先進空気圧バルブがスマートオートメーションを推進

オートメーション業界がデジタルトランスフォーメーションに向かう中、空気圧のような実証済み製造技術が「時代遅れ」になると考える人もいます。しかし、制御バルブのような空気圧技術は進化を続け、センサー、産業用ネットワークインターフェース、ワイヤレス技術、複雑なデジタル制御機能を取り入れ、よりスマートで実用的な情報へのアクセスを通じて、オートメーションアプリケーションを大幅に改善できます。

バルブ制御技術の進化

空気圧バルブの制御とシリンダー位置センサーの監視は、もともとディスクリート配線で達成されていました：各プログラマブルロジックコントローラ（PLC）出力が個別にソレノイドバルブコイルに配線され、個別にトリガーされ、シリンダー上の位置センサーがPLCの入力カードに配線されて戻っていました。

これは、プラグインバルブとマニホールドの創造により、より実用的なソリューションへと進化しました。すべてのソレノイドバルブとPLC入出力（I/O）カードの接続を、単一のケーブルで実現できるようになりました。

オートメーションシステムがより洗練されるにつれ、フィールドバス（産業用ネットワーク）通信接続がより普及しました。これは、PLCがバルブを制御するだけでなく、センサーとデバイスを監視し、ローカルI/Oカードを必要とせずに1本の通信ケーブルでI/Oデータを交換できることを意味しました。空気圧バルブマニホールドは、フィールドバスインターフェースとI/O機能の両方を自然に取り入れ、より汎用性が高く、より洗練されたオートメーションプラットフォームと容易に統合できるよう設計された完全な空気圧バルブパッケージを提供するようになりました。

電空制御が圧力調整を最適化

バルブ技術、性能、汎用性の進歩は、電空制御機能をバルブマニホールドに統合することで大きな前進を遂げました。バルブマニホールドで見られたように、比例調整器でも進歩がありました。新技術により、これらのデバイスをデジタル信号でより正確に制御できるようになり、フィールドバス接続の統合も可能になり、生産システムの力と圧力要件を最適化しました。

方向制御と圧力制御の両方をこの高度なレベルで組み合わせることで、幅広いオートメーションアプリケーションにおける空気圧の価値と汎用性が高まり、製造プロセスにおけるより精密で最適化された制御が可能になります。

例えば、EmersonのAVENTICS™電空制御は、エンジンスターターの自動製造用溶接システムで使用されています。ここでは、プリマウントされたアーマチュアがワークピースパレットで搬送され、位置検出のために整列され、空気圧駆動グリッパーによって溶接位置に移動されます。溶接後、追加のグリッパーがアーマチュアをワークピースパレットに戻し、次の生産ステップへ搬送します。

強化されたプロセス監視と制御が新たな機会を提供

電空圧力調整器と、統合フィールドバス通信を備えた先進バルブマニホールドを組み合わせることで、アプリケーションに正確に合わせた動的制御圧力により拡散溶接プロセスを最適化します。同時に、マニホールドに内蔵されたインテリジェンスがグリッパーを制御し、すべてのバルブ機能を監視・記録することで、品質管理とプロセス追跡のレベルを向上させます。

製造におけるデジタルトランスフォーメーションの重要な目標の1つは、生産プロセスのあらゆる単一ステップをより洗練され最適化された制御を可能にする、実用的な情報を収集することです。空気圧バルブシステムに内蔵されたインテリジェンスは、その種の監視と制御に新たな機会を提供します。適正動作寿命1.2億サイクルのバルブで、1億サイクルの時点で、適切に設計された予知保全システムがそのデータを取得・活用し、ユニットが実際に故障する前に検査・保守アクションを実施するか、交換デバイスの自動発注を実装できます。

空気圧コンポーネントがよりインテリジェントになるにつれ、診断、使用統計、生産システム全体での寿命データなど、追加のデータポイントを生成しています。このデータは、生産システムをより効率的に管理し、エネルギー消費を制御し、稼働時間を最大化するために使用されるときに最も価値があります。

しかし、インテリジェントデバイスとサブシステムからのこれらすべてのデータは、マシン制御ネットワークを圧倒し、制御性能に影響を与える可能性があります。Emersonのような一部の空気圧コンポーネントメーカーは、空気圧性能データを集約・整理し、プラント管理システムへ別の並列経路で配信するスマート空気圧監視「ゲートウェイ」や「ハブ」を提供しています。これらのハブはプロセス制御アーキテクチャから独立しており、OPC UA、MQTT、HTTP、またはメール経路を使用してアラートとシステム・デバイスレベルの性能データを配信します。

重要な診断情報や主要なコミッショニング機能のメリットは、空気圧バルブシステムが高所に取り付けられているか、機械の深くにある場合、実現が難しくなることがあります。例えば、EmersonのAVENTICSワイヤレス自動リカバリモジュール（ARM）クリップは、Wi-Fi対応デバイスでアプリ不要で使用できるモバイルウェブサイトを介して、AVENTICSシリーズG3フィールドバスプラットフォームの堅牢な診断とコミッショニング機能への簡単なアクセスを提供します。

デジタルトランスフォーメーション向けに設計された空気圧バルブシステムは、空気圧駆動アクチュエーターとアプリケーションに新たなレベルの精密制御を提供する機能と技術を取り入れています。

バルブシステム制御モジュール内のより高度なエレクトロニクスにより、設計者は今や空気圧位置決めアプリケーション用の比例積分微分（PID）コントローラーを組み込み、制御機能に正確で応答性の高い補正を自動的に適用できます。

これらのハイテク空気圧機能により、システムエンドポイントの動作精度をより高めるだけでなく、PLCと連携して位置制御から力制御へリアルタイムで切り替え、非常に高いレベルのオートメーション、製品スループット、信頼性、繰り返し精度のために動作シーケンスを微調整することも可能です。

デジタルトランスフォーメーション時代のスマート空気圧バルブ

空気圧バルブは、OEMとエンドユーザーがオートメーションシステムで空気圧技術を最大限に活用できるよう、着実に進化してきました。さらに、多くの空気圧技術プロバイダーは、オンライン構成・注文ツールを大幅にアップグレードし、機械製造者が必要なコンポーネントを短納期で効率的かつ容易に入手できるようにしています。

これらのツールは、バルブシステムを構成する複数の要素（サブベース、マウント、エレクトロニクス、バルブ自体）を注文するかつて時間のかかっていたプロセスを簡素化し、完全なアセンブリを購入できるようにします。今では、これらのオンラインコンフィギュレーターにより、フィールドバスインターフェース、統合I/Oモジュール、その他の機能を選択し、CAD図面をパッケージの一部として含め、部品番号やシステムのニュアンスを知らなくてもバルブアセンブリを簡単に注文できます。これらのツールにより、OEMとエンドユーザーの両方が、凝縮されたより信頼性の高い購買プロセスで完全な構成を取得できます。

エレクトロニクスとモジュラーで最先端の技術の両方の力を活用し、完全なインテリジェント空気圧モーション・制御プラットフォームの一部としての空気圧バルブは、オートメーションと製造アプリケーションのための幅広いデジタルトランスフォーメーションイニシアチブにとって、実証済みでコスト効率が良く、汎用性の高い技術オプションを提供します。

この記事は、Marchelle Forish（Emerson、バルブ・バルブシステム製品マーケティングマネージャー、フロリダ州フローラムパーク）によって執筆されました。詳細については、こちらをご覧ください。