CENTUM VP

コントローラとI/O

CENTUM VPでは、お客様のご要望にお答えするためにスケーラビリティと柔軟性を持ったコントローラとI / Oを提供しています。

プラント制御用コントローラ: フィールドコントロールステーション　Field Control Station (FCS)

フィールドコントロールステーションは、CENTUM VPの制御機能の中枢であり、プラント制御を行うコントローラです。

CENTUM VPのコントローラは、これまでに開発された中で最も強力で、汎用性の高いコントローラです。これまでのCENTUMシリーズのコントーラと同様の品質と安定性を継承しています。プロセッサモジュール、電源、制御バスはすべて二重化しています。

CENTUMシリーズのコントローラは、高信頼性と安定性を実現するため、ペア＆スペア技術を採用しています。 ペア＆スペア技術とは、プロセッサモジュールに2つのMPU（マイクロプロセッサユニット）を実装し、同時に同じ制御演算を実行しています。2つのMPUからの出力値を常に比較・照合しています。制御側プロセッサモジュールの2つのMPU間の演算結果に違いが発生した場合には、瞬時に待機側のプロセッサモジュールに制御を切り替えます。このような仕組みによって、制御演算のエラーがプロセス制御に与える影響を最小化しています。
ペア＆スペア技術は、CENTUM　VPの高信頼性99.99999%(セブンナイン)を支える重要な技術のひとつです。

 

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I/O

N-IO (Network I/O)

N-IOは、AI/AO/DI/DOの各信号を、１つのI/Oモジュールで取り扱えます。各点のI/O信号種別はソフトウェアで変更できます。アダプタ（信号変換器）により、幅広い信号種に対応可能です。本質安全防爆対応品をラインナップしています。

N-IOの特徴として、フィールドにI/Oを設置することで、中継端子盤またはクロスワイヤリングが不要になり、従来のフィールドから制御ルームまでのケーブル配線の簡素化が実現できます。また、制御ルームのキャビネット設置スペースを削減することができます。 フィールド設置用のN-IOフィールドエンクロージャも用意しています。

FIO (Field network I/O)

FIOは、プロセスの信号種別ごとにI/Oモジュールを用意しています。フィールドでの豊富な実績に裏付けられた、高信頼のプロセス入出力モジュールで冗長化構成可能です。フィールド信号との接続では、押し締め端子、ターミナルボードなど用途に合わせた組み合わせが可能です。CENTUM-XL, μXLからの更新用のI/Oを用意しています。

RIOシステムアップグレード用I/O

RIO^※(Remote I/O)からの更新用I/Oもご用意しています。RIOシステムアップグレード用のI/Oは、既設RIOと機能面･形状面で互換性があります。既設のキャビネットや端子台がそのまま使用でき、入出力装置とセンサやバルブ間の配線変更は不要です。RIOシステムアップグレード用I/Oにより、短期間かつ既存の資産を最大限に活用した形でシステムを更新することができます。

※RIOは、横河電機が1993年に市場に先駆けて投入した、点毎入出力信号対応可能な入出力モジュールです。

仮想化システム

1台の仮想化ホストコンピューター上で、複数のコンピューターの機能・動作をもたせる、プロセス制御システム用の仮想化システムを提供しています。

仮想環境を構築するために必要なハードウェアとソフトウェアをプラットフォームとして提供することで、コンピューターの台数を削減し、維持コストを低減します。
仮想化されたサーバー環境では、ハードウェアとソフトウェアそれぞれを適切なタイミングで拡張・更新することが可能になり、TCO（Total Cost of Ownership）の削減に寄与します。
また、高可用性（High Availability: HA^※ ）クラスター構成を利用することで、故障時の復旧時間を短縮することができるなど、プラントのOPEX削減にも貢献します。

※HAクラスター構成とは、可用性を高めるために複数台の仮想ホストコンピュータを専用ネットワーク（HAクラスター用ネットワーク）で相互接続することで、システムの冗長化を可能とした構成です。

操作監視機能：ヒューマンインタフェースステーション（HIS: Human Interface Station）

HISは、CENTUM VPシステムの操作監視ステーションです。HISを介してプラントを運転操作し、生産効率の最大化、リスクの最小化に貢献します。

HISにはデスクトップ型とコンソール型があります。コンソール型には、人間工学的なデザインを採用した従来通りのソリッドスタイル型とオープンスタイル型があり、制御室のレイアウトに応じて自由に組み合わせて使うことができます。

1台のHISに対して、モニターは最大4つまで使用することができます。各モニターには複数のウィンドウを表示することが可能で、複数のウィンドウをタブで切り替えたり、1つのウィンドウ内に分割表示したりすることもできます。使用頻度の高いウィンドウを1つのグループとして表示させることもできます。WindowsのLook & Feelに合わせた多様な表現が可能です。ワイドサイズのモニターにも対応しています。

システムメッセージバナー

アラーム発生状況を示すほか、ボタン操作によってメッセージ関連の操作監視ビューを呼び出せます。システムメッセージバナーは、常に画面の上部に表示され、他のビューやウィンドウの下になることはありません。

ブラウザバー

各種操作監視ビューを呼び出す際に使用します。操作監視ビューやプラントの階層構成をツリー形式で一覧表示できるため、システム全体を容易に把握できます。

HISデスクトップ領域

操作監視の目的に応じて、フェースプレートやトレンドグラフなどの専用ビューを表示する領域です。

トレンド記録

フィールドコントロールステーション（FCS）から、温度・圧力・流量などのプロセスデータを収集・保存し、時系列変化をトレンドグラフとして視覚的に表示します。1つのトレンドグラフに最大16本のペンを使用することができます。また、トレンドグラフ表示用に収集することができるデータ数はHIS当たり約1万3,000点です。幅広いデータの中から、プラント状況に応じてトレンドグラフに表示するデータを選択することができます。

アラームシステム

専用キーボード

CENTUM VPではオペレーション用に最適化した専用キーボードを用意しています。各ボタンにグラフィック画面を割り当てることによって、オペレータはワンタッチでグラフィック画面を呼び出すことが出来ます。

エンジニアリング　Agile Project Execution

Agile Project ExecutionはYOKOGAWAが提唱する新エンジニアリング方式です。プロジェクトを素早く実行し、プロジェクト中のリスクに機敏に対応します。また、プラントのライフサイクルに渡ってエンジニアリング情報と実装の一貫性を保ち、手戻りやムダ作業を回避して増改造をスムースに実行できます。

プラント初期立ち上げ期間の短縮

お客様の利益に直結する恒常的な課題です。工場でのアプリケーション作成と、現地でのI/Oループチェック作業を、並行して行えます。並行作業により、プロジェクト全体の工期を短縮できます。

従来も機器の立ち上げとI/Oの設置までは並行作業が可能でした。しかし、ループチェックを完了させるためには、工場立合完了後にコントローラーとエンジニアリング環境の現地到着を待つ必要がありました。YOKOGAWAの並行エンジニアリングでは、これらの到着を待たずに、N-IOとフィールドコミッショニングサポートパッケージ(F-CSP)のみでループチェックできます。チェックで見つかったI/O定義情報の変更点を現地で修正できます。さらに、現地で修正した定義情報は、工場にあるマスター情報へ反映可能です。

現地でのIO変更による工期遅れの抑制

現地での物理的制約から、I/O定義を変更せざるを得ないことがあります。このような問題は、試運転でしばしば発生し、工期完了日へ無視できない影響を与えます。また、I/O定義の変更が発生すると、盤配線の再工事により多くのコストが必要でした。

YOKOGAWAのI/Oソリューションは、I/O定義の変更を柔軟に行えます。AI/AO/DI/DOの変更は、I/Oモジュールを変更することなくソフトウェアで信号種別を変更できます。それ以外のI/O信号種別への変更は、アダプタ（信号変換器）で対応できます。 また、予備品としてI/O信号種類ごとにI/Oモジュールを用意する必要がないため、保守コストを削減できます。

エンジニアリング品質向上とプロジェクト工期短縮の両立

エンジニアリング品質の向上と、プロジェクト工期の短縮は、常に求められる課題です。複雑さが増すプラント設計では、見えないリスクと戦いながら、これらを同時に達成しなければなりません。 さらに、長期間に及ぶプラントライフサイクルでは、プラントの増設・改造、担当者の変更などが発生します。このような状況の中でも、アプリケーションの一貫性を保ち続ける必要があります。

YOKOGAWAの最新エンジニアリング環境であるオートメーション･デザイン･スイートは、プラントの設計資産と変更をデータベースで管理します。この管理はプラントライフサイクルを通して設計情報の一貫性を維持し、誤った設計情報参照によるムダ作業を削減します。

モジュールベースエンジニアリング

YOKOGAWAは、さまざまな業種・プロセスのエンジニアリングノウハウを、専門のエンジニアにより開発・検査をし、モジュール化（部品化）しています。このモジュールは、連続制御の複合ループやシーケンス制御ロジックにも対応し、制御ユニット相当まで広く適用可能です。
また、モジュールを複数組み合わせグループ化することができます（グループモジュール）。
グループモジュールを用いることによって、複数モジュールを組み合わせて構築したアプリケーションを、類似のアプリケーションに再利用でき、カスタマイズも効率的に行うことができます。
ノウハウが詰まったモジュールを使用することで、エンジニアリング品質を向上し、同時にプロジェクト期間の短縮を実現することができます。

変更管理

変更管理は、アプリケーションと変更ログをプラントライフサイクルに渡ってデータベースで管理します。 このような基本的な機能に加え、リードエンジニアが事前に変更の影響範囲を調べ、適切に担当者に作業を分配し、リードエンジニアの確認を得てから実装に反映するといった、安全な変更のワークフローをサポートします。変更管理を実施することで、変更のエビデンス（証拠）が確実に残り、長期間に及ぶプラントライフサイクルを通して、アプリケーションの一貫性を保ち続けることができます。　図を拡大する

バーチャルテスト機能

実機のFCSの代わりにシミュレータを使って、PC上でFCSの機能や動作を確認する機能です。実機のFCSがなくても、デバッグ作業ができますし、作成したアプリケーションを実際のプラントで使用する前に、動作確認を行うことができます。これにより、エンジニアリングにおけるリードタイムを大幅に削減することができます。

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オンラインメンテナンス機能

稼働中のコントローラを止めることなく、プラントのオペレーションや制御機能に与える影響を最小に抑えて、アプリケーションを変更するための機能です。変更部分以外の制御機能には影響を与えることなく、機能ブロックなどのロジックやパラメータ値などを変更することができます。

フィールドデジタル通信に対応

CENTUM VPのコントローラは、各種フィールドネットワーク経由でフィールド機器の情報を取り込み、プラントの操業、稼働率の向上、運用コストの削減、設備の保全などに活用することができます。フィールド機器のインテリジェント化に伴い増加した、機器の状態や自己診断データ、設定パラメータなどの機器情報も、プロセスデータと合わせて処理できます。

CENTUM VPは、 FOUNDATION™ フィールドバス、HART®、PROFIBUS-DP、PROFINET、ISA100 Wireless™と、様々な種類の通信プロトコルに対応しています。

システム構成例

統合機器管理ソフトウェアパッケージ　Plant Resource Manager (PRM)

PRMは、プラントの設備をメンテナンスとオペレーションの視点から統合的に管理し、メンテナンス費用を削減するソフトウェアパッケージです。デバイスの保全情報を集め、PRMデータベースに格納します。それに対応する保全スケジュールや手順、予備品の情報なども、同じようにデータベースに格納できます。保全員は、これらの情報を元にパラメータの変更やフィールド機器の調整をPRMにて行うことができるため、遠隔地にある機器や、防爆エリアなどの危険地域に設置された機器のメンテナンスのために、現場まで出向く必要がありません。

伝送器・流量計用 調整・設定ツール　FieldMate

FieldMateは、伝送器、流量計 および その他フィールド機器製品の調整、設定を行うためのツールです。現場作業に革新をもたらす優れた操作性と充実した機能を持ち、次世代を担う機器設定調整ソフトとして、現場での機器設定／調整、テスト支援、機器管理をトータルでサポートします。

相互運用性

HISTについて

横河電機では、ホストシステム（CENTUM VP）とデバイス間の相互運用性を維持するために、HIST（Host Interoperability Support Test）を実施しています。

下記のデバイスは横河電機によるHISTにて、CENTUM VPとの組み合わせ動作が確認されています。
HISTを完了したフィールド機器一覧

FISTについて

FISTとは、FDT/DTM相互運用性テスト (FDT/DTM Interoperability Support Test) のことです。 FISTは、横河電機のFDTフレームアプリケーションと、他社機器のDTMとの相互運用性の確立を強化する活動です。DTMとFDTフレームアプリケーションは、FDTインタフェース仕様に準拠し開発されています。双方は、このインタフェースに問題がないときに正しく動作します。 DTMは、FDTグループにより認証を受けられますが、これに加えて横河電機では、相互運用性テストラボにて自社のFDTフレームアプリケーションを実装したPRM/FieldMateで、FDTフレームアプリケーションと他社のDTMとの相互運用性を確認しています。

以下は、横河電機のFISTが完了したデバイスです。
FISTを完了したフィールド機器一覧

FDT/DTMについて

FDT（Field Device Tool）とは、生産現場で使用される圧力センサや流量計などのフィールド機器と、制御システムとの間の通信を、通信プロトコルやフィールド機器供給メーカの違いに関わらず実現する、通信インタフェース技術です。

DTM（Device Type Manager）とは、このFDTの技術に基づいて、各制御システム、フィールド機器メーカが自社製品用に用意するドライバソフトです。

制御分野で使われる各種通信プロトコルに合わせたDTMをメーカが提供することで、ユーザは異なるメーカの制御システムやセンサを簡単に接続することができ、マルチベンダー環境で最適なプラント制御システムを構築することができます。

FOUNDATION^TMフィールドバス アクセサリ

CENTUM VPとの組合せにおいて、動作が確認されているフィールドバスアクサリです。
FOUNDATION™ フィールドバスアクセサリ

ISA100無線

横河電機は2010年7月、無線によるプラント全体の監視・制御を目指し、ISA100.11aに準拠したフィールド無線用システム機器と、無線フィールド機器を世界で初めて製品化しました。

当社がフィールド無線システムに採用しているISA100.11a規格には、高い信頼性、アプリケーションの多様性、ネットワークの拡張性、FOUNDATIOM™ フィールドバス、HART®、PROFIBUSなどの有線通信規格と高い整合性を持つという特徴があります。

データインテグレーション

統合ゲートウェイステーション（UGS: Unified Gateway Station)

UGSは、STARDOMのコントローラや他社のPLCなど、サブシステムのコントローラをCENTUM VP システムに接続するゲートウェイステーションです。接続したサブシステムのコントローラを、フィールドコントロールステーション（FCS）と同様に、ヒューマンインタフェースステーション（HIS）から操作監視できます。またUGSは、冗長化構成が可能です。

STARDOM、OPC DA/A&E、Modbus、EtherNet/IPおよびIEC 61850の通信インタフェースをサポートしています。

製品セキュリティ

システム製品のセキュリティに関する情報はこちら

ライフサイクルソリューション

CENTUMのソフトウェア、ハードウェアは自社で開発、設計、生産しています。ハードウェアで使用している部品が変更、部品供給が終了した場合は、ハードウェアの設計変更で対応しています。ソフトウェアについても、常に最新版のセキュリティパッチのテストを行い、安心してお使いいただける環境をご用意しています。

既設システムの更新

CENTUMシステムでは、フィールドデジタルや、各種ソリューションベースソフトウェアを取り入れ、システムの機能充実を図っています。また、操業の安全性を確保するべく、各種セキュリティ対策を備えています。

横河電機では、現在お使いいただいている既設CENTUMシステム（CENTUM CS 3000, CENTUM CS 1000, CENTUM CS, CENTUM-XL）を、最小の投資かつ短期間でスムーズに最新型の生産制御システム（CENTUM VP）に更新するご提案をしています。単なるコンポーネントの置き換えではなく、現在お使いいただいているハードウェア、アプリケーション、運転ノウハウを最大限に再利用・活用して更新できます。HMIと、コントローラ・I/Oをそれぞれ独立して更新することができますので、設備投資を分散した段階的な更新も可能です。
また、自社システムだけでなく、他社の生産制御システムの更新についても対応をしています。
詳細は 既設システムの更新ページ をご覧ください。

コンプレッサ制御

CCC Inside™ for Yokogawa CENTUM VP

開発の背景
従来、プラントに多数存在するターボ機械の制御とプロセスの制御は、それぞれロジックが異なるシステムが使われていることが一般的でした。専用のハードウェアはターボ機械に最高のパフォーマンスと診断を提供しますが、複数の異なるシステムを管理・運営し効率的ではありませんでした。多様なお客様のニーズに応えるため、ターボ機械制御の分野において業界トップシェアを誇るCCCと、グローバルで3万プロジェクト以上のプロセス制御システムの納入実績がある横河電機は、同一のシステムでプロセス制御とターボ機械制御を行う仕組みを構築できる「CCC Inside™ for Yokogawa」を共同開発しました。統合生産制御システムCENTUM VPのハードウェアおよびソフトウェアを、CCCは、ターボ機械の制御アルゴリズム、グローバルのエンジニアリング、技術サポートを提供することでCENTUM VPのコントローラで実行されるソフトウェア「CCC Inside™ for Yokogawa CENTUM VP」を実現します。

特長
「CCC Inside™ for Yokogawa CENTUM VP」は、ターボ機械のなかでもとくに使用頻度が高いコンプレッサの制御アルゴリズムをCENTUM VP上で動作をさせて、コンプレッサの制御までを適切に行うことを実現しました。コンプレッサ制御に適した専用インターフェース（フェースプレート）をCENTUM VPに搭載し、これまでのプロセス制御に加えてコンプレッサ制御についても、同じヒューマン・マシン・インタフェース（HMI）から行うことができます。同じハードウェアを使用することができるため、予備品や保守費用の削減、効果的な保守計画の立案、実行が可能となります。