デジタル vs. アナログ:食品および飲料デバイスをアップグレードするための賢い選択

食品および飲料の製造では、フィールドデバイスからのデジタル通信により大量のデータが提供され、アナログ信号では達成できない効率と生産性が向上します。

ただし、コストが高く複雑であるという認識が実装の障害になる可能性があります。すでに PLC を使用している場合、デジタル通信を使用してシステムをアップグレードすると、管理が簡素化され、長期的にはコストを削減できます。

Bürkert の食品、飲料、化学、石油化学業界マネージャーである Kieran Bennett 氏が、デジタルコミュニケーションへの移行が思っているより簡単である理由を説明します。

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今日の食品および飲料分野では、地ビール醸造所などの比較的小規模な施設でも、PLC (プログラマブルロジックコントローラー) を使用して業務を管理しています。 PLC はデジタル通信に基づいていますが、フィールドデバイスレベルでは、多くのネットワークは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の場合、蒸気温度から液体流量の制御に至るまで、PLC はバルブやセンサーなどのフィールドデバイスにアナログ信号を送信し、フィールドデバイスは必要に応じてアナログ通信を介して信号を返します。一方、PLC はイーサネットベースのデジタル信号を介してヒューマンマシンインターフェイス (HMI) と通信します。

コストと複雑さを軽減する

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 に追加します。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あり、コストが段階的に追加されます。既存ユーザーはすでに投資を行っていますが、システムの拡張によりコスト負担が増加します。

あるいは、デジタル通信は長期的にはコストを削減します。シーメンス PLC と 6 台のフィールドデバイスをアナログ I/O モジュール経由で接続した新規設置の場合、ネットワークを産業用イーサネットに変換することで、ハードウェアにかかる費用を 1,000 ポンド近く節約できます。

既存のシステムの場合、産業用イーサネットゲートウェイに対する初期の少額投資が行われれば、追加費用なしで複数の新しいデバイスを追加できます。PLC ベンダーのライセンスコストを追加する必要はありません。

また、デジタル通信によるデバイスの接続は、従来のアナログ接続に比べて管理がはるかに簡単で、配線と試運転にかかる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を回収し、最も重要なことは、デジタル接続されたデバイスが提供する情報により、将来のより収益性の高い効率的な運用が生み出されることです。

運用上の利点

すぐにデバイスを追加する予定がない場合でも、デジタル通信に移行すると、データの可用性が向上し、運用が大幅に改善されます。アナログの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に記録され、分析されてプロセスを最適化できます。

これにより、コストの削減、生産性の向上、製品の品質の向上を実現できます。また、デジタルデバイスからのデータはアナログに比べて信頼性が高く、測定精度と再現性が高くなります。

デジタルセンサーによって通信されるデータは、メンテナンスを改善し、ダウンタイムを最小限に抑えるためにも重要です。診断データと寿命サイクルの総数などの情報を使用して予防保守を計画し、故障の可能性を下げることができます。代わりに、アナログデバイスを使用する代わりに、故障や、修理や交換のためのダウンタイムの見通しに対応します。

単純な変換

デジタル通信への変換は、既存の PLC、イーサネット対応マスフローコントローラ (MFC)、およびセンサーの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行えます。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解消され、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。 1 つのゲートウェイで最大 256 の入力を接続でき、すべてライセンス不要で統合できます。

ME43 は、信頼性の高い Bürkert EDIP (Efficient Device Integration Platform) ネットワークを介してフィールドデバイスとのデジタル通信をサポートしながら、ベンダー指定のプロトコルを介して PLC と通信します。 EDIP は、世界中の何百万台もの自動車で使用されている産業用通信プロトコル CANopen に基づいています。

代わりに 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 つの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 ベンダーと互換性のあるフィールドデバイスを直接統合できます。ただし、これによりデバイスごとのライセンスコストが大幅に増加し、実際にはパフォーマンス上の実質的なメリットは得られません。

段階的な移行

アナログ、フィールドバス、デジタル通信を組み合わせてフィールドデバイスを相互運用することも可能です。 ME44 モジュールを ME43 フィールドバスゲートウェイに追加すると、アナログ I/O とデジタルが統合されます。その結果、フィールドデバイスが耐用年数の終わりに達するにつれて、アナログからデジタルに段階的に移行できます。

バルブを交換するコストをかけずにすぐに移行するには、バルブをデジタル互換の通信に変換することができます。 Bürkert の 8681 コントロールヘッドは、さまざまなイーサネットプロトコルと統合するためにサードパーティ製アクチュエータを変換するアダプタとして機能し、特にバルブ数が多いアプリケーションで大幅なコストを節約します。

移行がどのように管理されても、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を回収します。最も重要なことは、提供される情報により、将来的にはより収益性が高く効率的な運営が可能になるということです。

カースティ・アンダーソン
ビュルケルト流体制御システム
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