最新の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 と従来のラダー (従来のラダー ロジック プログラミングを使用する AutomationDirect Productivity ファミリなど) 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ており、多くの最新の機能を獲得しています。 (画像:AutomationDirect)

産業オートメーションは伝統的に、独自のテクノロジーとベンダー固有のソリューションによって特徴付けられてきました。ただし、最近の傾向は、エンド ユーザー、システム インテグレーター (SI)、相手先ブランド供給メーカー (OEM) のニーズの進化を反映して、ハードウェアとソフトウェアの両方でオープン性を高める方向に移行しています。

当初、産業オートメーションはリレーやスイッチなどの配線システムに依存していました。自動化が進化するにつれて、特殊なプログラミング手法、通常はラダー ロジックを使用するプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) が登場しました。これらの PLC とその統合開発環境 (IDE) は独自仕様であり、ベンダー ロックインにつながりました (図 1)。制御環境とソフトウェア環境はサプライヤーによって厳密に管理されており、信頼性は確保されていましたが、柔軟性と相互運用性は限られていました。

このモデルは長年にわたって十分に機能していましたが、産業部門はますます複雑になり、カスタマイズ、データ処理、分析の必要性が高まっています。これにより、よりオープンで柔軟なプログラミング ソリューションの需要が高まっています。産業用アプリケーションでは、高度なデータ処理や最新の IT ベースのシステムとの統合が必要となることが多くなっているため、従来の方法論では不十分な場合があります。よりオープンな自動化につながるいくつかの開発が行われてきました。

IEC 61131 標準:1990 年代半ばに導入された IEC 61131 標準は、産業用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。ラダー図（LD）、ファンクションブロック図（FBD）、ストラクチャードテキスト（ST）、シーケンシャルファンクションチャート（SFC）を含みます。これらの言語は共通のフレームワークを提供しますが、ベンダー間のコードの移植性の問題には完全には対応していません。

CODESYS IDE:移植性のニーズに応え、使いやすさを向上させるために、CODESYS が開発されました。 CODESYS は IEC 61131-3 に基づいており、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。この環境により、開発者はコードを一度作成すれば、それをさまざまなハードウェア システムに展開できます。これにより、コードの再利用が容易になり、ユーザーの学習曲線が短縮されますが、特定のハードウェア固有の機能へのアクセスには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ー:Arduino や Raspberry Pi などのマイクロコントローラー プラットフォームの出現により、C++ や CircuitPython などの最新のプログラミング言語が産業用アプリケーションに導入されました。これらの言語は、新しい世代のエンジニアにとって馴染みがあり、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ーは PLC を完全に置き換えることはできませんが、既存のシステムと統合し、データ接続を強化するための追加オプションを提供します。

オープン言語とプラットフォームへの移行により、ライセンス コストの削減や柔軟性の向上など、多くのメリットが得られますが、独自の IDE を備えた従来の PLC は、信頼性と決定的な動作が最優先されるリアルタイム制御タスクに引き続き広く使用されています。

図 2. AutomationDirect には、従来の PLC、CODESYS と互換性のある PLC、Arduino 互換プロセッサを利用する ProductivityOpen ファミリなど、多くの自動化の選択肢が用意されているため、ユーザーは C++ や CircuitPython などの最新の言語を使用して自動化アプリケーションをプログラムできます。 (画像:AutomationDirect)

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ますが、他のアプリケーションはより高度な処理と統合のために最新のオープン テクノロジを活用します。多くの場合、コア制御機能用の従来の PLC とデータ処理および分析用のオープン プラットフォームを組み合わせたハイブリッド アプローチが使用されます (図 2)。

産業オートメーション技術が進歩し続けるにつれて、従来のソリューションとオープンなソリューションの間のバランスも進化する可能性があります。さまざまなユーザーのニーズを満たす汎用性の高いプラットフォームを提供し、従来のシステムと最新のシステムが共存して効果的に相互補完できる環境を促進することに重点が置かれます。

この記事は、AutomationDirect (ジョージア州カミング) のプロダクト マネージャーの Tim Ensminger とテクニカル プロダクト マネージャーの Matthew Lappin によって執筆されました。詳細については、 ここをご覧ください。