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TI 34P02A03-01-PART-A
Technical Information STARDOM 計装テクニカルガイド TI 34P02A03-01 A 編 概説（STARDOM 計装） A B 編 自律型コントローラ FCN/FCJ B C 編 VDS（Web ベース HMI/SCADA ソフトウェア ASTMAC VDS） C D 編 NPAS POU（PAS ポートフォリオ概説） D E 編 FCN/FCJ 設置仕様 E F 編 仕様（GS 集） F F1. STARDOM 概要 概要 F2. FCN/FCJ FCx F3. APPF APPF F4. VDS VDS F5. STARDOM ガイド ガイド TI 34P02A03-01 2006.06.20 初版（YK） 2014.07.31 10 版（YK） i はじめに ■ 本書について STARDOM 計装は、以下を実現しています。 ・ 高い信頼性 ・ エンジニアリングが簡単、高品質 ・ 他システムとも簡単に接続できるオープンなシステム ・ 長期的な運用も安心サポート 本書では、この STARDOM 計装の機能について、詳しく説明しています。 ■ 記載内容について 本書の記載内容は、本書発行時点のハードウェアのスタイル、ソフトウェアのリ リースの仕様に基づいています。 稼働中のハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより、機能が制限されるこ とがあります。下記ホームページでご確認ください。 http://STARDOM.jp →会員サイト Yokogawa Plus ネットワークベース生産システム（STARDOM） リリース別（OS、 CPU、 Web）対応表 STARDOM コンポーネント互換性 ■ 本書の目的と対象とする読者 本書は、機種選定用の見積ガイドとして STARDOM 計装のエンジニアリング、見 積をされる方を対象に制作されています。 10th Edition : July 2014 (YK) All Rights Reserved、 Copyright © 2006. Yokogawa Electric Corporation TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 i STARDOM 計装 テクニカルガイド Part-A概説編 Part-A 概説編 TI 34P02A03-01 10 版 目次 Part-A 概説編 ................................................................... i A 1. STARDOM計装とは .....................................................................A-1 A 2. STARDOM計装の特長 .................................................................A-3 A 3. A 2.1 特長１【信頼性】 ...................................................................................... A-4 A 2.2 特長２【エンジニアリング容易性】......................................................... A-6 A 2.3 特長３【オープン性（接続性）】 ............................................................ A-8 A 2.4 特長４【長期安定運用】 ........................................................................... A-9 STARDOM計装のコンポーネント .............................................A-10 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 Blank Page < Part-A 概説編 > A-1 A1. STARDOM 計装とは ● PLC 計装の課題 横河電機は、1994 年末に国内初の PLC 計装システム“astnex”を市場に送り出し、 計装新時代を切り開いてきました。「PLC 計装」は、幅広い業種や分野で使われ てきていますが、以下のような多くの課題も見えてきました。 ・ 他の工程管理プログラムとの連携などが増加し、システムは次第に複雑さを 増しています。 ・システムの大規模化、複雑化に伴い「不再現」のトラブルが増加しています。 ・ ハードウェア低価格化は進んだが、ソフト作成費用がトータルコストの 70％ を占めるようになってきています。（商品サイクルの短縮化によって増改造 が増加し、対応費用が膨らむと共に品質維持が難しくなっている） ・ 海外進出に伴い現地でのエンジニアリング人材の確保や現地サポートの負担 が増えています。 ● STARDOM 計装の完成 横河電機は、汎用 PLC に単に計装機能を付加するのではなく、計装システムベン ダーとして、エンジニアリングから運転、保守までの計装用件をシステムとして 捉え、このようなニーズに対応した「STARDOM 計装」を完成しました。 STARDOM 計装は、一般的な PLC 計装の特長であるオープン性・汎用性・低コス ト（導入コスト）を併せ持ち、さらに、変化の大きい環境の中でも、長期的に TCO（Total Cost of Ownership）を小さくできるように工夫しています。特に、計 装機能や信頼性、オープン性、エンジニアリングの容易性などの機能面を充実さ せると共に、エンジニアリング支援や長期安定運用のための仕組みを構築しまし た。 ● STARDOM 計装とは STARDOM 計装は、高い「オープン性」による他システムとの親和性を確保しつ つ、変化に機敏に対応できる「エンジニアリング性」や「国際性」、さらに高い 稼働率を実現する DCS レベルの「信頼性」、そして「長期運用性」を得られる、 PLC 計装システムです。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 A < Part-A 概説編 > A-2 ● システム構成 STARDOM 計装の基本となる「STARDOM」とは、制御、操作、監視などの機能 別コンポーネントから構成され、それらをネットワーク技術によって柔軟かつス ケーラブルに接続できる特長を有するシステムです。STARDOM 計装の構成要素 とシステム構成を下図に示します。 A 図 STARDOM 計装のシステム構成図 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 A-3 < Part-A 概説編 > A2. STARDOM 計装の特長 STARDOM 計装には、下記の特長があります。 ■ 信頼性 ● 高信頼システムの簡単な実現と運用が可能 ・ ECC メモリの採用など DCS 譲りの高信頼設計による堅牢なコントローラ ・ CPU、制御ネットワーク、電源などの二重化が簡単 ・ 保守ツールが不要（故障品差し替えのみ）で制御を止めずに簡単復旧 A ■ エンジニアリング容易性 ● 頻繁な増改造への高品質かつ迅速な対応が可能 ・ ・ ・ ・ ・ 高品質な制御プログラム部品の組み合わせで短納期／高品質の実現 充実したシミュレータ、デバッグ機能 制御を止めずにプログラムの変更が可能 国際標準「IEC 61131-3」完全準拠の構築ツールで現地化も容易 簡単設定ツールも充実 ■ オープン性（接続性） ● 他システムとの自由な連携が可能 ・ ・ ・ ・ 国際標準／業界標準技術の全面採用によりシステム間の連携がスムーズ 上位の業務システムとの連携が簡単 各種フィールドネットワークのサポートで高い拡張性 既設システムとの連携も容易 ■ 長期安定運用 ● システムの長期的な安定した運用が可能 ・ ・ ・ ・ リモート保守機能で制御動作中でも状態把握が容易 エンジニアリング中の技術サポートは STARDOM テクニカルアシストで安心 常に進化するオープンな環境に対応したプロダクト保守契約 複雑なマルチベンダーシステムの保守支援など各種カスタムサポート これら４つの特長を具体例と共に紹介します。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-4 A2.1 特長１【信頼性】 品質問題や事故が企業の存続に強く関わる時代を迎え、生産システムの信頼性は 重要な位置づけになってきています。ところが、一般的な PLC ベースの二重化 システムは高価であり構築や維持管理にも手がかかります。さらに、システムの 複雑化や規模の拡大に伴い不再現のトラブルが増加していくという問題にも遭遇 しがちです。 ■ 簡単に二重化可能、保守も容易 A 信頼性が飛躍的に向上する二重化システムですが、一般的な PLC 計装の二重化シ ステムの場合、二重化専用 CPU や専用ベースモジュールが必要になる他、上位 や I/O との通信用モジュールも必要になります。小規模な計装でも物量が多くな り収納盤も大型化してしまいます。さらに補用品も準備する必要があります。ま た、万一 I/O や CPU が故障した際には、専用ツール（パソコン）を接続し、専任 者が注意しながら復旧させる必要があります。このように仕掛けが大掛かりにな りやすい PLC 計装の二重化システムの採用には慎重な判断が必要でした。 STARDOM 計装の自律型コントローラ FCN では、コンパクトな CPU（シングル ／二重化兼用）、電源モジュールなどを必要な信頼性レベルに応じて 1 枚追加す れば簡単に二重化構成が実現できます。また、スペース効率が高く、コンパクト かつ安価に二重化システムを構成できます。補用品についても二重化専用品を購 入する必要はありません。このため、適材適所で簡単に、二重化による高信頼化 が可能になります。 さらに、I/O や CPU モジュールの故障の際にも、保守ツールは不要です。運転を 継続しながら、故障モジュールを抜き、正常品を差しこむだけで簡単に復旧でき ます。 図 CPU 故障時の交換 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-5 ■ 故障しにくい設計 PLC にも多く使われているメモリ素子は、一過性のメモリエラー（永久故障では ない）が発生する場合があります。この一過性のエラーによって、再現性のない コントローラの誤動作が引き起こされる場合があります。 システムの複雑化や大規模化に伴って増大する一過性メモリエラーへの対策のた め、STARDOM 計装の自律型コントローラでは ECC メモリを採用しました。こ れにより、メモリ故障による誤動作の確率を激減させ、安心して制御を委ねられ るようになりました。このほかにも、ハードウェアの故障率を低減させるために、 随所に DCS ゆずりの高信頼設計がなされており、安心して連続稼働させられま す。 A 図 ECC メモリ TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-6 A2.2 特長２【エンジニアリング容易性】 商品サイクルの短縮化によって、生産設備の頻繁な増改造が加速されています。 しかも品質問題はメーカーの死活問題となってきており、短期間で確実に生産設 備を改造する必要があります。この課題を一般的な PLC 計装の手法で解決する ためには、慎重なプログラム修正と実機テスト、さらに PLC 側のプログラム修 正とパソコン側のプログラム修正をしっかり整合する必要があるなど、相当の注 意力と綿密さが必要とされ、革新が求められていました。STARDOM 計装では、 以下のようにこの問題を解決しました。 ■ 構造化と部品化による短納期と高品質の両立 A 短納期と高品質の両立には、仕様が明確で高品質な「ソフトウェア部品」を活用 するのが早道です。トランジスタ、IC、LSI、VLSI と色々な集積度の部品を組み 合わせて電子回路を作るように、ソフトウェア部品も低レベルの部品から、高機 能な部品まで必要になります。STARDOM の自律型コントローラでは、エンジニ アリングツールとして国際規格の IEC 61131-3 を活用しています。規格で定める 低レベル部品をベースに、PID 制御などの中規模部品、さらにこれらを組み合わ せた大規模な部品までを幅広く提供しています。これらのメーカー部品を活用し て、制御対象に合わせたユーザ部品の製作、登録も簡単にできます。このように 制御ロジックの階層的な作成、部品化（インタフェースを明確にしたブラック ボックス化）により、メンテナンス性の高いシステム構築が可能となります。つ まり、作成されたシステムが属人的でなく、時間が経過した後、あるいは作成に 携わっていない人でも容易に構造が理解でき、変更、追加の作業が実施できるよ うになります。この構造化、部品化の仕組みを下図に示します。このような作り 方により、短納期と高品質の両立が可能になります。さらに海外工場への技術移 転などの場合にも、国際標準採用の恩恵を得られます。 図 構造化、部品化 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-7 ■ 強力なデバッグ機能による品質向上 機能を確実に検証するデバッグ環境としては、シミュレータ（仮想コントローラ をパソコン上で動作させる）によるターゲットレスデバックと、ワイヤレスデ バッグが特筆されます。ワイヤレスデバッグは、コントローラの入出力 I/O の仮 想ワイヤリングと擬似入力のプログラムが可能であり、ターゲットコントローラ だけでなくシミュレータとの組み合わせも可能です。ループバック結線や一次遅 れなどの簡単な制御対象として使用でき、実 I/O なしで制御ロジックのデバッグ が可能です。下図にこれらのデバッグ機能を示します。 ターゲットレス デバッグ A ワイヤレス デバッグ 図 デバッグ機能 ■ オンラインダウンロード機能 デバッグ後のプログラムは、オンラインダウンロード機能を用いると、装置や設 備を停止せずに更新できます。本機能は、コントローラ実行中の制御ロジックの 変更・ダウンロードが、簡単な操作だけで実現できます。この際に、二重化を意 識する必要は一切なく、制御を止めずに連続性を保ったまま制御プログラムの変 更、I/O の割付変更などが可能です。 このように、STARDOM 計装では、制御プログラム作成、デバッグ、ダウンロー ドの各工程について、頻繁な増改造が迅速に高品質にできるように工夫されてい ます。 ■ 操作監視ソフト（SCADA）との親和性確保 コントローラ側のエンジニアリングが容易になるだけでは不充分です。コント ローラ側のエンジニアリングの結果と HMI/SCADA 側のエンジニアリングとの、 しっかりとした整合が重要です。STARDOM では、コントローラのエンジニアリ ング結果を SCADA ソフトウェア VDS に「インポート」するだけの手軽さで、両 者がしっかり整合するので、安心して増改造できます。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-8 A2.3 特長３【オープン性（接続性）】 コスト管理強化と納期短縮のために、既存設備の各種コントローラ（異機種）を 統合したいという要求や、業務系システムと生産システムとの連携をしたいとい う要求が増加しています。STARDOM は、国際標準やデファクトスタンダードを 全面採用しており、これらのニーズに柔軟に対応できます。 下図に STARDOM 計装のオープン性と接続性を示します。 A 図 STARDOM 計装のオープン性、接続性 ■ 操作監視（HMI/SCADA）側の連携機能 操作監視側の接続は、業務系などの上位側と設備用のコントローラに代表される 下位側とがあります。上位側は、OPC サーバ機能や OLE DB により業務系や MES などのアプリケーションと簡単に接続できます。スケジューラも用意されて おり、親和性良く高度なアプリケーションが構築可能です。一方、下位側につい ては、OPC クライアント機能や、各社 PLC 用ドライバが充実しています。 ■ コントローラ側の連携機能 自律型コントローラ側でも同様に、通信機能が充実しており、各社の PLC、 フィールド機器、電力モニタなどと接続可能です。これらを制御入力として一元 管理し、必要に応じて Web や電子メールで情報を発信すると、設備を統括するコ ントローラとしての自律的な運転が可能になります。また OPC サーバ接続機能 を準備しており多様な HMI/SCADA ソフトウェアとも組み合わせられます。さら に、特徴的な機能として、コントローラ上では Java アプリケーションを動作させ られ、情報処理や蓄積、情報発信が可能です。この機能を活用し、パソコン不要 の運転／保守画面など、多様な Web アプリケーションが構築可能です。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-9 A2.4 特長４【長期安定運用】 オープン素材の進化の速さ、低価格性や自由度と、システムの長期安定運用とは 相容れないものがあります。このため、これらの差を補うような工夫が必要にな ります。STARDOM 計装においては、システム構築時の支援、システム運用開始 後のハードウェアのプロダクト保守、ソフトウェアのプロダクト保守、さらにマ ルチベンダーシステムの保守支援や各種のカスタムサポートを提供して、長期安 定運用をサポートしています。 ■ システム構築時の支援 システム構築時（エンジニアリング中）の技術サポートは、会員制の STARDOM テクニカルアシスト（STA）の利用が安心です。エンジニアリング時の様々な課 題に対して最強の支援部隊が迅速にアシストして定評をいただき、多くのお客様 にご利用いただいています。 ■ 長期安定運用を支える保守体制 プロダクト保守として、「自律型コントローラ保守契約」と「VDS ソフトウェア サポート契約」があります。 「自律型コントローラ保守契約」は、STARDOM 自律型コントローラ(FCN/FCJ) ハードウェアおよび標準ソフトウェアに不適合が発生した際に引取り交換サービ スを提供するものです。本サービスは、現行の販売中製品および弊社工場出荷後 5 年以内の製品に対し、かつ弊社の指定した使用条件化で使用される場合に限っ て適用されます。交換サービスに代えて不適合の回避策を提示することがありま す。 「VDS ソフトウェアサポート契約」は、VDS 基本ソフトウェアの不適合に関す る FAX、E-mail を弊社レスポンスセンタが受信後、修理サービスを提供するもの です。休日や時間帯を問わず受け付け、修理対応します。 さらに、システム構成やレビジョン情報の管理から、現地での障害復旧、各ベン ダへの対応要請・作業管理などさまざまな状況において、STARDOM を安心して 最適な状況でご使用いただくためのシステム保守サービスとして、「STARDOM サポート plus」があります。 「STARDOM サポート plus」は、「基本サポート」、「セーフティサポート」を ベースとし、障害発生時の「安心サポート」を含めた年間保守契約です。また、 選択メニューとして「ライフサイクルプラニング」も付加できます。 詳細については、「オープンシステムライフサイクルソリューションプログラム STARDOM サポート plus」（GS 43D02H70-05）をご覧ください。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 A < Part-A 概説編 > A-10 A3. STARDOM 計装のコンポーネント STARDOM 計装は、ネットワーク技術をベースとしたオープンで独立性の高い、 下記コンポーネント製品群で構成されています。これらは単品の製品としても優 れた機能を発揮しますが、システムとして組み合わせて用いると、信頼性やエン ジニアリング性などの観点で、さらに高い効果を発揮できます。 A 図 STARDOM 計装のシステム構成図 ■ 自律型コントローラ FCN/FCJ FCN/FCJ は、自律できる独立性の高いコントローラです。FCN/FCJ は、アナログ 制御やシーケンス制御などの PLC としての制御機能だけでなく、情報処理や情報 発信などの工業用パソコン相当の機能をも持ちます。 制御プログラムの作成や改造が簡単な、現場型オールインワンタイプの FCJ （Field Control Junction）と、二重化構成も可能な FCN（Field Control Node）の 2 種類が用意されています。 参照 自律型コントローラ FCN/FCJ の詳細については、「Part-B 自律型コントローラ FCN/FCJ 編」を参 照してください。 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 < Part-A 概説編 > A-11 ■ Web ベース HMI/SCADA ソフトウェア ASTMAC VDS ASTMAC VDS（Versatile Data Server Software、以下 VDS と略す）は、HMI 表示 に「VDS Viewer」（Java アプリケーション）を使用し、汎用パソコンを用いて ネットワーク経由でどこからでも現場にアクセスし、グラフィック画面による現 場の操作監視が可能な HMI/SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）ソ フトウェアです。I/O 機器からのデータ収集エンジン、アラーム管理、トレンド データ収集などの基本部は ASTMAC と共通です。 参照 VDS の詳細については、「Part-C VDS 編」を参照してください。 A TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 Blank Page i Technical Information 改訂情報 資料名称 ：STARDOM 計装テクニカルガイド 資料番号 ：TI 34P02A03-01 2006 年 06 月／初版 ・新規発行 2006 年 10 月／2 版 ・FCN/FCJ R1.85 対応 ・誤記訂正 2007 年 7 月／3 版 ・VDS/ASTMAC R5.50 対応 ・FCN/FCJ R1.90 対応 ・誤記訂正 2008 年 9 月／4 版 ・VDS/ASTMAC R6.01 対応 ・FCN/FCJ R2.01 対応 ・誤記訂正 2009 年 10 月／5 版 ・FCN 用途 NFBU050 対応 ・VDS/ASTMAC R6.20 対応 ・FCN/FCJ R2.20 対応 ・誤記訂正 2010 年 8 月／6 版 ・ソフトウェア媒体変更 ・VDS/ASTMAC R6.30 対応 ・MELSEC L シリーズ Ethernet 接続対応 ・FCN/FCJ R3.01 対応 ・FCN/FCJ 制御ループ構築機能を削除 ・誤記訂正 2011 年 6 月／7 版 ・VDS/ASTMAC R7.01 対応 ・FCN/FCJ R3.10 対応 ・Windows 7 対応 ・VDS Viewer 追加 ・通信ケーブル情報追加 ・誤記訂正 2012 年 8 月／8 版 ・VDS/ASTMAC R7.10 対応 ・FCN/FCJ R3.20 対応 ・通信モジュール情報追加 ・.NET アプリケーション追加 ・誤記訂正 2013 年 6 月／9 版 ・VDS R7.20 対応 ・FCN/FCJ R3.30 対応 ・ASTMAC を削除 ・計装 CPU モジュール追加 ・誤記訂正 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00 ii 2014 年 7 月／10 版 ・VDS R7.30 対応 ・FCN/FCJ R3.40 対応 ・Windows 7 64bit 版を 追加 ・Windows XP を削除 ・適合規格更新 ■ お問い合わせについて 本書の内容に関するご質問は、下記メールアドレスにてお願いいたします。 問い合わせメールアドレス：[email protected] ■ 著作者 横河電機株式会社 ■発行者 横河電機株式会社 〒180-8750 東京都武蔵野市中町 2-9-32 TI 34P02A03-01 2014.07.31-00