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タッチパネル（以下ＴＰ）はＨＭＩ（Ｈuman Ｍachine Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の中心として発達してきました。ユーザーが実際に作画する上でも初期の専用キーボードを使用した時代から比べると格段の進化を遂げたといえます。更に機能も充実し、画面展開速度、ＰＬＣとの通信速度などの進歩によりＨＭＩの手段として用いるにはほとんど問題はないぐらいになったと思います。
しかしながらロギング、ヒストリカルトレンド、帳票となるとコンパクトフラッシュ（以下ＣＦ）を利用した限定的なものになり、データ解析などはＣＦを別のパソコンに移してＣＳＶファイル読み込みによる操作となり、一連の流れの中でというわけにはいかないのが現状です。
そこでＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）の出番となるわけですが、一般的にＳＣＡＤＡという高機能故に高価、複雑と思われます。またクライアント数による価格差、デバイス数による価格差など価体体系が複雑で、何となく取っつきにくい感じがするものです。中には対象を限定して安価、簡易にしたものもありますが、それ故にユーザーとしてやはり不満が残ることが多いと考えられます。
弊社が現在標準として使用してるＳＣＡＤＡは純国産であり、比較的低価格で７０機種以上のＰＬＣ通信ドライバーが標準で準備されており、同時に別機種のＰＬＣと接続も可能であり、通信デバイス数に制限が無いなど他のＳＣＡＤＡと比べて色々な優位点があります。
ユーザーとして使ってみようかと思わせるものですが、色々確認もせずに最初からお客様に納入できるものではありません。
そこで一般的に必要とされる一通りの画面を作り、作画機能、操作性、通信速度などの検証をしてみました。同時にお客様に見て頂き、本当のユーザーの目から見た要望を取り入れてきました結果、開発上での細かい要求はありますが、出来上がったものとしてはほぼ満足できるものでした。ここではデモ用に作った画面をご紹介します。
調節計のチューニング画面例が載っていますが、用途としてはＰＬＣ計装に限ったものではなくＴＰの持つ機能以上にロギング、トレンド、帳票などの要求のあるシステムには有効です。
以下に色々な画面をご紹介しますが、その中のプラントフロー、数値などは全て架空のものです。
画面のイメージとしてはグレー系を基本に暖かみのあるクリーム系を使用し、全体的には落ち着いた感じのものにしてみました。
今回はノートパソコンの使用を考えてＸＧＡ(１０２４×７６８)で画面作成しています。それをＶＧＡ(６４０×４８０)に縮小していますので少し見にくいかもしれませんが。
実際に納入している例では最近は殆どフルＨＤ対応(１９２０×１０８０)で作成しています。
ここに載せた画面は殆どデモ用のもので実際に納入した画面とは違っていますが、イメージはつかめると思います。
弊社はＰＬＣ計装に力を入れていますが、既設ＤＣＳをＰＬＣ計装＋ＳＣＡＤＡのシステムに更新した例を載せました。残念ながらあまり具体的にお見せできませんが､構成等はお解り頂けると思います。
繰り替えしになりますがＳＣＡＤＡとはどの様なものかを検証した例を載せてあります。実際の運用では色々と改造していますので、参考程度に読んでみてください。
プラント全体を解りやすく管理するものとしてグラフィック画面では計器類は各ＰＶ値を表示し、動力機器や自動弁は動作表示をしています。勿論、調節計に関してはＳＶ値やＭＶ値などを表示することも自由です。
まずグラフィックにかかわらず全ての画面に共通するベーシックな部分を説明しますと
最上段は表示項目の大タイトルになります。ここをマウスクリックするとその項目の最初の頁が開きます。実納入版では該当画面数が多いときは更に目次画面がポップアップするものもあります。
その右側上段は最新の警報が一つ表示されます。これは確認しますと要因が復帰していなくても消灯します。実納入版ではポップアップで表示する形のものが大半です。
その下段は最新オペガイドが表示されます。これも確認しますと消灯します。オペガイドも工程などに従って発生するものは確認操作をするようにしています。こちらも実納入版ではポップアップで表示する形のものが大半です。
左矢印は頁戻る、右矢印は頁進です。この他に次頁､前頁を選択出来るようにしたものもあります。
二段目はその大タイトルの中の各頁を示します。ここでは例としてこの様なグラフィック画面が１〜４系列あることになります。前述のようにこの選択を無くしポップアップ表示したものもあります。
この画面例では右上に現在工程表示、各計器はＰＶ値表示されています。実際に納入してみますと調節計はＳＶ値、ＰＶ値、ＭＶ値を表示して欲しいという要求が多いようです。その場合は大体色分けで項目を判断できるようにしています。更にＰＶ警報値でＰＶ値の色替えも可能です。
動力機器運転は自動運転時は赤色、停止時は緑色、故障時は黄色、手動運転時は赤色と灰色のブリンク、手動停止時は緑と灰色のブリンクで表示しています。自動弁は開、閉で同様の表示になります。
実納入版は自動時は何も表示されず、手動時に[Ｍ]が側に表示される形が大半になっています。
ここの画面は計器ＴＡＧ部分をマウスクリックして調節計をウインド表示した例です。ここから札かけ、ＳＶ値変更、ＭＶ値変更、Ａ−Ｍ切替、Ｌ−Ｒ切替などの操作が可能です。詳細はチューニング画面で紹介いたします。
なお、調節計のＴＡＧ部分をクリックすると後述するチューニング画面に移行します。
次の例は自動弁ＶＲ１名称部分にマウスタッチして、操作ウインドを表示した例です。更に「ＭＡＮＵＡＬ」にタッチしてモード切替確認ウインドを表示しています。この様に操作は一つずつ確認して次に進むように作りましたが、当然確認を省略する設定も可能です。
この自動弁の操作ウインドはＡ−Ｍ切替、手動開−閉選択の別にアンサーバックリミットスイッチが付属している想定です。アンサーバック異常の確認タイマー設定とリミットスイッチの状態表示が付属しています。
この他に自動状態を表示した例もあります。弊社標準として自動から手動に切り替えたときは自動状態を保持します。その後手動で操作可能としています。しかし手動から自動に切り替えたときは、即自動状態に変わります。その時の自動状態を明確にするために自動状態を表示しています。
尚、実際に納入した例では配管をこの様にリアルに表示した例は皆無です。デモでは一見見栄えが良さそうですが、実際使用時には無駄な装飾といった感じです。
またバック画面は全て黒となっています。まず目が疲れないこと、色の選択がし易いことなどが理由です。
前述のように動力機器や自動弁の操作はグラフィック画面でも可能ですが、動力機器操作のみ及び自動弁操作のみを集合させた画面です。
動力機器でもインバータなどを使用して所定回転数以上で運転確認をする場合はやはりアンサーバック確認タイマーが欲しくなります。右の二つをそのように設定した例です。
これらの例のように自由に機能の増減が可能です。
数字部分にマウスタッチすると１０キーウインドが開きます。マウスで数値をクリックしても良いですが、キーボードからの入力も可能です。
グループ関連の計器を一頁にまとめ、一目でグループのアナログ状態が把握できるようにした画面です。
調節計はこの画面でも札かけ、ＳＶ値変更、ＭＶ値変更、Ａ−Ｍ切替、Ｌ−Ｒ切替など可能です。操作方法は後述するチューニング画面と同様です。ここの例では札かけ操作のウインドを開いた例を載せました。
調節計、指示計ともにＴＡＧ部分をクリックするとチューニング画面に移行します。
ここの例では調節計と指示計のみですが、この様なフェースプレートは自由に作成できます。
実際に使用しているフェースプレートは調節計、指示計、指示警報計、積算計、手動設定器など多種多様です。お客様がここで一番操作しやすい、尚かつ他と操作性を統一ファースプレートを作ることが大切です。
実納入版では現在は殆ど画面解像度をフルＨＤ対応（１９２０×１０８０）で作っています。モニターは現在２３インチ以上を使用するのが一般的ですので、この位の解像度の方が見易いです。そうしますと計器フェースプレートももっと情報が載せられますでの、実際の画面はもっと情報のあるものとなっています。
調節計のチューニング画面です。当然、調節計のないシステムには不要です。弊社の場合は指示計などでもＰＶ警報はＨＨ〜ＬＬ、ＥＶ１〜４の８点を標準としていますでの同様の設定画面を作成しています。ＤＶ警報は２点設定で上下限別の接点使用を標準としています。
上段画面例はＰＶ警報を設定するウインド表示をした例、下段画面例はバッチ制御に対応した自動制御−強制手動制御切替ウインドを表示した例です。調節計に関しましては安全のため切替操作は全て確認動作が入るようにしています。
グラフ部分はリアルタイムトレンドでなくヒストリカルトレンドとしました。
下部にあるＰＶ値、ＳＶ値、ＭＶ値のボタンをクリックすると目盛りスケールと表示色がそれぞれの値に変わります。
６分−３０分−６０分のボタンをクリックすると表示される時間がそれぞれの値に変わります。また、１/３頁ずつの移動、１頁毎の移動も可能です。
ブラフ右端の「逆コ」の水平部分をクリックして上下に移動しますと、グラフＹ軸の表示範囲を変えることが出来ます。この様に表示が３点しか無い場合はそれほど使用することも無いとは思いますが、点数が多いときは重なりによる見難さを防ぐには効果的です。
バッチ制御の場合、常に調節計が運転状態とは限りません。これを強制的に手動で制御状態に切替えるのを可能としたのが下段画面のウインドです。
実運転時は使用に充分な注意を払わなければいけませんので、別途キースイッチを設け常時は操作できないようにしています。
フルＨＤ対応解像度の場合はもっと情報が表示出来ますので、ＰＶ警報の使用先やバッチ制御のＳＶ設定欄などを設けた例もあります。
バッチ制御の場合は一般的にシーケンス工程があります。工程はランプによって表示されますが、移行条件が時間の場合は設定値、現在値を表示して状況が解るようにします。
ここの例では設定値を変更する場合、パスワードが一致したときのみ変更できるようにしました。
常時は「ＶＩＥＷ ＭＯＤＥ」として新設定値は薄く表示され操作できません。「ＥＤＩＴ」をクリックしてパスワードウインドを表示します。パスワード一致で「ＥＤＩＴ
ＭＯＤＥ」になり新設定値及び「ＳＥＴ」が濃く表示され操作可能になります。書き込んだ新設定値で問題なければ「ＳＥＴ」をクリックして現設定値に書き込みます。終了したらまた「ＶＩＥＷ
ＭＯＤＥ」に戻しておいてください。
実際の運用ではパスワードよりハード的なキースイッチを使用したインターロックの方が分かり易く好評でした。どうしてもパスワードは安易なパスワードになりやすくあまりガードにはならない状態が多いようです。現在の実納入例では全てハード的なキースイッチを使用した方法になっています。
新設定値の数字をクリックすると１０キーウインドが出ます。１０キーウインドを使用せずに直接書き込む仕様も可能ですが、使用してみると１０キーウインドを使った方が操作性が良い感じでした。
警報画面として「サマリ画面」「リアルタイム画面」「ヒストリカル画面」の３種類を準備しています。
「サマリ画面」は現在発生している警報のみを表示します。発生から確認までを色分け表示しますが、要因消去で表示は消えてしまいます。あくまで現在の警報発生状況の表示です。
「リアルタイム画面」と「ヒストリカル画面」では発生、確認、復帰までを全て表示します。ここの例では上段は発生赤色、確認水色、復帰緑色でその動作毎に表示しています。下段では横一列に発し、確認、復帰の時間を表示しています。上段は時間軸に重点を置いた表示、下段は警報毎の内容に重点を置いた表示といえます。
「リアルタイム画面」は画面展開中に発生した警報も表示されますが、「ヒストリカル画面」では画面展開中に発生した警報は表示されません。その他はほとんど同じ機能を有しますから統合しても良いかもしれません。
ただし、「ヒストリカル画面」では開始〜終了月日を指定して過去データを表示することが可能です。
実際の運用では「ヒストリカル画面」のみ使用しています。
警報名称、ライン番号（ライン番号と云う名称はこの例の場合で、実際に使用する場合は工程名称とかになるかもしれませんし、省略されるかもしれません）、グループ番号（グループ番号と云う名称はこの例の場合で、実際に使用する場合は温度、圧力、動力など名称になるかもしれません）などをＡＮＤ、ＯＲで指定して警報履歴から検索、抽出することも可能です。納入後の実使用実績を見ますとこの様な検索、抽出はあまり使用しないようです。過去の警報を見るときは殆ど時間を基準にしているようです。
例画面がありませんが、計器に関連する警報は発報時に数値も表示されています。当然、復帰時の数値も表示されます。当然ですが数値が残るので、こちらは実使用時の評価が高いようです。
実際の納入例ではこの様な警報画面フォーマットを使用して、オペガイド履歴、操作履歴画面などを作っています。
ある意味ＳＣＡＤＡの価値を示すのは、このヒストリカルトレンドと帳票かもしれません。ヒストリカルトレンドが表示されると云うことは、例えばＣＳＶファイルなのでデータが蓄積されていると云うことで、ＥＸＣＥＬなどでデータ解析をすることも当然可能です。
グラフは１頁に何点でも表示できますが、やはり最大８点程度に押さえるのが無難だと思います。そこでお客様で自由に表示内容が変更できるような画面にしてみました。上段の「設定」をクリックしてペン設定ウインドを開いたところです。
なお、トレンドグラフにはアナログ値のみでなくデジタル値のＯＮ/ＯＦＦ状態も表示できます。
下段に解析を容易に知るためのデータ表示を設けてあります。グラフ上の赤カーソル位置の数値、カーソル間の最大値、最小値及び平均値などが表示されます。
基本的にはチューニング画面と同じヒストリカルトレンドですので、チューニング画面グラフと同様な操作は全て可能です。
表示時間幅が小さいときは点表示にチェックマークを入れると、変化が見やすいときがあります。時間幅が大きいと点が重なって意味をなしませんが。
ヒストリカルトレンドですから開始日時を指定して蓄積したデータをグラフ表示することも可能です。上段画面例は右下の時間部分をクリックしてウインドを開いた例です。実納入例では最上段の「年初め」などの行、曜日の行は使用していません。
データ解析するときは表示時間幅を変更したいときが多々あります。下段画面例は右下の時間部分をクリックしてウインドを開いた例です。ここでは最大表示期間が１０年になっていますがさすがにＰＣに負荷が掛かりすぎます。実納入例ではスキャンタイミングによって表示最大時間を制限し、後はスクロールで運用しています。具体的には最大２時間までのグループ、６時間までのグループ、２４時間までのグループというような感じです。
帳票もＳＣＡＤＡの価値を示すものといえます。ロギングデータとして蓄積されているデータは日報、月報、年報に取り込むことが可能です。ここの例はデータとして２時間しか入っていません。あくまで例として見てください。
データはＣＳＶファイルとして残りますので、別途解析などに使用することも可能です。
過去の日時を指定して日報等を表示することも可能です。ここの例はカレンダーの月日指定で日報を表示させるウインドを出した例です。
印刷は指定時間による自動印刷の他に、表示された画面を随時印刷することも可能です。
日報等の帳票作成にはＥＸＣＥＬは必要有りませんが、バッチデータ等を帳票形式にするにはＥＸＣＥＬが必要です。これには標準装備のＤＤＥインターフェースを使用する方法がありますが、三菱電機ＰＬＣを使用する場合は殆どＭＸ Ｗｏｒｋｓというソフトを使用してＰＬＣ内のバッチデータをＥＸＣＥＬに取り込み、ＥＸＣＥＬ関数でバッチ日報や月報処理しています。
実際に使用する時はＥＸＣＥＬのバッチ報のデザインをＰＣの帳票と似せて頁を切り換えた時に違和感の無いように工夫しました。
制御系をＤＣＳで構築したプラントでも、実際の機能からＤＣＳまで必要ないもの、バッチ制御等が多くかえってＰＬＣの方が適しているもの、ＰＬＣ計装で十分なものが多々見受けられます。
メンテンナンス費用、将来の更新時費用などを考えると、ＰＬＣ計装＋ＳＣＡＤＡのシステムに更新した方が将来的に優位で有ると判断されるお客様も出てきました。これはＰＬＣ計装と云うものが認知されてきて、ＰＣが身近になりＰＣでのシステム管理に違和感を感じなくなって来たのでは思います。
某メーカーのＤＣＳをＰＬＣ計装＋ＳＣＡＤＡに更新したシステム例です。
プラントは１号機、２号機、共用部分の３系統に分かれます。ＤＣＳでは３台のＣＰＵがありましたが、共用はＩＯ部分のみ個別してＣＰＵは２台に変更しました。既設ＩＯの内、Ｄｉはコネクタ端子台ユニットに既設配線を接続しＰＬＣとはコネクタ接続、Ｄｏはリレーターミナルの端子台に既設配線を接続しＰＬＣとはコネクタ接続しました。Ａｉ／Ａｏはエム・システム技研のリモートＩＯ（Ｒ３シリーズ）を使用し、ＰＬＣとはＣＣ−ＬＩＮＫ接続しています。Ｒ３は通信ユニットを２台取り付けられるので共用部分から同一データをそれぞれのＰＬＣにＣＣ−ＬＩＮＫ接続せさせています。
ＰＣはＮＥＣのＦＡパソコンを使用、画面はグラフィック等の表示の関係上ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）で作成し、モニターは２画面以上の表示（ＳＣＡＤＡは５クラインアトを購入）を考えてＵＸＧＡ（１６００×１２００）としました。
実際に設置した写真です。机上に一般のパソコンと同じように配置され、他のデスクワークをしながら監視出来る感じで仰々しさはありません。左の写真の２台のパソコンが１号機と２号機、右の１台が共通用です。
 
残念ながらお客様との関係で実際の画面等はお見せできませんが、お客様からは暖かい評価を頂いております。
別件で同様の更新を致しましたが、お客様よりＨＰに使用して良いですよとわざわざ写真を送って頂きました。本当に嬉しい限りです。
ここではＰＣがマルチモニター対応でしたので中央のＰＣはモニターを２台使用しています。左端にカラープリンタを設置していますが全体的に非常にすっきりとまとまっており、機能美さえ感じられます。
 
下の写真をクリックすると全体の構成がＰＤＦでご覧になれます。ＰＤＦ画面からこのサイトに戻る時はブラウザの「戻る」で戻って下さい。
 
左の写真は改造前のＤＣＳ部分（ＩＯ部分は別に有ります）、右の写真は更新したＰＬＣ部分です。改造後はＩＯ部分まで含めると面積にして１／４位に収まっています。
東京ビッグサイトで開催されたＩＮＣＨＥＭ ＴＯＫＹＯ ２００９プラントショーにお客様の某エンジニアリング会社様のブースにＰＬＣ計装＋ＳＣＡＤＡのシステムが展示されました。これは弊社がシステム構築にご協力させて頂いたものをデモ版にしたものです。
ＨＰ等でご紹介してもなかなか実機を見て頂くチャンスはありませんので、良い企画だったと思います。特に説明パネルはＰＬＣ計装＋ＳＣＡＤＡシステムの特徴を端的に表したものだと感じました。
この様な企画を通じてもっともっとＰＬＣ計装が認知されると良いなと思います
 
２０１０年６月３０日大井町のキュリアンで開催されたＰＲＯＦＩＢＵＳ ＆ ＰＲＯＦＩＮＥＴ Ｄａｙ２０１０に協賛会社として展示参加しました。
ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰ／ＰＡ機器を三菱電機ＰＬＣ計装ＣＰＵと直接接続し、更にＳＣＡＤＡシステムを追加して展示しました。三菱電機ＰＬＣにはフィールドバスとしてＣＣ−ＬＩＮＫがありますのでＰＲＯＦＩＢＵＳと直接接続したデモは非常に珍しと思われます。
当日は約２００名の来場者があり、単独の展示会としてはかなりの動員数で盛況でした。
ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＰＡは二線式伝送器が直接接続可能、標準で本質安全防爆に対応しているなどの特徴があります。従いまして現場計器の追加自由度は飛躍的に増します。
またＣＣ−ＬＩＮＫなどの他のネットワークとの混在も可能ですし、ＭＥＬＳＥＣＮＥＴ／Ｈ等によるＣＰＵ間通信なども今まで通りですから、単にフィールドバスの選択肢が増えたと思って頂ければ分かり易いかなと思います。
今回はＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＤＰでエム・システム技研（以下敬称略）のＲ６リモートＩＯシリーズと接続、ＰＲＯＦＩＢＵＳ−ＰＡでザムソンの調節弁、エム・システム技研の熱電対、ノーケンの超音波レベル計、東芝の電磁流量計、Ｅ＋Ｈの圧力伝送器と接続しました。
これらが機器がデモ版のＳＣＡＤＡ画面から操作したり、ＰＩＤ制御したり、測定値指示することができました。同時にＰＲＯＦＩＢＵＳの設定方法も開示しました。
弊社が主体となる展示は初めてでしたので準備不足もありましたが、色々なお客様に会え、色々なご意見を直接聞けて、有意義であったと感じています。。
 
ＤＳＣＡＤＡ画面、ＰＬＣソフト、タッチパネル画面等ができたら盤検査の前に社内で徹底的にデバッグをします。お客様にもこの時点でお立ち会いをお願いします。
この写真は社内デバッグ風景ですがＨＭＩとしてＳＣＡＤＡ用ＰＣ２台、モニター３台、タッチパネル２台、制御用にＰＬＣ５台（４台はＭＥＬＳＥＣＮＥＴ／Ｈ接続、１台は他メーカーさんとＮＥＴ／Ｈ接続）を用い、ＳＣＡＤＡは２台のＰＬＣと接続しています。
４台のＰＬＣには９台のＣＣ−ＬＩＮＫマスターが接続されています。
その他にアナログ入力１２台（８点／１台）、アナログ出力８台（８点／１台）が接続されています。
ＣＣ−ＬＩＮＫ入出力は接続テスト後は取り外し、別のタッチパネルで模擬の入出力を作成してデバッグします。
この様なデバッグを社内で充分することによって、現場でのプラント立ち上がりがスムースに行きますので非常に重要な作業と考え、十分な時間を取るようにしています。
今後新しい画面が出来ましたらご紹介します。
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グラフィック画面