２０の入出力機能部２０１→ドライブ部２０１に出力される。そして、ドライブ部２０２からモータ制御出力が電動機５５に供給され、これにより、クロップシャー本体５３内のシャーブレード５４が回転して、被切断材５２を所定の長さに切断する。
【００４９】
従来のように、パルスジェネレータ５６や材料検出器５７，５８の検出値に基づいてプログラマブルコントローラ１０内のＣＰＵ装置１２によって切断タイミングを計算し、これによって切断指令をドライブ装置２０に供給するのでは、高速で搬送されてくる被切断材５２を切断するには時間が遅れてしまう。この点、本実施例では、パルスカウンタユニット１１４のインテリジェント機能部１１３から切断指令（シャー駆動モータの起動タイミング信号）がＣＰＵ装置１２を介さずにドライブ装置２０に供給されるので、時間遅れを生じることなく、高速にかつ精度よく材料を切断することが可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１：プラント制御システム
１０：プログラマブルコントローラ
１１：入出力装置
１２：ＣＰＵ装置
２０：ドライブ装置（駆動装置）
３０：ＭＣＣ装置（駆動装置）
４０：伝送ループ
１１１：入力ユニット
１１２：出力ユニット
１１３：インテリジェント機能部
１１４：パルスカウンタユニット（インテリジェント入力ユニット）
１１５：入出力伝送ユニット
１２１：入出力伝送ユニット
１２２：ＣＰＵ
１２３：電源ユニット
２０１：入出力機能部
２０２：ドライブ部
３０１：入出力機能部
３０２：ＭＣＣ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵ装置と入出力装置とを備え、常時は、前記入出力装置を介して制御対象となるプラント側から出力されるセンサ出力を取り込むとともに、前記ＣＰＵ装置内のプログラムに基づき、前記センサ出力を処理して、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成して伝送ループに送出し、当該伝送ループに接続された前記制御対象となるプラント側の駆動装置を制御するプログラマブルコントローラであって、
前記入出力装置内に配置され、前記プラント側から出力されるセンサ出力が予め高速処理指定された所定の条件を満たすものであるとき、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成するインテリジェント入力ユニットと、
前記入出力装置内に配置され、前記インテリジェント入力ユニットによって生成された制御データ、ドライブ伝送データ、またはＭＣＣ伝送データを前記伝送ループ上に送出する入出力伝送ユニットと、
を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラマブルコントローラであって、
前記インテリジェント入力ユニットは、プラント側に設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号をカウントし、カウント結果が予めプログラムされた条件を満たすとき、ドライブ伝送データを生成し、前記伝送ループ上に送出することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプログラマブルコントローラと、
前記入出力ユニットから前記伝送ループ上に前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかが送出されたとき、前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、予め指定された種類のデータを取り込むとともに、取り込んだデータに基づき、前記プラント側の前記制御対象機器を駆動する駆動装置と、
を備えることを特徴とするプラント制御システム。
【請求項１】
ＣＰＵ装置と入出力装置とを備え、常時は、前記入出力装置を介して制御対象となるプラント側から出力されるセンサ出力を取り込むとともに、前記ＣＰＵ装置内のプログラムに基づき、前記センサ出力を処理して、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成して伝送ループに送出し、当該伝送ループに接続された前記制御対象となるプラント側の駆動装置を制御するプログラマブルコントローラであって、
前記入出力装置内に配置され、前記プラント側から出力されるセンサ出力が予め高速処理指定された所定の条件を満たすものであるとき、制御データ、ドライブ伝送データ、ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかを生成するインテリジェント入力ユニットと、
前記入出力装置内に配置され、前記インテリジェント入力ユニットによって生成された制御データ、ドライブ伝送データ、またはＭＣＣ伝送データを前記伝送ループ上に送出する入出力伝送ユニットと、
を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラマブルコントローラであって、
前記インテリジェント入力ユニットは、プラント側に設けられたパルスジェネレータから出力されるパルス信号をカウントし、カウント結果が予めプログラムされた条件を満たすとき、ドライブ伝送データを生成し、前記伝送ループ上に送出することを特徴とするプログラマブルコントローラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプログラマブルコントローラと、
前記入出力ユニットから前記伝送ループ上に前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、少なくともいずれかが送出されたとき、前記制御データ、前記ドライブ伝送データ、前記ＭＣＣ伝送データのうち、予め指定された種類のデータを取り込むとともに、取り込んだデータに基づき、前記プラント側の前記制御対象機器を駆動する駆動装置と、
を備えることを特徴とするプラント制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９２９６９（Ｐ２０１３−９２９６９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５８６６（Ｐ２０１１−２３５８６６）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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