産業用自動化コントローラーの選び方
産業用自動化コントローラーを選択する場合、考慮すべき重要な用語がいくつかあります。 PLC、PAC、IPCという言葉 。アプリケーション要件を明確に定義する必要がありますが、選択を行う前にスケーラビリティのニーズを考慮する必要があります。
手始めに、機器の操作ニーズを分割することから始めるのが良いでしょう。これは、ユーザーが機械メーカーによって指定されたコントローラーの範囲を評価するのに役立ちます。自動化システムは、製造シナリオにどのように適合するかに応じて、包括的なソリューションまたは個別の制御を提供できます。
プログラマブルロジックコントローラ（PLC）、プログラマブルオートメーションコントローラ（PAC）、または産業用パーソナルコンピュータ（IPC）は、単一のステーション、機械、組立ライン、またはプラントフロア全体の制御を提供できます。統合製造システムの場合、イーサネットを介して通信するリモート入力/出力ベースを備えた単一の大型コントローラーを使用して、エンドツーエンドの制御を提供できます。ただし、アプリケーションでモジュラーアプローチが必要になる場合があります。この場合、自動化システムを論理セクションに分割する方が適しています。このような場合、自動化は区分化され、ワークロードに応じて小規模なPLCに分散されます。
一部の自動化の専門家は、これら2つの決定を互いに何マイルも離れていると見なし、両方とも異なるプラットフォームが必要であると結論付けています。しかし、これは真実である必要はありません。いくつかのメーカーは、すべて同じプログラミングソフトウェアと互換性のある、さまざまなサイズ設定オプションを提供するコントローラーを持っています。単一のプログラミング環境が存在するということは、システム内に柔軟性を植え付けることができる一方で、プロジェクトを1つのPLCから別のPLCに移植できるため、プログラム開発に関連するコストを削減できることを意味します。
ただし、困難な決定は、単一のプログラムに大規模なPLCを使用するかどうか、またはモジュラーアプローチを使用するかどうかを決定することです。決定はPLCを選ぶよりもはるかに複雑です 、PACまたはPCベースのコントローラー。次の要素を考慮すると、優れた基盤を構築するのに役立ちます。
- 新規または既存のシステム
- ディスクリートデバイス
- 環境問題
- ループ制御
- アナログデバイス
- 特殊モジュール
- I/Oの場所
- コミュニケーション
- プログラミング
システムが新しいか既存かは、多くの混乱を取り除き、選択のための残りの要素に影響を与えるのに役立ちます。製品がすでにインストールされている場合、互換性が最も重要になり、役に立たない製品の数が中和されます。
コントローラの選択は、環境条件にも依存します。温度、湿度、ほこりなどの極端な条件がある場合、コントローラーは動作を維持するためにこれらを満たす必要があります。
I / Oの数、種類、場所
I/Oカウントの定義 次に、フィールドデバイスタイプがリストの次にあります。スプレッドシートにすべての個別の入力と出力をリストし、各タイプを定義することから始めます。デジタルセンサー、アナログセンサー、アクチュエーター、コントロールバルブなど。書き留める必要のあるパラメーターには、通信プロトコル、同等の電力などがあります。
I / Oポイントのタイプと数は、制御プラットフォームの選択に大きな影響を与えます。機械メーカーは、将来の拡張の余地を残さずに、当面のニーズを満たすことができるコントローラーを選択するという間違いを犯すことがよくあります。 I / Oは、拡張の余地を少なくとも20％含めることで、将来の大きな危機を回避できます。アナログ、高速入力など、I / Oの種類が制限されているコントローラーもあります。これも、将来的に問題になる可能性があります。
前述のスプレッドシートには、電流/電圧ループ、測温抵抗体入力、熱電対などの個々の合計を含む、すべてのアナログデバイスの機能と信号レベルを組み込む必要があります。すべてのアナログ入力と出力とその信号タイプがサポートされています。
さらに、特殊なI/Oもスプレッドシートに記載する必要があります。これらには、高速入力/出力、カウンター、リアルタイムクロック、サーボ/ステッピングモーターが含まれますが、これらに限定されません。特殊な機能を備えていないコントローラーが存在する可能性があるため、決定を下す前に、必ず徹底的な分析を実行してください。コントローラの機能とアプリケーション要件を理解することが不可欠です。
I / O端末の物理的な場所も、フィールドデバイスに関して定義し、スプレッドシートに書き留める必要があります。これらの要件をより小さなモジュールに分割すると、ローカルおよびリモートのI / Oニーズを理解するのに役立ち、次に、必要なリアルタイム通信プロトコルを決定するのに役立ちます。局所性が優先されるインストールもあれば、リモートI/Oに大きく依存するインストールもあります。
コントローラとサブシステム間の距離が大きい場合は、各フィールドデバイスをケーブル接続するという試練を経験するのではなく、リモートI/Oを選択することをお勧めします。さらに、シリアルまたはイーサネットベースのI / Oであるかどうかにかかわらず、通信方法と速度をサポートする必要があります。今日の産業環境では、EtherNet / IPなどのイーサネットプロトコルが、Modbusなどのオープンソースプロトコルの開発バージョンとともに普及しつつあります。
コミュニケーション
一部のプラントフロアでは、周辺機器、分散I / O、PLC、およびエンタープライズシステム間の通信が必要になる場合があります。これらの範囲は、先に進むにつれて事態がより複雑になることを考慮して、早い段階で定義する必要があります。一部のコントローラーは1〜2ポートのみを提供し、そのうちの1つはプログラミング用に予約されていますが、他のコントローラーはミッションクリティカルなアプリケーションに必要な特定のプロトコルをサポートしていない場合があります。
コントローラとHMIまたはフィールドデバイス間で行われる通信も指定する必要があります。モノのインターネットの登場により、コミュニケーションオプションを開くことが不可欠になりました。したがって、コントローラで使用可能な追加のイーサネット、シリアル、USBポートがあることを確認する必要があります。
Modbus TCP、Ethernet / IP、Profibusなどのイーサネットプロトコルの仕様は、現在の要件と将来の拡張の両方のために実行する必要があります。
ハードウェア
実行する必要のある一般的なハードウェアの考慮事項には、スキャン時間の速度、メモリの量、およびバッテリのバックアップが含まれます。コントローラには、プログラム要件とデータの両方をサポートするのに十分なシステムメモリが必要です。これらの見積もりは、システム内のデバイスの数を把握することによって行うことができます。データメモリは、動的データ操作と変数ストレージの両方に使用されます。例としては、プリセットセットポイント、タイマーの内部フラグ、累積時間/カウントなどがあります。
コントローラに履歴データを保存する必要がある場合、データテーブルのサイズが大きくなる可能性があります。データロギングの必要性、 HMI/SCADAへのインターフェース 、アクセス方法と履歴データベースはすべて明確に指定する必要がありますが、IIoTシナリオでは、ネットワーキング、プロトコル定義、およびメモリのニーズも重要になります。
命令の種類とプログラムのサイズ自体も、メモリのニーズに影響を与える可能性があります。プログラムに複数のシーケンス、高度な制御機能、および障害ロジックがある場合、これによりメモリの増加が必要になる場合があります。要件は、プログラムラングとデータファイルに基づいて見積もることができます。タグ名ベースのプログラミングを備えているものもあれば、固定されているが拡張可能なデータテーブルを備えているものもあるため、コントローラーの仕様も検討する必要があります。
プログラムとデータテーブルによって消費されるメモリの量は、コントローラモデルによって異なります。各ディスクリートI/Oデバイスは5〜100ワードのメモリを使用し、アナログI / Oは25〜500ワードを使用することをお勧めします。範囲が広いと、複雑なプログラムの推定が困難になる場合があります。より良いアプローチは、いくつかのコードブロックを記述し、メモリ使用量を調査することです。
高速スキャン時間を必要とするアプリケーション、コントローラーのCPU速度と命令実行速度、およびこれに関する両方の有害な要因が存在する可能性があります。
ソフトウェア
プロジェクトのほぼ半分はソフトウェアプログラミングの品質に依存しており、ソフトウェアプログラミングの品質はメーカーが提供するソフトウェアに依存しています。コントローラプログラミングソフトウェアを選択する際には、次の考慮事項を考慮する必要があります。
- 使いやすさ
- 設定
- 投資
- トレーニングリソース
- データロギングとリモートアクセス
ほとんどのコントローラーには、無料で使いやすいプログラミングソフトウェアが含まれていることが多く、タイマー、コイル、接点、カウンターなど、小規模なアプリケーションに十分な約20の命令が含まれています。しかし、要件の複雑さが増すにつれて、事態は問題になる可能性があります。高度なコントローラーには、プログラマーを支援するための多数の機能を組み込んだ包括的なプログラミングソフトウェアが含まれていることがよくあります。
プログラミングソフトウェアの選択は、ユーザーの快適ゾーンに大きく依存しており、主観的な決定になります。プログラマーはソフトウェアの選択に関して独自の意見を持っているかもしれませんが、これらは多くの場合、標準のコントローラープログラミングソフトウェアとメソッドを強制する上級管理職によって却下されます。
とにかく、プログラミングソフトウェアの詳細が十分に記載されていない場合は、コントローラーを選択しないでください。ほとんどのメーカーはすでにオンラインリソースのトレンドに適応しており、詳細なドキュメントを提供し、他のプログラマーがクエリを交換できるフォーラムを作成しています。しかし、全員がこの列車に乗り込んだわけではありません。そのため、PLCを選択する前に慎重に身元調査を行う必要があります 。
ドキュメントが特定の問題を解決するのに役立たない場合があるため、テクニカルサポートのコストも考慮する必要があります。期間限定の無料サービスを提供しているサプライヤーがあります。これは、プログラム開発に関してタイムラインに従っている場合に役立つ可能性があります。
開発したら、プログラムを徹底的にテストする必要があります。そのためには、ソフトウェアをPIDループ応答の形式で表示できる必要があります。 とモーションプロファイル。これにより、シミュレーションを完全に実行できるようになります。最新の開発ソフトウェアにはシミュレーターが組み込まれているため、ハードウェアに接続する必要がなく、本格的なテストを実行できます。
結論として、ソフトウェア、ハードウェア、通信のいずれの場合でも、万能のアプローチを採用することは控えてください。選択したコントローラーは、自動化の要件を完全に満たす必要がありますが、設計の変更に応じて進歩の余地があります。
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