デジタル vs アナログ：食品・飲料デバイスのアップグレードにおける賢い選択

食品・飲料生産において、フィールドデバイスからのデジタル通信は、アナログ信号では実現できない効率と生産性を高める豊富なデータを提供します。

しかし、高コストと複雑さという認識が導入の障壁となることがあります。すでにPLCを使用している場合、デジタル通信でシステムをアップグレードすることで、長期的にはよりシンプルな管理とコスト削減が可能になります。

Bürkertのインダストリーマネージャー（食品、飲料、化学、石油化学）であるKieran Bennett氏が、デジタル通信への移行が想像より簡単である理由を説明します。

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今日の食品・飲料セクターでは、マイクロブルワリーのような比較的小規模なサイトでも、PLC（プログラマブルロジックコントローラー）を使用してオペレーションを管理しています。PLCはデジタル通信ベースですが、フィールドデバイスレベルでは、多くのネットワークが依然としてアナログ通信に依存しています。

このようなシステムでは、蒸気温度の制御から液体流量の制御まで、PLCがフィールドデバイス（バルブ、センサーなど）にアナログ信号を送信し、必要に応じてアナログ通信で信号を返します。一方、PLCはヒューマンマシンインターフェース（HMI）とはEthernetベースのデジタル信号で通信します。

コストと複雑さの削減

アナログ通信を可能にするには、デジタル信号をアナログに、またはその逆に変換する追加の出力および入力（I/O）モジュールをPLCに追加する必要があります。各アナログ対応フィールドデバイスには独自のI/Oモジュールが必要で、コストが累積的に増加します。既存ユーザーはすでに投資していますが、システム拡張はコスト負担を増やします。

一方、デジタル通信は長期的にはコストを削減します。新規設置で、Siemens PLCと6台のフィールドデバイスをアナログI/Oモジュールで接続する場合、ネットワークを産業用Ethernetに変換することで、ハードウェアコストでほぼ1,000ポンド節約できます。

既存システムでは、産業用Ethernetゲートウェイへの最初の控えめな投資を行えば、複数の新しいデバイスを追加コストなしで追加できます。PLCベンダーのライセンスコストも追加でかかりません。

デジタル通信でデバイスを接続することは、従来のアナログ接続と比較してもはるかにシンプルに管理でき、配線とコミッショニングの時間とコストを節約できます。

デジタル接続されたデバイスは時間の経過とともにコスト回収をもたらし、最も重要なのは、それらが提供する情報が将来により収益性が高く効率的なオペレーションを創造することです。

運用上の利点

すぐにデバイスを追加する予定がなくても、デジタル通信への移行は、データ可用性の向上による大幅な運用改善を可能にします。アナログデバイスとは異なり、デジタルデバイスからの情報はログ記録と分析が可能で、プロセスを最適化できます。

これにより、コスト削減、生産性向上、製品品質の向上が達成できます。デジタルデバイスからのデータは、アナログと比較してより信頼性が高く、測定精度と再現性が優れています。

デジタルセンサーから通信されるデータは、メンテナンスの改善とダウンタイムの最小化にも不可欠です。診断データや総ライフサイクルサイクル数などの情報を使用して予防メンテナンスを計画し、故障の可能性を低減できます。一方、アナログデバイスを使用する場合、故障への事後対応と、修理・交換のためのダウンタイムの見込みが代替案となります。

シンプルな変換

デジタル通信への変換は、既存のPLC、Ethernet対応マスフローコントローラー（MFC）、センサー間にフィールドバスゲートウェイを追加するだけで簡単に実現できます。これにより、PLCの複数のアナログI/Oモジュールのコストと複雑さが排除され、代わりにBürkert ME43のような単一のゲートウェイデバイスに置き換えられます。単一のゲートウェイで最大256の入力を接続でき、すべてライセンスフリーで統合可能です。

ME43はベンダー指定のプロトコルでPLCと通信し、信頼性の高いBürkert EDIP（Efficient Device Integration Platform）ネットワークを通じてフィールドデバイスとのデジタル通信をサポートします。EDIPは、世界中の数百万台の車で使用されている産業通信プロトコルであるCANopenに基づいています。

代替案としてIO-Linkプロトコルを使用することもできますが、IO-Linkマスターゲートウェイは最大8デバイスしか統合できません。もちろん、ゲートウェイを使用せずに、選択したPLCベンダーと直接互換性のあるフィールドデバイスを統合することもできます。しかし、これはデバイスごとに大きなライセンスコストが加わり、現実的には実用的なパフォーマンスメリットをもたらしません。

段階的な移行

アナログ、フィールドバス、デジタル通信のミックスでフィールドデバイスを相互運用させることも可能です。ME43フィールドバスゲートウェイにME44モジュールを追加することで、デジタルと並行してアナログI/Oを統合できます。その結果、フィールドデバイスを寿命が来た時点でアナログからデジタルへ段階的に移行できます。

バルブを交換するコストなしで即座に移行するには、デジタル互換通信に変換できます。Bürkertの8681コントロールヘッドは、サードパーティ製アクチュエーターをさまざまなEthernetプロトコルとの統合用に変換するアダプターとして機能し、特にバルブ数の多いアプリケーションで大幅なコスト削減になります。

移行をどのように管理するにしても、デジタル接続されたデバイスは時間の経過とともにコスト回収をもたらします。最も重要なのは、それらが提供する情報が、将来により収益性が高く効率的なオペレーションを創造することです。

Kirsty Anderson
Bürkert Fluid Control Systems
Tel: +44 (0)1285 648761 Fax: +44 (0)1285 648721
Web: www.burkert.co.uk
Email: kirsty.anderson@burkert.com

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