スマート制御および HMI ソフトウェア設計は、エンジニアが IIoT 用の新しいネットワークを構築するのに役立ちます

パーカー・ハニフィンのマリッサ・タッカーが上級編集者のパトリック・ウォージニアックと対談

マリッサ、産業用モノのインターネット [IIoT] におけるモーション コントローラの役割と、関連するソフトウェアは何ですか?

モーション コントローラーの一歩先を行き、プログラマブル オートメーション コントローラー [PAC] が IIoT で最大の役割を果たしていると言えます。これは、マシン ロジックに加えて、PAC にはルーチンの一部としてモーション コントロールが含まれており、多くの場合、ヒューマン マシン インターフェース [HMI] も組み込まれているためです。このアプローチの利点は、コンポーネントが同じロジックを使用する同じデバイス上にあるため、プログラムがデバイス間でタグを共有する必要がないことです。これにより、プログラミング時間が短縮されるだけでなく、IIoT 機能も促進されます。

以下に例を示します:モーション コントローラに固有のものであった位置エラーは、組み込み HMI によって自動的にアクセス可能になります。その組み込み HMI に Web サーバー機能が備わっている場合 (多くの HMI が備えている)、HMI は、電子メールまたは SMS [ショート メッセージ サービス] を介して、ローカル オペレーターとプラント マネージャーにアラートをすぐに送信できます。これは、モーション コントローラがエラーを PLC [プログラマブル ロジック コントローラ] に送信し、PLC がデータを処理して HMI に送信するだけでよいという従来のアプローチよりもはるかに優れています。ウェブサーバー。ロジックは 1 つのハードウェア デバイスにダウンロードされた 1 つのプログラミング ソフトウェアに書き込まれるため、デバイス間のこの複雑なデータ転送は不要になります。非常に緊密に統合されているため、どこからでも簡単に情報を入手できます。

組み込み HMI を作成する開発者が、さまざまなユーザー グループと資格情報を作成できるようにすることが重要です。これにより、プログラマーはユーザーに応じて HMI のカスタム インスタンスを作成できます。

マシン内の情報の流れを容易にすることは重要ですが、マシン間の情報の流れを容易にすることも重要です。 IEC 61131-3 プログラミング標準は、あるメーカーが開発したマシンが、別のメーカーが使用している言語と同じ言語を話すことを保証します。これは、2 つの異なるマシン システムを相互に簡単に通信できるため、インテグレーターにとって大きなメリットとなります。これは、IIoT に向けた必要なステップです。 PackML 標準を推進している OMAC [Organization for Machine Automation and Control] のような組織は、システムのプログラミング方法を推奨するだけでなく、マシンがマシンを制御するタグの標準セットを開発することによって、IEC 61131-3 を次のレベルに引き上げています。ネットワーク内の他のマシンが利用できるようにする必要があります。

空気圧バルブや位置センサーなどの低レベルのデバイスはどうですか?すべてが IoT の一部であるべきではありませんか?

課題は、低レベルのデバイスからデータを取得し、それを有用な情報に変換することにあります。 1 つのアプローチは、これらのデバイスのレベルで処理を行い、高性能の制御バスを介して、または直接クラウドに結果を送信することです。これは非常にコストのかかるアプローチであり、データの収集や一元化には役立ちません。あるいは、高価なオーバーヘッドなしで、温度センサー、ソレノイド、空気圧バルブ マニホールドなどから基本データを収集できるシリアルベースのプロトコルである IO-Link の人気が大幅に高まっています。

バスを単純なままにすることで、このデータを収集し、すべての機械システムに存在する必要がある PAC または PLC で処理することによって有効にすることができます。 Web パブリッシング用の組み込み HMI も備えた PAC を使用することで、ユーザーはその情報を取得して、ネットワーク上の必要な場所に置くことができます。デシベル単位で音を継続的に監視するセンサーを備えた空気圧システムを想像してみてください。 PAC IO-Link に送信する必要がある唯一のデータは、現在の dB です。 PAC には、複数のコントローラで動作するメーカーが開発したカスタム IEC 61131-3 機能ブロックを含めることができます。これらの機能ブロックは、ノイズに奇妙なパターンがあるかどうかをチェックして、「ああ、漏れがあるかもしれない」と言うかもしれません.プログラマーはそのアラートを受け取り、空気圧が故障する前にHMIのメンテナンスレベルのユーザーにメッセージを送ることができます. .

マシンからクラウドに情報がどのように送られ、関連するソフトウェアはどうなっていますか?

工場フロアと IT の間にはまだ大きな隔たりがあります。特に、さまざまな州や国に複数の施設を持つ製造会社の場合、データを外部サーバーまたはクラウドに保存することは理想的です。ソフトウェア側から見ると、コンポーネント メーカーは、機械メーカーが IT を利用して作業をできるだけ簡単にできるように支援する必要があります。

ほとんどの機械メーカーは、PLC または PAC を IEC または類似の言語でプログラミングすることに慣れているため、企業は、情報の流れを容易にする機械制御への統合アプローチを採用しているメーカーを探す必要があります。また、その情報を IT サーバーと簡単に共有できるようにします。ヨーロッパから追い出されているもう 1 つの標準は、OPC-UA [OPC 統合アーキテクチャ] です。このクライアント/サーバー プロトコルは大幅に拡張され、マシンからマシン、マシンから SCADA、またはマシンからサーバーへのデータ転送の普遍的な方法が可能になりました。その柔軟性により、OPC-UA は急速に IoT 標準になりつつあります。数回クリックするだけで OPC-UA 接続を簡単に作成し、開発者が IEC 61131-3 プログラム内でいくつかのタグを共有するだけでデータを共有できるようにするソフトウェア ツールが組み込まれているサプライヤを探してください。サーバーでアクセスできるようになったら、あとは IT に任せてください。

情報はクラウドで役に立ちますか?重要なデータはどのようにして工場のオペレーターの手に渡りますか?

ユースケースによって異なります。機械オペレーター、OEM 機械メーカー、工場所有者のいずれであっても、IIoT について考えている人は誰でも、最初にユースケースを作成する必要があります。たとえば、工場フロアの管理者は、総合設備効率 (OEE) 情報を必要とする場合があります。この種の情報は通常、より広い公共圏と共有されるものではないため、内部サーバーを使用することをお勧めします.ただし、工場の現場管理者は、マシンから遠く離れていたり、机に座っていなかったりすることがよくありますが、それでも OEE を確認する必要があります。ユース ケースがソリューションを推進します。マシンに Web サーバーを備えた組み込み HMI がある場合、ユーザーは iOS または Android プラットフォームから HMI に接続し、資格情報を入力して、マシンの OEE を表示できます。外部クラウドは必要ありません。 .この工場内ネットワークは、「フォグ」コンピューティングと呼ばれることがよくあります。

別の例は、複数の場所にある複数の工場ラインの歩留まりデータを監視する必要がある購買担当者です。外部サーバーが唯一の答えです。企業の機密情報が公開されるリスクを最小限に抑えるために、プログラムは収益ではなく総生産量のみを公開する場合があります。このソリューションではクラウド サーバーを使用する必要がありますが、データを外部サーバーに送信する際には、次の 2 つの理由から制限を設ける必要があることを示しています。外部クラウドへのデータの送信と保存を企業に請求します。

マーケターはインダストリー 4.0 を促進する上で素晴らしい仕事をしてきましたが、各ユーザーは一歩下がって「情報をどのように使用できるか?」と自問する必要があります。クラウドはそれほど必要ではないかもしれません。

この接続のすべてがコストを押し上げていませんか?

可能ですが、必須ではありません。コストがかかるのは、3 年か 4 年後、会社が IoT の準備が整ったときですが、Web サーバーまたは OPC-UA を介した通信を困難または不可能にするデバイスを指定したり、従来の断片化された設計を選択したりします。データ フローを大幅に簡素化する単一マシン PAC。この間違いを軽減するために、マシン上の他のすべてのデバイスをバイパスして、温度制御から外部クラウドに直接接続する非常に高価なセンサーを購入できます。そこから、他の誰かのソフトウェアを使用してカスタマイズされたレイヤー全体または Web サイトをプログラムして、データを有用なものにする必要があります。あなたはこの男になりたくない.

代わりに、IIoT をスマートに展開します。初日から機械設計の一部にします。新しいアプリケーションを構築している場合は、組織が現在検討しているものでなくても、移行するのに最適な立場にあります。今日行う選択により、後で数十万ドルを節約できます。

また、IO-Link などのバスをサポートする低レベル デバイスを選択して、手頃な価格でデータを取得できるようにします。費用対効果が高く、多くのソースからのデータを使用できる標準プロトコルを使用します。単一のコントローラで単一のプログラミング ソフトウェアを使用して、プログラミングを簡素化します。マシン コントローラに、別の追加ゲートウェイを必ずしも必要とせずに、クライアントとサーバーの関係を実現できる機能があることを確認してください。そうすれば、別の場所へのルーティング情報を開始する必要がある場合でも、IEC ベースのプログラムで直接行うことができます。フォグ コンピューティングを忘れないでください。 PLC に Web サーバー対応の HMI が組み込まれている場合、クラウドをまったく使用しなくても、すべての IIoT ユース ケースを満たすことができる可能性があります。また、必要に応じて、選択したコントローラーに OPC-UA サーバーとの共有を容易にするソフトウェアが搭載されていることを確認してください。そうすれば、IT 部門は IT 部門が最も得意とすることを実行できます。

賢明な選択をすれば、IIoT への移行は手頃な価格になりますが、選択は今すぐ行う必要があります。