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生産制御システムを中心とした統合制御ソリューションの提供
生産制御システムを中心とした統合制御ソリューションの提供 横河電機 1．はじめに 高橋 利明 これらは，それぞれ単独で存在させるのではなく，個々との繋 1975 年 6 月，世界に先駆けて発表された統合生産制御システ がりを持たせることで，さらなる進化を遂げることができる。図１に ム「CENTUM シリーズ」は，市場の要求に従い，新しい技術を取 示してあるように，CENTUM を中心とした安全計装システム，プラ り入れることにより発展してきた。さらに進化させるために，他の制 ント運転支援，プラント設備管理，フィールド機器，ネットワークベ 御システム，安全計装システム，プラント運転支援システムなどと ース生産システムと結合することで，ユーザにとって安全性・信頼 の連携をはかり，以下に述べる 3 つの視点によるさらなる進化へ 性のある最良のソリューションを提供する。さらには，新たな次世 の取り組みを紹介する。 代のシステムへと発展させていく。 ・ プラント全体の情報を正確，リアルタイムにきめ細かく監視， ここでは，CENTUM を中心とした統合制御システムについて説 予測し，プラントの状況を目に見えるデータとして提供す 明するが，進化の例をすべて説明することができないため，代表 る。 的な製品を紹介する。 ・ 収集してデータを十分に解析し，将来起こり得る変化を先 取りする。 ・ 予期しない事象を最小限に抑え，俊敏で信頼性の高い最 適な操業を実現する。 制御システム （CENTUM） PRM プラント設備管理 TSE Ethernet Ethernet SENG AOA Exapilot PIMS Exaquantum OPCサーバ CS 3000 R3 HIS CAMS for HIS TSEサーバ Vnet Vnet SIOS ProSafe-RS SCS CS3000 FCS プラント運転支援 安全計装 システム Ethernet 接続機器 安全センサー 安全バルブ FF-H1 STARDOM FCN ネットワークベース 生産システム 図1 フィールド機器 センサー バルブ CENTUM 中心の統合ソリューション 月刊計装 2007 年 11 月号 1 2．目に見えるためのデータ化の実現 そのような状況に陥らないためにも，統合型アラーム管理パッ 現在，世の中にはさまざまな情報が溢れており，それの管理が ケージ（CAMS:Consolidated Alarm Management Software，以下 難しいため，必要な情報を必要な時に取り出せない状況となって CAMS for HIS と略す）を用いることにより，オペレータがより安全 いる。そのような状況に陥らないためにも，必要な時に直ぐに見 に高効率なオペレーションができるように，プラントで使用されて えるようにすれば，問題が発生しても瞬時に解決できる。 いる多種多様なアラーム＆イベントの中から必要な情報だけを最 プロセス制御業界においても例外ではなく，後継者問題など 適なタイミングで監視できる。さらに，CAMS for HIS は，統合生産 による知識の継承不足により，必要な情報を直ぐに取り出すこと 制御システム「CENTUM CS3000 R3」に加え，安全計装システム ができず，個々のオペレータに対する責任範囲が増大している。 「ProSafe-RS」や統合機器管理「PRM」が発報するアラーム＆イベ 結果として，オペレータはアラームの氾濫に困っている状況であ ントなどにも統合することも可能である。したがって，プラント全体 る。実際に，新人オペレータの操業中に，新規アラームが発生し， の情報を正確，リアルタイムにきめ細かく監視，予測し，プラント そのアラーム対応中に，また新規にアラームが発生し，その後も の状況を目に見えるデータとして提供することにより，問題点を解 次々に発生するといったような状況がある。結果的にアラームの 決することができる。（図２） 氾濫の中に置かれてしまうということがある。 図２ アラーム統合画面（CAMS for HIS） 月刊計装 2007 年 11 月号 2 3．起こり得る変化への先取りの実現 安全計装システム ProSafe-RS*)は，プラントシャットダウン以外 にも，さまざまなソリューションを提供しているが，安全計装システ ム（SIS:Safety Instrumented System）において注目されているソリ ューションの一つとして，Partial Stroke Test(以下 PST と略す)が ある。通常バルブは全開状態で保持されており，プラントに異常 が発生しない限り，動作することがないが，PST では，定期的にオ ンラインでバルブを少しだけ動作させ，診断をすることにより，本 来１年でする全閉テストを延ばして稼動率を高くすることができ 図３ 安全ループ構成例 る。 この診断により，異常時にバルブが動かない，機器に異常が しかし，実際には，バルブ故障を 100％検知することはできな 起きているのにもかかわらずアラームが発生せず，オペレータに いが，PST を利用することにより，確実に多くの事前故障が検出 情報が伝わらないようなことが起らなくなる。また，全閉テストのた できる可能性が高まる。また，PST を使用することで，安全レベル めに，バイパスバルブの設置も不要で，点検のためにプラントを を低下させることなく，コストのかかるプルーフテスト（全閉テスト） 停止させることがなくなる。その結果として、生産効率の低下やコ の頻度を下げ，トータル保守コストを低減する効果が期待できる。 ストなどを低減することもできる。 図３の安全ループ構成例に示してあるように，PST は，安全セ ン サ ー か ら の 信 号 に 従 い ， ProSafe-RS の 安 全 コ ン ト ロ ー ラ また，制御システムと安全計装システムは，統合ソリューションと しても注目されており，CENTUM 系の新しい機能も安全計装シス テムに適応することができる。 （SCS :Safety Control Station）がシャットダウンロジックを実行し， その出力によって安全バルブを全閉する。このような安全ループ 4．信頼性の高い最適な操業の実現 構成の場合，故障箇所としては，センサー，安全コントローラ，バ 近年，後継者問題などによる運転スキル技術の低下が懸念さ ルブの３つに別けられるが，この場合，一般的に全故障のうち約 れている。さらに，プラント操業における省エネ，省コストは大きな 半分がバルブの故障と言われている。その故障を予測するため 課題となっている。こうした問題点を解決するために，プラント情 に，オンラインでバルブのデータを収集し，十分に解析をすること 報管理システム（PIMS：Plant Information Mangement System 以 により，事前に故障箇所を判断することができ，将来起こり得る変 下 ， PIMS と 略 す ） 「 Exaquantum 」 や 高 度 運 転 支 援 （ AOA ： 化を先取りすることができる。さらには，安全ループ全体の故障 Advanced Operation Assistant）「Exapilot」などのプラント運転支 診断にも大きく関連してくることになる。 援パッケージを用意している。これらのパッケージは，オープンな ものとなっており，各社 DCS/PLC と接続可能であるが，特に CENTUM とは密接に結合する。以下に各パッケージの概要を紹 介する。 プラント情報管理システムは，統合生産制御システム 年 2 月に発売 された世界で初めてのシングルコントローラで，安全度水準 SIL3(SIL:Safety Integrity Level)を実現できる SIS として， 第三者認証機関であるドイツの TÜV から国際規格 IEC61508 の認証を取得したシステムである。プラントの非 常事態や人的な影響で起きる危機的な状況において，最終的 にプラントを安全にシャットダウンさせることができる。 *)安全計装システム「ProSafe-RS」は，2005 月刊計装 2007 年 11 月号 CENTUM CS3000 R3 などが持つ大量のデータを収集し，帳票/ト レンド/グラフィックとして管理する。また，長期に保存したデータ から，プラントの操業状態を解析・診断して，操業を改善する。 高度運転支援は，熟練オペレータの頭の中にあるプラントの立 3 ち上げや停止手順などをわかりやすく表現するために，運転手 5．おわりに 順通りに画面に並べ，半自動化運転シーケンスをグラフィカルに 本稿では，CENTUM を中心に，その周りを取り巻く製品などに 作成する。作成した運転シーケンスは，そのまま運転画面として ついて紹介させて頂いた。ここでは，すべてを紹介することができ 利用できる。これにより，オペレータのノウハウ継承の問題にも対 なかったため，今回の「計測展 2007 TOKYO」においては，是非， 応でき，運転の安定性，安全性，効率性が向上する。 横河電機ブースにお立ち寄り頂き， CENTUM 中心に，安全計 CENTUM と結合できることにより，予期しない事象を最小限に 装，運転支援，プラント設備管理，フィールド機器，ネットワークベ 抑え，俊敏で信頼性の高い最適な操業を実現することにより，省 ース生産システムなどを結合することで，最適なソリューションを エネ，省コストにつなげることができる。さらには，DCS と PIMS を 提供できることを感じて頂きたい。繰り返しになるが，今後も，お 融合させた新たな運転操業システムへと発展させることが可能と 客様にとって安全性・信頼性のある最良のソリューションを提供し， なる。 さらには新たな次世代のシステムへと発展させていく所存であ る。 注） ・ CENTUM, ProSafe, PRM, Exaquantum, Exapilot, STARDOM は，横河電機（株）の登録商標または商標である。 ・ その他，掲載の会社名，商品名称などは，各社の登録商標 または商標である。 月刊計装 2007 年 11 月号 タカハシ・トシアキ 横河電機(株) IA システム事業センター PA PMK 部 〒180-8750 武蔵野市中町 2-9-32 4