現代産業オートメーションのためのオープンソースソリューション

AutomationDirect、ジョージア州カミング

図1. 従来のPLCとクラシックラダー（AutomationDirect Productivityファミリーのようにクラシックラダーロジックプログラミングを使用）は、開発環境が専用であるにもかかわらず、依然として重要な役割を果たし、多くの現代的機能を獲得しています。（画像：AutomationDirect）

プロプライエタリからオープンへのシフト

産業オートメーションは伝統的に、プロプライエタリな技術とベンダー固有のソリューションによって特徴づけられてきました。しかし、最近のトレンドは、エンドユーザー、システムインテグレータ（SI）、オリジナル機器メーカー（OEM）の進化するニーズを反映し、ハードウェアとソフトウェアの両面でより大きな開放性へとシフトしています。

当初、産業オートメーションはリレーやスイッチなどのハードウェア配線システムに依存していました。オートメーションが進化するにつれ、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）が登場し、通常ラダーロジックなどの専門的なプログラミング手法を使用しました。これらのPLCと統合開発環境（IDE）はプロプライエタリであり、ベンダーロックインを招きました（図1）。制御とソフトウェア環境はサプライヤーによって厳しく管理され、信頼性を確保していましたが、柔軟性と相互運用性を制限していました。

このモデルは長年十分に機能してきましたが、産業分野はより複雑になり、カスタマイズ、データ処理、分析へのニーズが高まっています。これにより、よりオープンで柔軟なプログラミングソリューションへの需要が生まれました。産業アプリケーションでは今や高度なデータ処理と最新のITベースシステムとの統合が求められることが多く、従来の手法では不十分な場合があります。よりオープンなオートメーションにつながるいくつかの発展がありました：

IEC 61131標準

1990年代半ばに導入されたIEC 61131標準は、産業プログラミング言語の標準化に向けた重要な一歩でした。ラダーダイアグラム（LD）、ファンクションブロックダイアグラム（FBD）、構造化テキスト（ST）、シーケンシャルファンクションチャート（SFC）が含まれます。これらの言語は共通のフレームワークを提供しますが、クロスベンダーのコード移植性の問題を完全に解決するものではありません。

CODESYS IDE

移植性のニーズに対応し使いやすさを向上させるため、CODESYSが開発されました。CODESYSはIEC 61131-3に基づき、複数のプラットフォームをサポートするハードウェアに依存しないIDEを提供します。この環境では、開発者は一度コードを書けば、様々なハードウェアシステムに展開できます。コードの再利用を促進し、ユーザーの学習曲線を緩やかにしますが、特定のハードウェア固有機能へのアクセスに制限がある場合があります。

オープンマイクロコントローラ

ArduinoやRaspberry Piのようなマイクロコントローラプラットフォームの登場により、C++やCircuitPythonといった現代的なプログラミング言語が産業アプリケーションに導入されました。これらの言語は、新世代のエンジニアにより馴染みがあり、複雑な数学演算やデータ集約型タスクの処理に優れています。これらのマイクロコントローラがPLCを完全に置き換えることはないかもしれませんが、既存システムとの統合やデータ接続性の向上に追加の選択肢を提供します。

図2. AutomationDirectは、従来のPLC、CODESYS互換PLC、Arduino互換プロセッサを活用してC++やCircuitPythonなどの現代的言語でオートメーションアプリケーションをプログラミングできるProductivityOpenファミリーなど、多くのオートメーション選択肢を提供しています。（画像：AutomationDirect）

ハイブリッドアプローチの台頭

オープンな言語とプラットフォームへのシフトは、ライセンスコスト削減と柔軟性向上など多くの利点を提供しますが、信頼性と決定論的動作が最重要視されるリアルタイム制御タスクでは、プロプライエタリIDEを持つ従来のPLCが依然として広く使用されています。

産業オートメーションの状況はますます多様化しています。一部のアプリケーションはPLCの堅牢な機能の恩恵を受け、他は高レベル処理と統合のために現代的なオープン技術を活用します。多くの場合、コア制御機能に従来のPLCを、データ処理と分析にオープンプラットフォームを組み合わせたハイブリッドアプローチが採用されます（図2）。

産業オートメーション技術が進化し続ける中、従来型とオープン型ソリューションのバランスはさらに進化するでしょう。重点は、多様なユーザーニーズに対応する汎用プラットフォームの提供に置かれ、レガシーシステムとモダンシステムが共存し、効果的に相補い合う環境を促進します。

本記事は、AutomationDirect（ジョージア州カミング）の製品マネージャーTim Ensminger氏とテクニカル製品マネージャーMatthew Lappin氏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。