Xコントローラによる温度分布均一制御の一提案「時代は計測・制御から計測・制御・解析へ」配布用に、一部スライドを削除させて頂いております。

株式会社チノーイノベーションセンター
新事業推進部
石橋 政三
Rev.B 2020/07/20

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1

Xコントローラによる温度分布均一制御の一提案
市場環境分析から
1.
2.
3.

調節計とPLCの動向
計装を取り巻く環境からの戦略立案
次世代熱処理に向けた要求マップ

Xコントローラのメリット
4.
5.
6.
7.

Xコントローラとは自由な制御構築の実現
Xコントローラの多彩な制御演算
他社との制御性比較の例

Xコントローラによる計測・制御から解析へ
8. Xコントローラの実績 D社向け装置
9. KITECH殿 真空熱処理炉制御装置
10. プリプレグシートの加熱に…電力制御カード
11. プレス品の良否判定に…振動解析パッケージ
12. まとめ
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2-2-Xコントローラによる温度分布均一制御の一提案
市場環境分析から1.
2.
3.

調節計とPLCの動向
計装を取り巻く環境からの戦略立案
次世代熱処理に向けた要求マップ

Xコントローラのメリット
4.
5.
6.
7.

Xコントローラとは自由な制御構築の実現
Xコントローラの多彩な制御演算
他社との制御性比較の例

Xコントローラによる計測・制御から解析へ
8. Xコントローラの実績 D社向け装置
9. KITECH殿 真空熱処理炉制御装置
10. プリプレグシートの加熱に…電力制御カード
11. プレス品の良否判定に…振動解析パッケージ
12. まとめ
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3-3-1. 調節計とPLCの動向
対象機器

PLC

統計

分析結果
① PLCの出荷台数は右肩あがり傾向② 約5.0%強で増加③ 国内の伸びは鈍化であるが、海外輸出で伸び① 約0.1%で微増② 国内はほぼ横ばい
調節計

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4-4-

2. 計装を取り巻く環境から戦略立案項目

環境① 自動車パラダイムシフト（エンジン→電気モータ）市場② ネットワークの高度化（IoT、クラウド）戦略① PLCに対し、チノー制御アルゴリズムのソフトウェア実装② PLC直結アナログ入出力ユニットの製品化① PLC＋タッチパネル主体の制御盤構成② PLCソフト国際標準（IEC61131-3～-10規格言語）

計装機器③ 国内のみならず、調節計は部品化（PLCの管理下）④ PLCメーカのアナログ入出力技
術向上（高精度・高速・同時性）
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5-5-3. 次世代熱処理に向けた要求マップ
工業炉（生産炉）

実験炉（試験炉）
要求1
垂直立上げ

要求2
熱処理時間の短縮（開発期間の短縮）（生産性向上）試験炉実現に向けたキーワード

システム構築の方法

高速（処理速度） 多点（処理点数）

生産炉ではPLCをベースとして計測制御システムを構築

同時（同期性）

複雑（演算内容）

フィードバック制御とシーケンス制御を融合した計測制御機器の開発が必要Xコントローラの実現
熱処理結果に対する妥当性検証・設備維持のための診断が必要

計測・制御から検証するための解析手法の実装
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6-6-

Xコントローラによる温度分布均一制御の一提案
市場環境分析から
1.
2.
3.

調節計とPLCの動向
計装を取り巻く環境からの戦略立案
次世代熱処理に向けた要求マップ

Xコントローラのメリット
4.
5.
6.
7.

Xコントローラとは自由な制御構築の実現
Xコントローラの多彩な制御演算
他社との制御性比較の例

Xコントローラによる計測・制御から解析へ
8. Xコントローラの実績 D社向け装置
9. KITECH殿 真空熱処理炉制御装置
10. プリプレグシートの加熱に…電力制御カード
11. プレス品の良否判定に…振動解析パッケージ
12. まとめ
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7-7-

4. Xコントローラとはフィードバック制御とシーケンス制御との高度な融合性を実現

X（エックス）コントローラ特長

高速

制御周期100μsec/4chを実現

同時32ループ同時制御（2msec制御周期）

多点最大200ループの制御実現（100msec制御周期）

複雑

多彩な制御演算モジュールで、シーケンス制御との協調制御① PLCメーカの中で、アナログ演算が一番速い機器として、日立社製PLC HXシリーズを選定② 当社オリジナルの入出力ボード開発に、同社が一番積極的③ 当社の制御構築コントローラF200、FS3000の構築思想とマッチング
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8-8-

5. 自由な制御構築の実現• 単機能のファンクションブロック同士をCAD上で配線でつなげるだけで、必要な制御機能を実現
PID制御ファンクションブロック

当社指示調節計
DB1000
１台の機能に相当する制御構築
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9-9-

6. Xコントローラの多彩な制御演算
分類

種類数

主なファンクションブロック

数値型変換

13

●BINARY⇔浮動小数点 ●BINARY⇔BOOL ●BINARY(msec)⇔秒入力

13●アナログ入力 ●デジタル入力 ●正規化 ●レンジ・スケール●アナログスイッチ 他

数値56●四則（加算・減算・乗算・除算） ●指数（指数・べき乗）●平均（2乗・相加・相乗） ●一致比較 ●最小／最大／中間 他

論理96●論理否定 ●論理積 ●論理和 ●否定論理積 ●否定論理和●排他的論理理和 ●ディレイタイマ ●カレンダー 他

警報

8●絶対値（上限・下限） ●偏差（上限・下限） ●絶対値偏差（上限・下限）●変化率（上限・下限） 他

出力6●パルス出力 ●オーバサンプリング ●PWM ●上下限リミッタ●変化率リミッタ 他●P制御 ●I制御 ●D制御 ●偏差・測定値微分PD／PID制御 ●Z制御
●PIDオートチューニング ●プログラムパターン発生器 ●出力テーブル●出力選択機能 ●PIDパラメータテーブル ●フィードフォワード●熱電対・放射温度自動切換 ●整合器演算 ●フィルタ演算（FIR/IIR) 他

制御45統計解析

7●データロギング ●回帰モデル ●時系列予測 ●MT法
●センサ劣化診断 ●ヒータ劣化診断 他

信号解析

32

●FFT ●IFFT ●AM複調 ●FM複調 ●窓関数 他

合計276
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Xコントローラによる温度分布均一制御の一提案
市場環境分析から
1.
2.
3.

調節計とPLCの動向
計装を取り巻く環境からの戦略立案
次世代熱処理に向けた要求マップ

Xコントローラのメリット
4.
5.
6.
7.

Xコントローラとは自由な制御構築の実現
Xコントローラの多彩な制御演算
他社との制御性比較の例

Xコントローラによる計測・制御から解析へ
8. Xコントローラの実績 D社向け装置
9. KITECH殿 真空熱処理炉制御装置
10. プリプレグシートの加熱に…電力制御カード
11. プレス品の良否判定に…振動解析パッケージ
12. まとめ
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11-12-8. Xコントローラの実績 D社向け装置

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12-13-

8. Xコントローラの実績 D社向け装置
現行提案

温度調節器で制御された温度は追従するが、他のポイントは成り行き昇温速度が同じになるよう、ゾーン間同期制御を実装することで、ばらつきを低減
温度センサ

供試体

供試体

温度センサ
ランプ ランプ ランプ ランプ
SCR

SCR

SCR

SCR

ランプ ランプ ランプ ランプ
昇温速度の遅い温度を設定値として分配

出力分配器
温度調節器

設定値発生器

SCR

SCR

SCR

SCR

温度温度調節器 調節器

温度調節器

温度調節器

設定値発生器Copyright© 2018 CHINO Corporation. All Rights Reserved

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8. Xコントローラの実績 D社向け装置
実試験装置での温度制御の制御性比較

設定値

秒

従来制御

秒

Xコントローラによる制御

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9. KITECH殿 真空熱処理炉制御装置

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15-16-

9. 韓国KITECH 真空熱処理炉制御装置
リモート操作、操作ログ機能をも実現

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11.プレス品の良否判定に…信号解析パッケージ
原信号
電源

Xコントローラ
デジタル入力（32ch）
アナログ
デジタル出力CPU 入力（2ch）（32ch）

高速アナログ入力カードで信号取り込み

入力処理ファンクションブロック
データ取込みリアル取込み，バーストモード取込み

数値関数

CFC+ファンクションブロックで信号解析

信号処理ファンクションブロック
窓関数

FIRフィルタ，IIRフィルタ，スペクトル強調器

出力処理ファンクションブロック
データ格納

ハニング窓，ハミング窓，ブラックマン窓，ガウス窓

リアル格納，一括格納（複数演算結果）

周波数解析関数

統計解析処理四則演算，1次関数，2次関数，三角関数， 離散フーリエ変換，離散フーリエ逆変換，指数関数，対数関数，開平演算
高速フーリエ変換，ケプストラム解析，LPC解析

フィルタ演算解析結果

単回帰分析，重回帰分析，主成分分析，因子分析，MH法

解析信号関数
ヒルベルト変換，周波数変換，AM変調，FM変調Copyright© 2018 CHINO Corporation. All Rights Reserved
ファンクションブロックの組合せにより、ユーザが目的とする信号解析プログラムを実現する

17-21-

12.まとめ提案

フィードバック制御とシーケンス制御が融合するXコントローラ

成果【D社向け装置の成果】① Xコントローラ（日立版）のPLC制御パッケージ…
② マルチゾーン高速制御（ループ数：14 制御周期10msec） … 赤外ランプ加熱【KITECH真空熱処理炉制御装置の成果】① マルチゾーンカスケード制御（Y社調節計 ゾーン間最大20℃ Xコントローラでは2℃）② カスケードオートチューニング
… 調整時間1/5以下（従来比）③ リモート調整（遠隔で装置立上げ）… オンラインプログラム変更、PID調整④ 計測制御だけでなく記録機能も追加 … SDカード、USBメモリ、FTP転送が可能

今後に向けて【計測・制御から解析へ】① 振動解析パッケージ② センサ・ヒータ劣化診断パッケージ③ 良否判定システム… 金型の異常を捉える… 寿命予測から稼働率低下抑制… 温度バラツキから製品良否判定

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メトロ電気工業様と推進している加熱システム

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ご清聴ありがとうございました
NCCの会員皆様のお役に立てるよう、Xコントローラによる高度計測制御システムの発展に努めてまいります

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