4. ディスクリートアプリケーションの実装
4.3 手続き型制御モデル(ディスクリート例)
完全なISA-88手続き型モデルの図については、セクション 2.5を参照してください。
以下の図に、ユニットレベルから物理的な機器内に存在するものまで手続き型制御のすべてがあ るディスクリートマシンにISA-88を実装するときに手続き型および物理レイヤを組み合わせた 図がどのように見えるかを示します。
Control Recipe
Procedure (Link)
Equipment Control
Equipment Module Process Control
Control Module Procedural Control
in Equipment Procedural Control
Equipment Phase Equipment
Operation Equipment Unit Procedure Equipment
Procedure
図4-2.物理モデルと手続き型モデルの組合せ – ディスクリート例
ディスクリートマシンのための ISA-88規格への適用のいくつかを見ると、ISA-88の例とは異な る点のほとんどが 手続き型制御を行なう方法に存在することが明確になります。これは、手続 き型モード、状態、およびコマンドが機器の制御とインターフェイスするために利用される場所 です。
PackMLモードの実装例、状態およびコマンドを検討する前に、ディスクリートアプリケーショ
ン要件を満たすためとLogix履歴プログラム編成によりよく対応させるために、前の図に示され た組み合わされた手続き型モデルを折りたたむ方法をまずに理解することが重要です。
ISA-88では、手続き型制御モデルは折りたたみ式であるとしています。手続き型 制御モデルの
レベルは、特定のアプリケーションでは省略できます。ISA-88は、手続き型モデルを折りたた むときに以下の注意事項を考慮すべきとさらに説明しています。
• 手続き型エレメントレベルを出ると、次に高いレベルがその機能を引き継いで、次に低いレ ベルが制御する順番のロジックと、折りたたまれたレベルに記載された他の情報(機器の要件 や他の情報を含む)が含まれていることが必要です。
• 最下位レベルの機器の手続き型制御は、基本的な制御を使用して機器をアクティブにする機 能を持っていることが必要です。
以下の図に、LogixプラットフォームでPackMLのディスクリートマシンの実装のためにロック ウェル・オートメーションの例を活用する手続き型モデルを示します。図では、手続き型レベル が機器制御に含まれていない場合に、動作およびフェーズエレメントは1つのレベルに折りたた まれています。ほとんどの場合、ディスクリートマシン用の制御レシピはオプションです。通常、
マシンが監視システムまたは上流/下流の機器からのコマンドに応答する必要があるとき以外は、
マシンは制御レシピとは独立して実行します。
図4-3. 物理モデルと手続き型モデルの折りたたみ – ディスクリート例
4.3.1 Procedural Control Modes (手続き型制御モード)
ディスクリートマシンの制御モードは、動作およびフェーズを実行するために前の図に示した折 りたたまれた手続き型モデルのOperation (動作)レベルに実装できます。
ディスクリートアプリケーションの動作を実行するための制御モードの使用は、プロセスアプリ ケーションでの制御モードの使用方法と異なることがあります。プロセスアプリケーションでは、
モードでは、通常、モードはバルブのHand–Off–Auto制御などの場合に、バルブを制御する人ま たはもの(例えば、オペレータまたはプログラム)を決定するモードのためにEMまたはCMレベ ルで使用されます。
制御モードには、マシンのプロセスを実行するストラテジを決定する状態、状態コマンド、およ び状態トランジションの順番を指定するサブセットが含まれています。機器エンティティの処理 動作は、関連する手続き型エレメントおよび機器エンティティ自体を評価するモードによって決 まります。
標準的なマシン制御モードには、Production, Manual, Sanitation, またはCIPなどがあります。これ らの動作モード間を区別するエレメントは、状態の選択したサブセット、状態コマンド、および モードをサポートするために必要な状態トランジションです。状態内で順番が付けられた手順は、
通常、状態が存在する制御モードに固有です。
例えば、Production (生産)モードでは、充填機のEXECUTE 状態は、充填された容器を連続して 生産するということを意味します。Manual (手動)モードでは、EXECUTE状態は、ジョグまたは デューティサイクルなどのオペレータコマンドを待っているかまたは実行していることを意味 します。EXECUTE状態は、制御モードの機能動作を定義します。同じ名前の状態が、制御モー ドが異なると異なる機能を持つことができます。
上流/下流の機器または 監視コントローラからの
コマンド
状態ロジックおよび 処理
モード選択ロジック、ローカルHMI インターフェイス、フォルト処理
以下は、PackML技術報告書によるマシン制御モードの例です。
• Production Mode (生産モード): これはルーチン生産に使用されるモードです。マシンは、オ
ペレータが直接入力したか、別の監視システムに指令されたコマンドに応答して関連するロ ジックを実行します。
• Manual Mode (手動モード): このモードは個々のマシンモジュールの直接制御を行ないます。
このモードはメカニズムが行使している機械的な制約に従って使用できます。パラメータを 修正した結果として、個別のドライブの立上げ、同期したドライブの動作を検証する、また はドライブをテストするために使用できます。
4.3.2 Procedural Control States and Commands (手続き型制御状態およびコマンド) マシン状態は、マシンの現在の状態を完全に定義します。マシン状態は順番が付けられた手順(ま たはプログラミングルーチン)として表されますが、他の手続き型エレメントまたは機器エンテ ィティに対する1つまたは複数のコマンド、手続き型エレメントまたは機器エンティティのステ ータス、または両方のステータスから構成されます。状態で指定された機能を実行すると、マシ ン状態は、コマンドのセットをマシンの手続き型エレメントまたは機器エンティティに指令して から次に、手続き型エレメントにレポートステータス戻します。マシン状態は条件付きのロジッ クを実行してから、次に現在のマシン状態内のさらなる実行を進めるかまたは他の状態に切り換 えます。マシン状態は、前の状態を変えるようにマシンに行なわれた前の動作の結果です。1台 のマシンで同時にアクティブにできるのは1つの主要な処理活動のみです。主要な活動の直線的 なシーケンスは、1つの状態から次に、順番付けられた制御の流れを厳密に連続して駆動します。
同じ機器エンティティで動作する並列状態の場合は、1台のマシンで同時にアクティブにするこ とは許可されません。
3つのマシン状態タイプ (acting, wait およびdual)はPackMLで定義されており、この状態につい て以下に説明します。
• Acting state: いくつかの処理アクティビティを表す状態タイプ。この状態タイプは、一定期
間または特定の状態に達するまで、論理的な順番で処理ステップを1回または繰返し実行す ることを意味します。ISA-88では、これらの状態タイプには“-ING”で終わる状態が主に含ま れており、この状態は「過渡的な」状態と呼ばれています。
• Wait state: マシンが定義された状態のセットを達成したかを示すために使用される状態タイ
プ。この状態タイプでは、マシンはActingまたはDual状態タイプに切り換わるまでステータ スを保持します。ISA-88規格では、これらの状態タイプは、“final” (最終的)または“quiescent”
(休止)状態として参照されています。
• Dual state: (注: この状態は、さらに明確にするためのISA-88手続き型制御規格からのバリエ
ーションです。ISA-88状態モデルをディスクリートマシンに適用するときは、ISA-88規格(も ともとはバッチアプリケーションのために作成された)は、指定時間内で1つのバッチまたは ロットに従って作動するとして単位を定義します。この定義は本質的に、RUNNING状態
(PackML状態モデルのEXECUTE状態に似ている)が、完了するために必ず必要であるか、ま
たはバッチを決して生成しないことが必要であり、そのために「過渡的」です。)ディスクリ ートマシンは連続動作か可能であり、これは一度に複数のバッチに従って作動することを意 味し、EXECUTE状態が通常の生産動作中には完了しないことがあります。このため、アプ リケーションの違いにより、OMACはPackML状態のモデルを作成したときに、ディスクリ ートアプリケーションのための動作の違いを示すために、類似したISA-88の状態とは異なる 名前を使用することにしました。EXECUTEまたはRUNNING状態の特長は、動作モードま たはフェーズの主要な機能の実行に対する応答可能であることです。実際には、EXECUTE 状態の動作は、部品の構成可能な数が生産されたときに前者の状態を通常に使用すると “state complete” (状態完了)になることを除いてISA-88のRUNNING状態との違いがない(ほとんど の場合、生産の実行またはシフトが完了するとStopまたはHoldコマンドで終わるのである が)のに対して、1つのバッチが生成された後に後者の状態を通常に使用すると“state complete”
(状態完了)になります。
注: dual stateのこの定義はPackMLに固有で、ISA-88には存在しません。
4.3.3 PackMLベース状態モデル
PackMLベース状態モデルの固定の数の定義された状態があります。以下の表に示すように、手
続き型制御状態のセットは本書のセクション2に説明するISA-88の例の状態の機能と似ていま すが、より適切になるようにディスクリート製造に使用されます。
PackML手続き型制御状態(出典: ISA-TR88.00.02-2008)
PackML状態 説明 状態タイプ
STOPPED この状態では、マシンは給電され変化しない。他のシステム
とのすべての通信が機能している(対応する場合)。 Wait
STARTING この状態では、マシンはSTART タイプコマンド(ローカルま
たはリモート)の結果として始動する。このコマンドの完了後
に、マシンはEXECUTEを開始する。 Acting
IDLE この状態は、RESETTING状態の間に行なわれたマシンの状態
を保持する。 Wait
SUSPENDING
この状態は、EXECUTE状態から変わるコマンドの結果です。
通常、この状態はSUSPENDED待ち状態の前に要求され、
SUSPEND状態の前にアクティブなプロセスを停止すること
でマシンの準備を行なう。
Acting
SUSPENDED
この状態では、マシンは関連するセットポイント速度で実行 でき、何も製品を生産していない。この状態は上流/下流のマ シンの状態または他の外部要求の結果で、HELDとは異なる。
通常、HELDはローカルオペレータ要求の結果です。
Wait
UNSUSPENDING
この状態は、EXECUTE状態に戻るためのSUSPENDED 状態 からの要求の結果です。この状態の動作には以下が含まれる:
速度の加速する、真空をオンする、またはクラッチの再起動。
この状態は、EXECUTE状態のためにマシンの準備を行なう。
Acting
EXECUTE
この状態では、マシンは材料を処理している。動作は現在の モードによって異なる。マシンがProduction (生産)モードのと
きは、EXECUTEは連続してディスクリート部分を処理する動
作を意味する。
Dual
STOPPING この状態は、マシンを制御停止および安全停止するロジック
を実行する。 Acting
ABORTING この状態では、マシンが素早く制御された安全停止になる。
非常停止ボタンを押すと、安全システムがマシンを停止し、
ABORTING状態を起動するための信号を提供する。 Acting
ABORTED
この状態は、マシンのABORT条件に関するステータス情報を 保持する。STOP コマンドはSTOPPED状態に強制的に切換え る。ABORTED 状態は、ABORT コマンドに応答するとき、ま たはマシンフォルトが起こると入る。
Wait
HOLDING マシンがEXECUTE状態のときに、HOLDコマンドは、、マ
シンを制御停止または特定のマシンモードではHELDを示す 状態にするHOLDINGロジックを開始する。
Acting
HELD この状態では、オペレータは材料が妨害されている状態がク
リアしながらマシンの動作を一時的に保留できるか、または 下流の 問題を解決しながらスループットを停止する。 Wait
UNHOLDING この状態では、マシンはEXECUTE状態に再度入るための準
備を行なう。通常、UNHOLDING状態はEXECUTE状態を再
起動するためのオペレータコマンドへの応答です。 Acting
COMPLETING この状態では、通常の動作では実行を完了した。通常、この
状態はEXECUTE状態からの自動応答です。 Acting
COMPLETE この状態では、マシンはCOMPLETEING 状態を完了して、
STOPコマンドを待っている。 Wait
RESETTING この状態では、マシンは、通常、警告音を生成し、コンポー
ネントをオンして、STARTコマンドを待っている。この状態
は、STOPPED状態からのRESET コマンドの結果です。 Acting
CLEARING この状態では、マシンはABORTINGのときに起こることがあ
るフォルトをクリアしている、およびSTOPPED状態に進む前
にABORTED状態で存在する。 Acting