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事例22

システム構成図 印刷印刷

課題

1. 自立型システムの遠隔制御
試験の特性上、運転開始後はシステムが長期間停止すること無く動作する必要がありました。
システムの温度や圧力が異常な状態になった場合は、それをアプリケーションが判断して自動的に運転条件の調節を行い、場合によっては運転の停止までを行う必要がありました。
また、試験を行う環境は温度変化や振動のある劣悪な環境であるため、このような環境でも安定して動作し、ユーザが試験条件の変更などの操作ができることが求められました。
なお、試験の状況は、リアルタイムに更新されるグラフやランプのイメージで確認できる必要がありました。
従来このようなシステムには、PLCとPCを併用する事が一般的でした。以前、別件の検査装置において長期的に安定動作し、異常状態を回避するシステムをPLCを採用して開発しましたが、ラダープログラムを扱うことができず、PLCのプログラムは他社に発注していました。結果として開発コストが高くなり、仕様の変更に対応するのも困難でした。本件では仕様を実現するだけでなく、PLCは採用せずに開発を効率化することも課題の一つでした。

2. データの記録
もう一つの要求として、温度や圧力などの約70項目の試験データを記録する必要がありました。
長期間実行される試験の状況を1秒間隔でCSV形式でファイル保存し、後にその内容を再生して画面上に試験の様子を再現することが求められました。
この課題については、重要度は課題1に比べ低いものの、CSV形式で多くの項目を保存するため、データ量が大きくなることが問題でした。

結果

1. 構成
まず課題その1を実現するため、Compact FieldPoint及びLabVIEW RTを採用しました。CFP-2000上でLabVIEW RTを使用してプログラムを実行することにより、自立したシステムを遠隔動作させることが可能になりました。モジュールとしては、cFP-AI-100、cFP-TC-120、cFP-AO-210、cFP-DI-300、cFP-DO-403を使用し、AI、AO、DI、DOの処理を行い、cFP-2000のRS-232Cポートを使用して外部機器の制御も行いました。
また、課題その2を実現するため、WindowsがインストールされたPCとLabVIEWを採用しました。CompactFieldPointとLabVIEW RTのシステムでは、データの保存領域が限られてしまう上、処理能力も低いため、大量のデータを扱い、グラフ表示を行うために別途Windowsベースのシステムを用意しました。
なお、Compact FieldPointと測定/制御対象間には弊社製インターフェースボックスを接続し、信号の調節や状態の確認のためのLED表示などを行いました。

2. 開発方法、機能
このような構成に合わせてCompact FieldPointは自立型制御処理を受け持ち、LANで接続されたPCは運転条件の変更、状態の表示、データの記録と再生を受け持つよう開発を行いました。
Compact FieldPoint側のプログラムはLabVIEWRTで作成しました。測定/制御の処理として、「モジュールからの入力→判定→モジュールからの出力を行う処理」や「RS-232Cの送受信処理」を作成しました。ここでは、「取り込んだ温度値を判定しデジタル出力でステッピングモータを制御」、「RS-232Cで接続された外部機器の設定値の変更」などを行っています。また、TCP/IP通信でPC側プログラムから送信される制御パラメータを受信すると、各モジュールから取り込んだ最新データをPC側プログラムに返信するサーバ機能を作成しました。このプログラムは実行ファイルとしてCompact FieldPointにダウンロードしておき、電源投入と同時に起動するよう設定しています。
Compact FieldPoint側のプログラムは常時動作しますが、PC側のプログラムは起動/停止を自由に行う事が可能です。

まとめ

Compact FieldPointを採用したため、劣悪な環境でも安定した動作を望めます。
Compact FieldPoint側のプログラムは自立的に動作する事が可能であるため、長期間の遠隔動作をさせることが可能です。
本件のCompact FieldPointのプログラミングにはLabVIEW RTを用いたため、全てのプログラムを自分で作成し、効率的に開発を進めることができた上、仕様の変更にも柔軟に対応することができました。
また、Compact FieldPoint側のシステムにはグラフィカルなユーザインターフェースがありませんが、PC側のプログラムを起動することにより、制御パラメータの指定や数値やグラフでの試験状況の確認が可能です。PC側のプログラムは独立しており、起動/停止を行ってもCompact FieldPoint側のプログラムに影響を与えないため、PC側プログラムの不慮の停止があっても致命的な事故を回避できます。
Compact FieldPointとLabVIEW RTを使用したシステムは、通常、大量に記録を残す事が困難ですが、PCを使用したシステムを併用することで上記の利点と大量データの記録を両立しています。

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