運転法案をベースとした圧延機運転ソフトの自動生成システム

特集

社会環境に対応した次世代圧延設備

運転法案をベースとした圧延機運転ソフトの

自動生成システム

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BasedonOperationProcedureDocument

土井克彦*

上原義人*

上金良博**

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伊藤正己**

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新堀俊明**

乃5/7∫αゐ才SJヱどタZ∂′ノγ∼ 】ヰ 醐.･ (b)作画機能による運転法案入力 圧延機運転ソフト自動生成システムによるプログラム生産画面例 モジュール化した運転法案の一覧表示を(a)に示す｡運転法案は作画 機能によって入力し(b),この記述からPC(ProgrammableContro【ler)ソフトの自動生成を行う｡

鉄鋼プラントの圧延機運車云ソフトには高い品質,

保守性および可視性が要求されている｡

今回,比延機運転ソフトを日勤的に年成するシス

テムを開発し実用化した｡このシステムはプラント

の運転方法,処理内容を記述したドキュメントであ

る運転法案を専用の作画機能を使って入ノJし,直接

圧延機運転ソフトまでfE成するシステムである｡運

*川崎製鉄株式会社制御技術部 **【+立製作所大みか二1二場

転法案を機能ごとにモジュールとして管理し,標準

ロジックを再利用し組み合わせることで品質の向上

を実現した｡運転法案を修正することによって,庄延

機運車云ソフトを直接修正できるため保守が容易であ

る｡可視性の面では,入力した運転法案そのままの形

で操業用CRTによるオンラインモニタが七∫能であり,

トラブルヘの対応も迅速に行うことができる｡

35

420 日立評論 VOL.了5 _{No.6(H柑3-6)}

□

はじめに 鉄鋼プラントは,高い生産性の追求や省力化のニーズ から年々人規模化してきた｡PC(Programmable Con-troller)が実行する圧延機運転ソフトは,プラントの大規 模化とPC自体の性能向上からステップ数が増加し,その 内呑も複雑なものとなった｡一方で,PCのソフトはラダ

ー図などに代表されるPOL(Program Oriented

Lan-guage)とPC専用のツールを使って作成し,保守してい

た｡このため,次のような課題があった｡

(1)プログラム設計者にとって圧延機運串云ソフトの作成

が困難になる｡大容量のソフト全体を見渡し,かつ細部 にわたって高品質を確保するには多大な労力を要する｡ (2)圧延機運転ソフトを保守する保全担当者にとって, POLでは複雑な処理内容を理解しにくい｡プログラムを 修正するにはプログラム設計者が行うか,保全担ソ1者が プログラムの知識を修得して行わなければならない｡ (3)プラントを運転するオペレーターにとって,プラン トのトラブル対応が凶難である｡制御ソフトをモニタし て調査するには,PCが設置されている電気室で専用ツー ルをPCに接続しなければならず,またPOLでロジック を表示するのでオペレーターにとって理解しにくい｡ 以上の課題に対応しプログラムの品質,保守性および

可視性を改善するために,MICA(ModularIntegrated

ConceptArchitecture:圧延機運転ソフト自動生成シス

テム)を開発した｡ここではこのシステムの概要について 述べる｡ 36

8

_{MICAシステムの特長}

鉄鋼プラントの処理内容を記述したドキュメントを運 車云法案と呼ぶ｡従来は運転法案を元にシステム設計者が 什様書を作成し,プログラム設計者がプログラムを作成 していた｡MICAでは,この運転法案の記述法を見直し, 電子化することでプログラムの自動生成システムを実現 した｡ 2,1運転法案 運転法案はプラントでの処理内容をロジック図(イン ターロック図やフロー図)で表現しており,各信号をデバ イス名と呼ぶプラントで使用する機器名称に対応した名 称で表す｡このため可視性が高く,直感的に]哩解しやす い｡また,プログラムの知識を必要としない｡MICAで は専用の作図機能を使って運転法案を人力し,その道転 法案を直接PCの命令語に変換する｡作図機能ではロジ ック図で使うシンボルをメニュー化しており,デバイス 名をそのまま人ノJする｡ 2.2 _{モジュール化}

処理内容が人規模化しているため,運車云法案の畳も膨

大な量になる｡処理全体を把握しやすくするためには, 処理を機能ごとに分解,整理して扱える仕組みが必要で ある｡MICAでは一つの機能を実現する単位をモジュー ルとして管理し,モジュールの組み合わせによって制御

ソフト全体を構築する｡各モジュールの処理内容は運転

法案の形で記述する｡モジュール化の採用により,プロ グラムの把握が容易となると同時にプログラム品質を向 ･も音紛〕 叶孟額一軒 i￣■､･.して=卜｢ げ主食ぎ紳; 串∃! 1-【 叶一皇象l戟漸r .簿 J′ト￣ 紘鯛】屯1赫:ノ 〆言斡,壬㌧鞍r弓 1 1 脚〉た汐†い･j 好守綽】竜l浄F巳 手l孟錬†モー｢ 少蒜藤.写 一 l帽伊■lさけ｢ 1 ナ､手蔓粁首.･_f･ア】 1 り屋!勇+喜式 !チエ￣■■=叶て j =佃.-Iゝj≧･J..勾 Iナ苧粁首■･ 1 ■H･宗野 ･･ミ･`紳ノー･. 1 r†品t号汚血書fr l ri申卓佃J F･冒推,17材料 ▲†言辞 1 l⊥蒜.. ノー占号亀キ∼キ･∴l 図l 作図画面例 この画面から運 転法案を入力する｡一使用するシンボルは メニューから選択し,ロジックを作画す る｡カット アンド ペーストなど編集の ための機能を持っている｡

運転法案をベースとした圧延機運転ソフトの自動生成システム 421 上させることができた｡また,人出カロジックなど,標 準的な機能をモジュール化し,ライブラリの形で提供す ることによ-),ソフトの再利用が容易となって高い生産 件を実現した｡ 2.3 _{ネットワーク化} MICAでは制御で使用しているネットワークを生かし て,操業用CRTによるオンラインモニタを￣吋能とした｡ 操業用CRTの置かれた場所であれば,どこでも任意の PCのプログラム実行状態をモニタできる｡また,従来は POL形式,絶対アドレス表現で表示していたのに対し, MICAのモニタでは入力した運転法案の形で表示し,各 信号を口本語のコメントが付いたデバイス名で表示する ので理解が容易である｡

田

プログラムの自動作成

この章ではプログラムの自動作成処理について述べる｡ 3.1運転法案の入力 運転法案は専用の作図機能を用いてモジュール単位に 人力する｡作図機能はパーソナルコンピュータ(以下,パ ソコンと略す｡),EWS(EngineeringWorkstation)の上 で動作する｡作図耐痢の例を前ページの図1に示す｡ユ ーザーは絵を描くのと同じ感覚で運転法案を入力する｡ 運転法案で使用するシンボルはメニューから選択するだ

けでよく,各信号名も運転法案に書くのと同じデバイス

名称で人力する｡カット _{アンドペーストなどの編集機} 能が充実しており,マウスやキーボードを依って簡単に

運転法案を作成し修正することができる｡凶￣向を作る場

合と同じく運転法案はシート単位になっており,シート が何校か集まって一つのモジュールとなる｡MICAはモ ジュールを最小単位としてプログラム管理を行っている｡ 3.2 _編集処理 MICAでは人力が終わった運転法案からロードモジ ュールを作成する処理を編集処理と呼ぶ｡パソコンや EWS上で作成し,修正したモジュールを1日のEWS▲卜に まとめ,編集処理を実行する｡プログラム作成の流れを 図2にホす｡作図機能は人力した運転法案をモジュール ソース _{ファイルとして格納する｡ソースファイルは描画}

情報とデバイス情報を含む｡編集処理の中でコンパイル

機能が描画情報を解析して運転法案記述をプログラム命

令語に変換し,アセンブラ ソース _{ファイルを生成する｡} コンパイル機能によって,運転法案入力時プログラムを 意識する必要がない｡次にデバイス管理機能がモジュー ル ソース

_{ファイルのデバイス情報からデバイスがピッ}

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作図機能

､｢議表

編集機能 コンパイル 機能 アセンブル 機能 リンク機能 ロード モジュール モジュール ソースファイル ￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣1 1 ⊥_-一一■●■

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一一一′ デバイス管王里 機能 アセンブラ ソースファイル オブジェクト ファイル __________+ 図2 プログラム自動生成の流れ 作図機能によって入力し た運転法案(モジュール ソース _{ファイル)から編集処理が自動的} にロードモジュールを生成する｡ ト信号かワード信一り･かをチェックし,デバイス名に絶対 アドレスを割り付けてアセンブラ ソース

_{ファイルを書}

き換える｡デバイス管理機能により,入力時に絶対アド

レスという考えを意識する必要がない｡生成したアセン

ブラ ソース _{ファイルはアセンブル機能がモジュール単} 位の機才戒命令語,オブジェクトファイルに変換する｡リ ンク機能が個々のモジュールのオブジェクトファイルを

組み合わせ,PCl台全体の機械語の集まF)であるロー

ドモジュールを作戌してEWs上に格納する｡

3.3 ダウンロード,モニタ

ロードモジュールを実機PCに転送する処理をダウン

ロードと呼ぶ｡MICAを通用したシステムではEWSと PC間のネットワークを経由してダウンロードを行う｡ダ ウンロードが終了するとMICAで生成したロードモジュ ールが初めて実行￣叶能となる｡プログラムの実行状態は EWS上で運転法案の形でオンラインモニタすることが できる｡また,ネットワークには操業用CRTが接続して おり,どのCRTでも,任意のPCのプログラムを運車云法案の 形で内容をモニタできる｡操業用CRTでのモニタ両面の 例を図3にホす｡表示しているのほ人力したのと同じ運 転法案である｡信号の成立,不成立は表示色によってl去別 される｡また,演算処理の場合は,逐次現在値を表示す る｡各信号にはデバイス名,口本譜名称を表示している｡

口

_{実プラントへの適用}

MICAを組み入れたシステムの例を図4に示す｡EWS 37

422 日立評論 VOL.75 _No.6(1993-6) 図3 操業用CRTでのモニタ 例 作図機能を一便って入力 した運転法案の表現で,プログ ラムの実行状態をオンラインで モニタできる｡ LAN EWS

願

制御用計算機 ダウンロード 運転法案モニタ管王里

■運転法案入力

プログラム自動生成 運転法案モニタ 定数,タイマ修正 制御用LAN PC 操業用CRT 運転法案モニタ 電気制御実行 鉄鋼プラント 注:略語説明 EWS(Engineeri【gWorkstation) PC(ProgrammableController) 図4 _{MICAシステムを適用したシステム構成例} プログラ ムの自動生成だけにとどまらず,保守,オンラインモニタまでサポ ートしている｡ では運転法案人力,プログラムの自動生成を行う｡生成

したロードモジュールをLAN,制御用計算機および制御

用LANを経山してPCにダウンロードし,PCが鉄鋼プラ ントの制御を実行する｡EWSでは運転法案のオンライン のモニタを行うと同時に,定数,タイマ値の変更ができ

る｡操業用CRTでも制御用LANを経由して遷幸云法案モ

ニタを行うことができる｡平成5年3月現在,18プラン トに適用して効果を上げている｡

B

おわりに

以上,MICAシステムの開発によって運転法案から自

動的には延機運転ソフトを自動生成することが可能とな

り,プログラムの保守性を飛躍的に高めることができた｡ モジュール化を採用したことにより,プログラムの品質, 生産性がlらJ,卜した｡また,運転法案ベースでプログラム をモニタできるため,トラブルの早期傾国解明とその対 策が容易となった｡ 今後,さらに使い勝手の向上,機能の拡充および性能 の向_1二を図っていく考えである｡

参考文献

1)新堀,外:電気学会金属産業研究会資料MID-92-3 (1992) 2)_￣￣†二井,外:電気学会金属産業研究会資料MID-92-2 (1992)

3)T.Sakurai,et _al∴An AしItOmaticI〕r()grammiTlg

System Basedon M()dularIntegrated Concept

Archi-38

tecture:Sixteenth AnnualConferellCe _Of theIEEE

IndustrialElectronicSociety,pp.1303-13()8,Novem-ber(1990)

4)上原,外:電気制御DDC-PLC用プログラム自動生成シ

ステムの開発:第118凹【+本鉄鋼協会講演会全璃人会子 稿,Vol.2,p.572(1989年11H)