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プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）の信号取得とデータ分析

プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）は、信号レベルの情報提供だけでなく、コントローラの用途に応じてデータの取得と分析も可能です。PLCの最も基本的な用途である信号取得では、分析とテストのために一連の値を取得・記録できます。

PLCで取得した値はチャートに入力・表示し、実測値セットの頻度と変動を理想値セットと比較できます。一部の値セットでは、PID制御スキームによる補正が必要です。これは、オーバーシュートやアンダーパフォーマンスといったエラーを表すチャート上のスパイクとして現れます。

ラダー・ロジック・コードを使用すると、エラーによって引き起こされるものと類似したサンプル・スパイクやパルスをテスト用に作成できます。ラダー・ロジック・コードを用いてこれらのサンプル・パルスを作成するには4つの異なる方法があります。それぞれのコードは、比較、タイミング、数学的コードを含むロジック・コードを反映しています。

方法1 – FIFOロード命令

最初の方法は、ファースト・イン・ファースト・アウト命令を使用してサンプル・パルスを作成します。FIFOロード命令はほとんどの高価なプロセッサで利用可能で、単純に配列のサイズを増やしてより多くの値を取得できるようにします。これにより、分析のためにより大きなデータ・サンプルを取得できます。

方法2 – 要素の平均化

この方法はハイエンドPLCで一般的に見られ、配列内のすべての要素の平均を取ります。連続取得間の変化率を計算する必要がある場合、信号取得を比較するコードを使用して差分を決定します。配列が結果を読み取り、観測されたスパイク値を取得します。

方法3 – FIFO命令のないPLCプラットフォーム

3番目の方法はFIFO命令の必要性を排除しますが、配列とファイル移動機能は依然として必要です。最初の命令で9つの要素が移動し、現在の信号値が最新の要素にコピーされます。各移動命令はその後Vxxxエントリに置き換えられ、各エントリに1つの値としてセンサー値と格納場所の目的のデータ位置が表されます。

方法4 – フリー・ランニング・タイマー

最後の方法は、ハイエンドだけでなくほぼすべてのPLCプラットフォームで動作します。タイマーを使用してスキャンを記録し、その時間中に与えられた値を取得します。結果のパルスは上記方法ほどスキャンの面からは精密ではありませんが、サイクリック・ルーチンや割り込みでこの問題を解決できます。

信号を分析する際、高周波で信号を取得することが望ましいです。カードがレジスタに値を投稿する速度には限界があります。しかし、更新レートを決定する唯一の方法は、多数の値を配列に取得・格納することです。例えば、6〜7連続の同一値の取得レートが5msなら、カードは30〜35msごとに更新されます。値がより速く投稿されるほど、スパイクやエラーが発生する可能性が高まります。

ラダー・ロジック 302

ラダー・ロジックがいかに重要かは明らかです。それはPLCデータ収集と分析のバックボーンを形成し、それが今日世界中で使用されている産業制御に貴重な情報を提供します。ラダー・ロジックを用いたさまざまな信号取得方法を理解することは、データ分析にPLCを理解し使用する上で不可欠です。

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