特開 2024-11862 熱処理炉設備のためのプログラマブルロジックコントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011862

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】熱処理炉設備のためのプログラマブルロジックコントローラ

(51)【国際特許分類】

   F27D 19/00 20060101AFI20240118BHJP

   C21D 11/00 20060101ALI20240118BHJP

   F27B 9/02 20060101ALI20240118BHJP

   F27B 9/40 20060101ALI20240118BHJP

   G05B 19/05 20060101ALN20240118BHJP

【ＦＩ】

F27D19/00 A

C21D11/00 104

F27D19/00 D

F27B9/02

F27B9/40

G05B19/05 S

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114152

(22)【出願日】2022-07-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-09-21

(71)【出願人】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129791

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 真由美

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100189544

【弁理士】

【氏名又は名称】柏原 啓伸

(72)【発明者】

【氏名】小山 良介

【テーマコード（参考）】

4K038

4K050

4K056

5H220

【Ｆターム（参考）】

4K038BA02

4K038CA01

4K038DA02

4K038DA04

4K038EA02

4K038EA04

4K038FA02

4K050AA02

4K050CA12

4K050EA04

4K056AA09

4K056BA02

4K056FA01

4K056FA13

5H220AA01

5H220BB17

5H220CC07

5H220CX02

5H220JJ02

5H220JJ12

5H220JJ34

(57)【要約】

【課題】熱処理炉設備のためのＰＬＣにおける、複数のパターンプログラムのより適切な協調稼働及び連携稼働を実現する。
【解決手段】プログラマブルロジックコントローラは、一つ又は複数のプログラムコントローラ、及び、前記一つ又は複数のプログラムコントローラを管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラムを稼働させる。プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを独立して動作させ、制御プログラムは、複数のパターンプログラムを並行して走らせる制御協調動作プログラムを含み、更に、プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラムを含む情報を、制御プログラムと遣り取りする。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つ又は複数のプログラムコントローラ、及び、前記一つ又は複数のプログラムコントローラを管理しつつ熱処理炉設備の全体の動作を管理する制御プログラムを稼働させるプログラマブルロジックコントローラであって、
プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを独立して動作させ、
制御プログラムは、複数のパターンプログラムを並行して走らせる制御協調動作プログラムを含み、
更に、プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラムを含む情報を、制御プログラムと遣り取りする、
プログラマブルロジックコントローラ。

【請求項2】

前記熱処理炉設備が、連続式の複数の熱処理室で構成され、
熱処理室の各々に、プログラムコントローラの各々が対応し、
プログラムコントローラの各々が前記制御プログラムと遣り取りする前記情報が、経過時間、温度、及び、圧力を含む、
請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項3】

更に、
前記プログラムコントローラの各々が前記制御プログラムと遣り取りする前記情報が、イベント情報を含む、
請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項4】

前記熱処理炉設備が、単独の熱処理室で構成され、
前記プログラムコントローラは、温度パターンプログラムを動作させる第１のプログラムコントローラと、圧力パターンプログラムを動作させる第２のプログラムコントローラとを、少なくとも含み、
前記プログラムコントローラの各々が前記制御プログラムと遣り取りする前記情報が、経過時間、温度、及び、圧力を含む、
請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つに記載のプログラマブルロジックコントローラを設けた熱処理炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱処理炉設備のためのプログラマブルロジックコントローラに関し、特に、制御プログラム及びプログラムコントローラを稼働させるプログラマブルロジックコントローラに関する。

【背景技術】

【0002】

プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の制御の対象である熱処理炉設備として、現状、様々な形態が構築されている。そのような熱処理炉設備として、例えば、セミ連続炉やバッチ炉（プレス式焼入炉など）がある。セミ連続炉は、特許文献１、２に示されるような２～４室程度の少ない室数の連続式の炉であり、仕切扉に仕切られつつ熱処理室が連続する炉設備であって、通常のバッチ炉よりも高い生産性を実現する。バッチ炉は、熱処理室は一つであるが、炉内雰囲気の温度、圧力、成分など様々な条件を変化させながら運転を実現する炉設備である。

【0003】

これらの、セミ連続炉、及びバッチ炉のためのＰＬＣでは、同時期に複数のパターンプログラムが稼働することが想定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６２－１６７０８９号公報

【特許文献2】特開平６－５７４０３号公報

【特許文献3】特開平９－９１０３２号公報

【特許文献4】特開平９－１６０６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のＰＬＣとしては特許文献３、４に示されるようなものがあるが、同時期に複数の熱処理条件のパターンプログラムが稼働することが想定されているセミ連続炉及びバッチ炉のためのＰＬＣでは、セミ連続炉及びバッチ炉のより高い性能を引き出すために、複数のパターンプログラムが並行して協調しつつ連携稼働することが求められている。これにより、セミ連続炉においては、空き時間を少なくして生産性をより高めることが必要だからであり、バッチ炉においては、温度や圧力の正確な上昇及び下降を補償することが必要だからである。

【0006】

熱処理炉設備では、温度や圧力などを変化させる制御プログラムを用いて熱処理を行い、製品を生産するが、バッチ炉では一連のパターンプログラムを開始から終了するまで行うのを待つことになるので、生産に非常に長い時間がかかっている。このことについてはセミ連続炉を用いれば、後述するセグメントの変わり目でワークを下流の熱処理室に移動させて次のワークを炉内に装入できるので、生産効率を向上できる。

【0007】

しかし、近年では製品が多様化し、様々な制御プログラムが用いられるため、異なった処理条件（プログラム）のワークが次々に装入されることが多い。一つのセグメントの処理が長時間に及ぶような場合には、下流の熱処理室が長時間、空のまま待機することとなり、全体の効率が悪くなっている。

【0008】

また、温度や圧力などの異なる要素の制御プログラムを同時に進行させる場合、後述するギャランティーソークが一つの要素に働いて時間を延長しても、他の要素はそのまま時間通りプログラムを進行してしまい、全体として要素のプログラムの組み合わせが狂ってしまうという問題もある。

【0009】

本開示は、熱処理炉設備のためのＰＬＣにおける、複数のパターンプログラムのより適切な協調稼働及び連携稼働を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示のプログラマブルロジックコントローラは、一つ又は複数のプログラムコントローラ、及び、前記一つ又は複数のプログラムコントローラを管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラムを稼働させるプログラマブルロジックコントローラである。プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを独立して動作させ、制御プログラムは、複数のパターンプログラムを並行して走らせる制御協調動作プログラムを含み、更に、プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラムを含む情報を、制御プログラムと遣り取りする。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、複数のパターンプログラムをまとめて制御する「制御協調動作プログラム」を導入したことにより、熱処理の制御プログラムのセグメントの動作の途中でもワークを下流に移動させて、その残り時間の続きを行うことができ、生産効率を改善できる。

【0012】

また、ギャランティーソークが一つの要素に働いた場合には、他の要素にもギャランティーソークを働かせることができ、要素のプログラムの組み合わせを狂わせることを無くすことできる、という効果を本発明は奏する。

【0013】

本開示の、熱処理炉設備のためのＰＬＣは、熱処理炉設備の目的に適合的である、複数のパターンプログラムのより適切な協調稼働及び連携稼働を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】図１Ａは、セミ連続炉の模式的な縦断面図である。

【図1B】図１Ｂは、セミ連続炉においてワーク（処理品）が搬送される様子を概略示す模式図である。

【図2】図２は、実施の形態１に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の、セミ連続炉における役割を示す模式図である。

【図3】図３は、実施の形態１及び実施の形態２に係る、ＰＬＣの概略の構成例を示す斜視図である。

【図4】図４は、複数のセグメントを含む温度パターンプログラムの例を示す図である。

【図5】図５は、セミ連続炉における、実施の形態１に係る制御プログラムとプログラムコントローラとの関係を示す図である。

【図6A】図６Ａは、セミ連続炉の動作の例と、その際の実施の形態１に係るＰＬＣにおける制御プログラムと制御協調動作プログラムとプログラムコントローラとの間での情報の遣り取りを示すプロセスフローの例を示す、図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａから続くセミ連続炉の動作の例と、その際の実施の形態１に係るＰＬＣにおける制御プログラムと制御協調動作プログラムとプログラムコントローラとの間での情報の遣り取りを示すプロセスフローの例を示す、図である。

【図7A】図７Ａは、単独炉（バッチ炉）の模式的な縦断面図である。

【図7B】図７Ｂは、バッチ炉における、実施の形態２に係る制御プログラムとプログラムコントローラとの関係を示す図である。

【図8】図８は、複数のセグメントを含むプログラムの例であり、（Ａ）は温度パターンプログラムの例を、（Ｂ）は圧力パターンプログラムの例を夫々示す図である。

【図9】図９は、実施の形態２に係るＰＬＣにおける、プログラムコントローラでの検知プログラムの稼働を模式的に示す図である。

【図10】図１０は、実施の形態２に係るＰＬＣにおける、制御プログラムと、制御協調プログラムと、プログラムコントローラとの間での、情報の遣り取りを示すプロセスフローである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0016】

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0017】

１．［実施の形態１］
本開示における実施の形態１に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８は、仕切扉４に仕切られつつ熱処理室５が連続する炉設備の一つである、セミ連続炉２の炉設備全体を制御するものである。実施の形態１に係るＰＬＣ８は、一つ又は複数のプログラムコントローラ３２、及び、当該一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラム３４を稼働させる。

【0018】

この実施の形態１に係るプログラマブルロジックコントローラ８は、（パターン）プログラムで定められた順序や条件などに従って設備や機械の動きを制御する装置であり、マイクロプロセッサを内蔵し、ユーザが変更可能な（パターン）プログラムによって機器を制御するものである（図３参照）。なお、実施の形態２に係るプログラマブルロジックコントローラ８も同様である。

【0019】

更に、本開示のプログラムコントローラ３２はソフトウエアにより実現されており、複数存在する熱処理室５の各々に、プログラムコントローラ３２の各々が対応する（図５参照）。プログラムコントローラ３２の各々は、後で説明するパターンプログラム１６を独立して動作させる。

【0020】

制御プログラム３４は、熱処理炉設備全体の動作を管理する。同時に、制御プログラム３４は、前述の一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理する。更に、制御プログラム３４は、後で説明する制御協調動作プログラム３６を含む。

【0021】

続いて、セミ連続炉２及びＰＬＣ８の構成について、説明する。

【0022】

１．１．［セミ連続炉及びＰＬＣの構成］
図１Ａは、実施の形態１に係るＰＬＣ８の制御の対象であるセミ連続炉２の模式的な縦断面図である。セミ連続炉２は、複数（図１Ａでは、２台）の熱処理室５により構成され、それら複数の熱処理室５は複数の仕切扉４により仕切られている。熱処理室５には、ワーク（処理品）３が熱処理のために搬送により設置される。図１Ｂは、セミ連続炉２においてワーク３が搬送される様子を概略示す模式図である。

【0023】

なお、ワーク３の熱処理室５間の移動は仕切扉４を開けて行われ、各熱処理室５での熱処理は仕切扉４を閉じて行われるが、それらの動作については、ここでは説明を省略する。

【0024】

図２は、実施の形態１に係るＰＬＣ８の、セミ連続炉２における役割を示す模式図である。各熱処理室５においては、図２に示すモジュール型温度調節計１４が設けられている。ＰＬＣ８が管理する各プログラムコントローラ３２は、パターンプログラム（１６－（１）、１６－（２））を動作させ、これにより、各熱処理室５におけるモジュール型温度調節計１４を動作させて当該熱処理室５における温度を制御する。モジュール型温度調節計１４は、熱処理室５内に設けた温度計（図示せず）から炉温度を入力し熱処理室５内に設けた電気ヒータ（図示せず）等の加熱源に対して出力を行うモジュールである。ＰＬＣ８に対する操作は、ＬＡＮケーブル等のイーサネット１２により接続するタッチパネル１０を介して行われる。タッチパネル１０は、ＰＬＣ８のモニタ（表示部）としても機能する。

【0025】

図３は、熱処理炉設備のための通常のＰＬＣ８の、概略の構成例を示す斜視図であり、実施の形態１に係るＰＬＣ８も（後で説明する）実施の形態２に係るＰＬＣ８も、同様の構成を備える。図３に示すように、ＰＬＣ８は、ベースユニット３０に対して、例えば、電源ユニット２２、ＣＰＵユニット２４、入力ユニット２６、及び出力ユニット２８が設けられる。

【0026】

図４は、本開示に係るＰＬＣ８におけるプログラムコントローラ３２が動作させるパターンプログラム１６の例を示す図である。図４のパターンプログラム１６は、複数のセグメントを含む温度パターンプログラムである。本開示におけるパターンプログラム１６とは、温度や圧力を含む、パラメータの経時的パターンであり、（図４に示すように）複数のセグメントにより構成される。図４に示すパターンプログラム１６では、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、及び（６）の夫々が、セグメントに対応し、（１）～（６）全体をここではパターンプログラム１６と称する。図４に示すパターンプログラム１６は、温度の経時的パターンであるから、温度パターンプログラムである。

【0027】

各ワーク３は、対応するパターンプログラム１６に従って熱処理される。また、後でも説明するように、各熱処理室５に対応する各プログラムコントローラ３２は、制御プログラム３４を介して受け取るパターンプログラム１６に従って、対応する熱処理室５に（搬送等により）配置されるワーク３を熱処理する。

【0028】

１．２．［セミ連続炉及びＰＬＣの動作］
続いて、セミ連続炉２及びＰＬＣ８の動作について説明する。図５は、セミ連続炉２における、実施の形態１に係る制御プログラム３４とプログラムコントローラ３２との関係を示す図である。図１Ｂにおいても示した通り、ワーク３は、熱処理室５を渡って搬送され得る。

【0029】

ワーク３は、対応するパターンプログラム１６に従って熱処理される。そのため、各熱処理室５に対応する各プログラムコントローラ３２（即ち、例えば、プロコンＡ（３２ａ）、プロコンＢ（３２ｂ））は、対応する熱処理室５に入ってくるワーク３のためのパターンプログラム１６（１６－（１）、１６－（２））を、例えば、セグメントの変わり目などにて、制御プログラム３４を介して取得する。

【0030】

つまり、図５に示すように、各プログラムコントローラ３２（３２ａ、３２ｂ）は、ワーク３のためのパターンプログラム１６を動作させるため、温度、経過時間、イベント情報等のパラメータや、パターンプログラム１６等を含む情報を、制御プログラム３４と遣り取りする。ここでのイベントとは、例えば、警報の発出であり、イベント情報とは、例えば、警報を発出するための温度や圧力の閾値である。

【0031】

なお、図５に示すように、制御プログラム３４は、複数のパターンプログラムを並行して走らせる制御協調動作プログラム３６を含む。制御協調動作プログラム３６により、パターンプログラムの稼働の協調が図られる。

【0032】

図６Ａ及び図６Ｂの左側は、セミ連続炉２の動作の例を示し、同じ図６Ａ及び図６Ｂの右側は、その際の実施の形態１に係るＰＬＣ８における制御プログラム３４と制御協調動作プログラム３６とプログラムコントローラ３２との間での情報の遣り取りを示すプロセスフローの例を示す。

【0033】

図６Ａ及び図６Ｂの左側に示すセミ連続炉２は、以下の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）の工程で動作する。
（Ａ）第１のワーク（３－（１））が用意される。
（Ｂ）第１のワーク（３－（１））が搬送されて第１の熱処理室５ａに配置され、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））の最初のセグメントが開始される。このとき第２のワーク（３－（２））が用意される。
（Ｃ）第１のワーク（３－（１））は、パターンプログラム（１６－（１））の任意のセグメントの処理が進行中であっても、任意の時間で中断した時点で搬送されて第２の熱処理室５ｂに配置され、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））の同セグメントの処理の続きが開始される。このとき第２のワーク（３－（２））が搬送されて第１の熱処理室５ａに配置され、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））の最初のセグメントが開始される。
（Ｄ）第１のワーク（３－（１））が搬送されてセミ連続炉２を出る。このとき第２のワーク（３－（２））は、パターンプログラム（１６－（２））の任意のセグメントの処理が進行中であっても、任意の時間で中断した時点で搬送されて第２の熱処理室５ｂに配置され、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））の同セグメントの続きが開始される。

【0034】

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）の工程の前後にて、制御プログラム３４、制御協調動作プログラム３６、並びに、第１のプログラムコントローラＡ（３２a）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、以下のように情報を遣り取りする。なお、「第１のプログラムコントローラＡ」（３２ａ）は第１の熱処理室５ａのためのプログラムコントローラ３２であり、「第２のプログラムコントローラＢ」（３２ｂ）は第２の熱処理室５ｂのためのプログラムコントローラ３２である。

【0035】

まず、（Ａ）の直前に、制御協調動作プログラム３６は、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に動作指示（電源ＯＮ）を出す。

【0036】

（Ａ）の工程が行われる。即ち、第１のワーク（３－（１））が第１の熱処理室５ａの前方に準備される。

【0037】

次に、（Ｂ）の直前（第１のワーク（３－（１））が第１の熱処理室５ａに搬送されて停止する直前）に、即ち、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラムの最初のセグメントの開始前に、制御プログラム３４は、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）に対して、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））と、第１のワーク（３－（１））に関するデータとを送る。

【0038】

同時に、制御プログラム３４は、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に対しても、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））と、第１のワーク（３－（１））に関するデータとを送る。これは、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））を、第２の熱処理室５ｂにワーク３が無い状態で同時に動作させ、これにより、第２の熱処理室５ｂに第１のワーク（３－（１））が搬送されてくる続きの処理に備えるためである。

【0039】

（Ｂ）の工程が行われる。即ち、第１のワーク（３－（１））がパターンプログラム（１６－（１））で熱処理がされ、その間に、次の第２のワーク（３－（２））が第１の熱処理室５ａの前方に準備される。

【0040】

次に、任意のタイミングで、第１のワーク（３－（１））の処理を中断して第２の熱処理室５ｂに移動させ、第２のワーク（３－（２））を第１の熱処理室５ａに装入する。そして、（Ｃ）の直前（第１のワーク（３－（１））が第２の熱処理室５ｂに搬送され、第２のワーク（３－（２））が第１の熱処理室５ａに搬送されて停止する直前）には、つまり、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））の続きの開始前、且つ、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））の最初のセグメントの開始前には、まず第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、制御プログラム３４に対して、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））と、それまで（即ち、（Ｂ）の工程まで）に実行中であったセグメントの番号と、第１のワーク（３－（１））に関するデータとを送る。そのデータの中には実行中であったセグメントが中断するまでの経過時間も含まれる。

【0041】

これを受けて制御プログラム３４は、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に対して、第１のワーク（３－（１））のためのパターンプログラム（１６－（１））と、それまで（即ち、（Ｂ）の工程まで）に実行中であったセグメントの番号と、第１のワーク（３－（１））に関するデータとを送る。

【0042】

同時に、制御プログラム３４は、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）に対しても、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））と、第２のワーク（３－（２））に関するデータとを送る。

【0043】

このとき、第１の熱処理室５ａと第２の熱処理室５ｂと間の仕切扉４を開け、第１のワーク（３－（１））を隣室（第２の熱処理室５ｂ）に移動させ、同仕切扉４を閉める、という工程の時間が必要になるが、その間は、時間のカウントは停止される（図では省略している。）。

【0044】

（Ｃ）の工程が行われる。即ち、第１の熱処理室５ａと第２の熱処理室５ｂとで、夫々、第１のワーク（３－（１））と第２のワーク（３－（２））に対する熱処理が行われる。第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）では、第１のワーク（３－（１））について第１の熱処理室５ａで実行中であったセグメントの中断時点の経過時間から、残りの処理時間が計算される。第２の熱処理室５ｂでは、第１のワーク（３－（１））に対して、第１の熱処理室５ａで実行中であったセグメントの中断時点から最後のセグメントの終了までの熱処理を実行する。

【0045】

次に、第１のワーク（３－（１））への熱処理が終了すれば、第１のワーク（３－（１））は第２の熱処理室５ｂから外へ出され、第２のワーク（３－（２））への熱処理が中断されて第２のワーク（３－（２））が第２の熱処理室５ｂへ移動される。（Ｄ）の直前（第２のワーク（３－（２））が第２の熱処理室５ｂに搬送されて停止する直前）には、つまり、第１のワーク（３－（１））がセミ連続炉２を出る前、且つ、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））の続きの開始前には、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、制御プログラム３４に対して、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））と、それまで（即ち、（Ｃ）の工程まで）に実行中であったセグメントの番号と、第２のワーク（３－（２））に関するデータとを送る。そのデータの中には実行中であったセグメントが中断するまでの経過時間も含まれる。

【0046】

これらを受けて制御プログラム３４は、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に対して、第２のワーク（３－（２））のためのパターンプログラム（１６－（２））と、それまで（即ち、（Ｃ）の工程まで）に実行中であったセグメントの番号と、第２のワーク（３－（２））に関するデータとを送る。

【0047】

（Ｄ）の工程が行われる。即ち、第１のワーク（３－（１））は第２の熱処理室５ｂから外に出されている状態であり、第２のワーク（３－（２））は第２の熱処理室５ｂで熱処理される。第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）では、第２のワーク（３－（２））について第１の熱処理室５ａで実行中であったセグメントの中断時点の経過時間から、残りの処理時間が計算される。ここで、第２の熱処理室５ｂでは、第２のワーク（３－（２））に対して、第１の熱処理室５ａで実行中であったセグメントの中断時点から最後のセグメントの終了までの熱処理を実行する。

【0048】

制御プログラム３４、制御協調動作プログラム３６、並びに、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、以上のように情報を遣り取りする。なお、ここでは便宜上、２つの熱処理室５ａ、５ｂを備えるセミ連続炉２について説明したが、熱処理室５が３つ以上であるセミ連続炉２でも、同様にして生産効率を向上させることができる。

【0049】

１．３．［実施の形態１のまとめ］
本実施の形態に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８は、一つ又は複数のプログラムコントローラ３２、及び、その一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラム３４を稼働させる。プログラムコントローラ３２の各々は、パターンプログラム１６を独立して動作させる。制御プログラム３４は、複数のパターンプログラム１６を並行して走らせる制御協調動作プログラム３６を含む。更に、プログラムコントローラ３２の各々は、パターンプログラム１６を動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラム１６を含む情報を、制御プログラム３４と遣り取りする。熱処理炉設備が、連続式の複数の熱処理室５であるセミ連続炉２で構成され、熱処理室５の各々に、プログラムコントローラ３２の各々が対応する。プログラムコントローラ３２の各々が制御プログラム３４と遣り取りする情報が、経過時間、温度、圧力、及び、イベント情報を含む。

【0050】

以上のような本実施の形態に係るプログラマブルロジックコントローラ８を用いることにより、セミ連続炉２のためのＰＬＣ８における、複数のパターンプログラム１６のより適切な協調稼働及び連携稼働が実現される。

【0051】

２．［実施の形態２］
本開示における実施の形態２に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８は、熱処理室６０は単独であり、炉内の様々な条件の雰囲気中で運転を実現する炉設備である、バッチ炉５２の炉設備全体を制御するものである。実施の形態２に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８は、一つ又は複数のプログラムコントローラ３２、及び、当該一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラム３４を稼働させる。実施の形態２に係るプログラマブルロジックコントローラ８は、基本的に実施の形態１に係るプログラマブルロジックコントローラ８と同様の構成及び機能を有する（図３参照）。

【0052】

更に、ここでのプログラムコントローラ３２もソフトウエアにより実現されており、一つ存在する熱処理室６０に対応する。プログラムコントローラ３２は、例えば、炉内の温度パターンプログラムを動作させる第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）と、炉内の圧力パターンプログラムを動作させる第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）とを含む。

【0053】

実施の形態２に係るＰＬＣ８においても、制御プログラム３４は、熱処理炉設備全体の動作を管理する。同時に、制御プログラム３４は、前述の一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理する。更に、制御プログラム３４は、制御協調動作プログラム３６を含む。

【0054】

２．１．［バッチ炉の構成］
図７Ａは、実施の形態２に係るＰＬＣ８の制御の対象であるバッチ炉５２の模式的な縦断面図である。バッチ炉５２は、単独の熱処理室６０により構成され、ワーク５４が熱処理のために搬送により台座５９に載置され加熱される。

【0055】

図４と同様に、図８も本開示に係るＰＬＣ８におけるプログラムコントローラ３２が動作させるパターンプログラム１６の例を示す図である。図８のパターンプログラム１６は、複数のセグメントを含む、（Ａ）（上部の）温度パターンプログラム（１６－（ｈ））及び（Ｂ）（下部の）圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））である。図８に示すパターンプログラム（１６－（ｈ）、１６－（ｐ））では、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、及び（６）の夫々が、セグメントに対応する。図８の上部（Ａ）のものは温度の経時的パターンであるから、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））であり、下部（Ｂ）のものは圧力の経時的パターンであるから、圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））である。

【0056】

ワーク５４は、複数のパターンプログラム１６、即ち、例えば、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））と圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））とに従って熱処理される。後でも説明するように、温度制御と圧力制御とに対応する複数のプログラムコントローラ（３２ａ、３２ｂ）の各々は、制御プログラム３４を介して受け取る、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））又は圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））に従って、熱処理室６０に配置されるワーク５４を夫々処理する（図７Ｂ参照）。

【0057】

２．２．［バッチ炉とＰＬＣの動作］
続いて、バッチ炉５２及びＰＬＣ８の動作について説明する。

【0058】

図７Ｂは、バッチ炉５２における、実施の形態２に係る制御プログラム３４とプログラムコントローラ３２との関係を示す図である。

【0059】

ワーク５４は、複数のパターンプログラム１６、即ち、例えば、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））と圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））とに従って熱処理される。そのため、一つの熱処理室６０における二つのプログラムコントローラ３２（即ち、プロコンＡ（３２ａ）、プロコンＢ（３２ｂ））の夫々は、温度パターンプログラム（１６－（ｈ）又は圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））を、制御プログラム３４を介して取得して動作する。

【0060】

つまり、図７Ｂに示すように、各プログラムコントローラ３２（３２ａ、３２ｂ）は、ワーク３のための温度パターンプログラム（１６－（ｈ）又は圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））を動作させるため、温度、圧力等のパラメータや、パターンプログラム（１６－（ｈ）、１６－（ｐ））等を含む情報を、制御プログラム３４と遣り取りする。

【0061】

また、図７Ｂにも示すように、制御プログラム３４は、複数のパターンプログラムを並行して走らせる制御協調動作プログラム３６を含む。制御協調動作プログラム３６により、パターンプログラムの稼働の協調が図られる。

【0062】

図９は、実施の形態２に係るＰＬＣ８における、二つのプログラムコントローラ３２での検知プログラムの稼働を模式的に示す図である。

【0063】

本実施の形態に係るＰＬＣ８におけるプログラムコントローラ３２は、ギャランティーソークの機能を有する。ギャランティーソークとは、プログラム運転時に、実際の運転がプログラムに追従しない場合に、次段ステップに移行せずに留まる機能である。

【0064】

前述のギャランティーソークは、温度については実温度補償機能と称される。つまり、ソーク（一定温度で一定時間温調する）をギャランティー（保証、補償）することである。例えば、あるステップが１００℃で３０分とすると、そのステップにギャランティーソークを掛けておくと、そのステップになると１００℃になるまで時間進行を止めて、１００℃になったら時間進行させる。このことで、１００℃が保証されることになる。

【0065】

図９において、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、第１のパターンプログラム（１６－（１））を動作させ、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、第２のパターンプログラム（１６－（２））を動作させているとする。最初の、第１のセグメント（ＳＥ１）の終了後、次の、第２のセグメント（ＳＥ２）の開始前、約（数／１０）秒間にて、夫々のプログラムコントローラ３２（３２ａ、３２ｂ）は、検知プログラムを走らせる。ここでの「検知プログラム」とは、他のプログラムコントローラからギャランティーソーク中であるという信号が入っていないかを検知するプログラムである。

【0066】

図１０は、実施の形態２に係るＰＬＣ８における、制御プログラム３４と、制御協調動作プログラム３６と、プログラムコントローラ３２（３２ａ、３２ｂ）との間での、情報の遣り取りを示すプロセスフローである。図１０に示すプログラムコントローラ３２は、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））を動作させる第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）と、圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））を動作させる第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）である。

【0067】

図１０に示すプロセスフローは、概略、温度においてギャランティーソークが発生し、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）がそのギャランティーソークを検知する、というフローに関するものである。制御プログラム３４、制御協調動作プログラム３６、並びに、第１のプログラムコントローラＡ（３２a）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、以下のように情報を遣り取りする。

【0068】

まず、制御協調動作プログラム３６は、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）に動作指示（電源ＯＮ）を出す。

【0069】

ここで温度に関してギャランティーソークが発生した場合、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、ギャランティーソークの発生を制御プログラム３４に通知する。

【0070】

最初のセグメント（第１のセグメント）進行中である、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）が動作させている温度パターンプログラム（１６－（ｈ））に対して、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、到達すべき温度に達するまで時間進行を停止させる（即ち、実温度補償を行う）。

【0071】

第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、動作させている圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））の最初のセグメント（第１のセグメント）終了後、検知プログラムを走らせる。

【0072】

検知プログラムは、制御プログラム３４より、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）に関してギャランティーソークが発生している、という情報を取得する。同時に、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、制御プログラム３４より、圧力保持の指示を取得する。これに従い、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））に対して、圧力保持をさせる。

【0073】

第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）にて、ギャランティーソークが終了すると、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））の時間進行停止が解ける。その後、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））にて最初のセグメント（第１のセグメント）が終了すると、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は検知プログラムを走らせる。

【0074】

検知プログラムが何も検知しなければ、第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）は、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））の次のセグメント（第２のセグメント）を開始させる。

【0075】

第１のプログラムコントローラが温度パターンプログラム（１６－（ｈ））の第２のセグメントを開始させるという情報を、制御プログラム３４より取得して、第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）も、圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））の次のセグメント（第２のセグメント）を開始させる。

【0076】

以上のようなフローが順次繰り返されて、パターンプログラム（１６－（ｈ）、１６－（ｐ））は最後まで進行される。このように、制御協調動作プログラム３６によって第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）にギャランティーソークが働いた場合に第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）にも状態を保持させることができ、２つのパターンプログラムの組み合わせが狂うことが無くなる。

【0077】

制御プログラム３４、制御協調動作プログラム３６、並びに、第１のプログラムコントローラＡ（３２a）及び第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）は、以上のように情報を遣り取りする。

【0078】

２．３．［実施の形態２のまとめ］
本実施の形態に係るプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）８は、一つ又は複数のプログラムコントローラ３２、及び、その一つ又は複数のプログラムコントローラ３２を管理しつつ熱処理炉設備全体の動作を管理する制御プログラム３４を稼働させる。プログラムコントローラ３２の各々は、パターンプログラム１６を独立して動作させる。制御プログラム３４は、複数のパターンプログラム１６を並行して走らせる制御協調動作プログラム３６を含む。更に、プログラムコントローラ３２の各々は、パターンプログラム１６を動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラム１６を含む情報を、制御プログラム３４と遣り取りする。熱処理炉設備が、単独の熱処理室６０であるバッチ炉５２で構成され、プログラムコントローラ３２は、温度パターンプログラム（１６－（ｈ））を動作させる第１のプログラムコントローラＡ（３２ａ）と、圧力パターンプログラム（１６－（ｐ））を動作させる第２のプログラムコントローラＢ（３２ｂ）とを、少なくとも含む。プログラムコントローラ（３２ａ、３２ｂ）の各々が制御プログラム３４と遣り取りする情報が、経過時間、温度、及び、圧力を含む。

【0079】

以上のような本実施の形態に係るプログラマブルロジックコントローラ８を用いることにより、バッチ炉５２のためのＰＬＣ８における、複数のパターンプログラム１６のより適切な協調稼働及び連携稼働が実現される。

【0080】

３．［他の実施の形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。

【0081】

また、実施の形態を説明するために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0082】

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【符号の説明】

【0083】

２・・・セミ連続炉、
３、５４・・・ワーク（処理品）、
４・・・仕切扉、
５、６０・・・熱処理室、
８・・・プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、
１０・・・タッチパネル、
１２・・・イーサネット、
１４・・・モジュール型温度調節計、
１６・・・パターンプログラム、
２２・・・電源ユニット、
２４・・・ＣＰＵユニット、
２６・・・入力ユニット、
２８・・・出力ユニット、
３０・・・ベースユニット、
３２・・・プログラムコントローラ、
３４・・・制御プログラム、
３６・・・制御協調動作プログラム、
５２・・・バッチ炉、
５９・・・台座。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つ又は複数のプログラムコントローラ、及び、前記一つ又は複数のプログラムコントローラを管理しつつ熱処理炉設備の全体の動作を管理する制御プログラムを稼働させるプログラマブルロジックコントローラであって、
プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを独立して動作させ、
制御プログラムは、複数のパターンプログラムを並行して協調して走らせる制御協調動作プログラムを含み、
更に、プログラムコントローラの各々は、パターンプログラムを動作させるために、パラメータ、及び、パターンプログラムを含む情報を、制御プログラム及び制御協調動作プログラムと遣り取りする、
プログラマブルロジックコントローラ。

【請求項2】

前記熱処理炉設備が、連続式の複数の熱処理室で構成され、
熱処理室の各々に、プログラムコントローラの各々が対応し、
プログラムコントローラの各々が前記制御プログラム及び前記制御協調動作プログラムと遣り取りする前記情報が、経過時間、温度、及び、圧力を含む、
請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項3】

更に、
前記プログラムコントローラの各々が前記制御プログラム及び前記制御協調動作プログラムと遣り取りする前記情報が、イベント情報を含む、
請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項4】

前記熱処理炉設備が、単独の熱処理室で構成され、
前記プログラムコントローラは、温度パターンプログラムを動作させる第１のプログラムコントローラと、圧力パターンプログラムを動作させる第２のプログラムコントローラとを、少なくとも含み、
前記プログラムコントローラの各々が前記制御プログラム及び前記制御協調動作プログラムと遣り取りする前記情報が、経過時間、温度、及び、圧力を含む、
請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つに記載のプログラマブルロジックコントローラを設けた熱処理炉。