マイクロPLCの開発動向
小型化と高密度
半導体技術の大幅な改善により、マイクロPLCはより小さくなり、より統合されています。当初、マイクロPLCには基本的なデジタル入出力操作がありましたが、現在ではアナログ処理、通信インターフェイス、コンパクトデバイス内のモーション制御などの機能が含まれています。たとえば、Smart Agricultural Greenhouse Control Systemsでは、サイズが小さいため、特定のブランドのマイクロPLCは、温室の角に配置された制御キャビネット内に簡単に入れることができます。
デジタル入力/出力ポートを使用して、シェードカーテンや灌漑バルブなどのデバイスを制御できます。また、統合されたアナログ入力が温度と光センサーのデータを収集することができます。組み込みのPIDアルゴリズムを使用して、ファンの速度と照明設定を自動的に変更します。多くの独立したコントローラーを使用する標準のインストールと比較して、このMini PLCはインストールスペースの60％以上を節約し、デバイスの配線の複雑さを減らし、システム全体の信頼性を向上させます。
コスト効率の最適化
自動化テクノロジーに関しては、多くの中小企業がコストを優先し、ミニPLCはこの分野で明確な利点を提供します。たとえば、小規模な食品加工会社がビスケットパッケージラインを改修していたとき、同社は初期の開発のために無料の基本機能マイクロPLCプログラミングソフトウェアを採用しました。エンジニアは無料のラダー図プログラミング機能を採用して、コンベアの開始/停止、フィルムカット、ビスケットカウントを含む梱包機の制御ロジックを迅速に完了しました。
欠陥診断や生産データ分析などのより複雑なサービスが必要な場合、プレミアムモジュールを注文しました。この戦略により、従来のPLCソリューションと比較した場合、自動化変換コスト全体が約25％削減されました。さらに、このMini PLCのハードウェアコストは大幅に低く、価格は同じ通常のPLCの3分の2で価格設定されており、中小企業の経済的負担を劇的に緩和しています。
拡張アプリケーションシナリオ
マイクロPLCアプリケーションのスペクトルは、古典的な単純なロジック制御を超えて拡大しています。スマートビルディングエレベーターシステムでは、マイクロPLCはインテリジェントエレベーターディスパッチの主要なコントローラーとして機能します。エレベーターの機能と乗客の需要に関するリアルタイムデータは、床ボタン、ドア磁気センサー、および計量センサーに接続することで得ることができます。プリセットスケジューリングアルゴリズムを使用したマイクロPLCは、エレベーター停止をかなり手配し、余分な旅行を最小限に抑え、待機時間を延長し、それにより内部建物の旅行効率を高めることができます。
さらに、マイクロPLCはプロパティ管理システムと通信してエレベーター操作データをアップロードし、プロパティワーカーが障害アラームをリモートで監視および受信できるようにします。ロジスティクスと倉庫では、自動ソートカートを制御するために一般的に採用されています。 eコマース会社の小さな倉庫では、マイクロPLCを装備したこれらのカートは、スキャンされた注文情報に基づいて指定されたパスに沿って移動するためにモーターを正確に制御し、それぞれの配送店に商品を正確に並べ替え、ソートの効率と精度を大幅に向上させることができます。
大規模なPLCの開発動向
高性能コンピューティングと複雑な制御
大規模なPLCは通常、高い制御精度、迅速な応答時間、自動車製造、鉄の冶金、石油化学などの安定性を必要とする重要な産業システムで採用されています。大型PLCは、新しいエネルギー車のバッテリー生産ラインの主要な制御システムとして機能します。ラインは毎分何百ものバッテリーモジュールを構築する必要があります。これには、溶接、液体注入、テストなどの精密操作が必要です。
マルチコアプロセッサと洗練されたフローティングポイント処理機能を備えた大型PLCは、視覚検査システム、圧力センサー、温度センサーを含む数百のデバイスからリアルタイムデータをミリ秒単位で処理できます。高度なコントロールアルゴリズムを使用して、ロボットアームの軌跡を正確に管理し、噴射ポンプの流量のリアルタイム調整を可能にし、正確な電解質注入を維持します。あらゆるプロセスで不規則性が識別された場合、巨大なPLCは迅速に反応して生産ラインを停止し、アラームを活性化し、大量の標準以下のアイテムの作成を防ぎます。
強力なコミュニケーションとネットワーキング機能
業界4。0およびスマートな製造概念が進化するにつれて、産業IoT（IIOT）は業界で避けられない傾向になり、大規模なPLCからのコミュニケーションとネットワーキング機能の向上を必要とします。重要な鉄鋼合弁事業では、生産プロセスマイニング、受益、鉄製造、鉄鋼メーキ、および巨大なPLCが管理する数千のデバイスのローリングコンシスト全体が複数の植物に広がっています。これらのPLCは、産業イーサネット、Profibus、およびその他の通信プロトコルを使用したデバイス間の高速データ転送と調整を可能にします。
また、同社のERPおよびMESシステムとスムーズに通信し、生産計画、機器状態、品質検査レポートなどのリアルタイム情報をアップロードします。経営陣がこれらのシステムを使用して生産指示を行った後、大規模なPLCは複数の機器にコマンドを迅速に分解して通信し、計画から実行までフルプロセスのインテリジェントな管理を可能にします。さらに、リモート監視により、本社の人員は、リアルタイムで機器の特性を監視し、リモート診断を実行し、プログラムを更新することで、運用効率が向上します。
高い信頼性と冗長性設計
大規模な工業生産では、システムの信頼性が安全性と経済的効率の両方に不可欠です。故障が発生すると、深刻な損失が発生する可能性があります。大規模なPLCは、主要な石油化学事業のエチレン亀裂植物で使用されています。冗長電源、CPU、および通信モジュールがあります。プライマリCPUが動作中に故障した場合、冗長CPUはすぐに5ミリ秒以内に制御を引き継ぎ、プラントの日常的な操作に影響を与えません。これにより、エチレン亀裂プロセスが継続的に動作することが保証されます。
さらに、これらの巨大なPLCには、毎秒数十のシステムチェックを実行する自己診断ソフトウェアが含まれます。センサーデータの異常または通信リンクの中断が認められた場合、アラームが速やかにアクティブになり、欠陥が文書化されます。メンテナンス担当者は、これらのレコードを使用して障害をすぐに発見し、修理を実行し、デバイスの障害によって引き起こされる生産のダウンタイムと安全性を排除する場合があります。この冗長性設計により、エチレン亀裂ユニットの連続動作期間が300日から500日以上に増加し、植物の生産が大幅に増加しました。
マイクロPLC
マイクロPLCは、大規模なシリーズPLCと同じ自動化業務を達成できます。プロジェクトに適したバージョンを選択するだけです。決定を下すときは、通常のI/Oカウントを念頭に置いてください。また、運動制御は重要な考慮事項です。一部のシステムは、可変周波数ドライブ（VFD）のみをサポートしていますが、他のシステムは限られた数の軸でサーボドライブを許可します。調べるもう1つの重要なコンポーネントは、システムが機械とどのように相互作用するか、つまりヒューマンマシンインターフェイス（HMI）機能との相互作用です。ほとんどのミニPLCは、通常のHMIと直接通信できません。ただし、多くのPLCメーカーは、マイクロHMI製品に接続オプションを提供しています。
シーメンスのロゴ！たとえば、シリーズには、開発者がディスプレイテキストを変更し、プログラミング環境から直接背景色を変更できる特定のHMIデザインが含まれています。対照的に、B＆RとBeckhoffシステムはHTML5プログラミング言語を使用しているため、WebブラウザーはHMIインターフェイスとして動作できます。
I/O、モーションコントロール、およびハードウェアに基づいてマイクロPLCとHMIを選択した後、データストレージ要件が重大な問題になります。レシピまたは永続的な変数の膨大なリストを保存する場合、メモリの制約が重要になります。大規模なデバイスまたは自動化プロジェクトは、多くの場合、大量のプログラムコードを保存する必要があります。これにより、小さなPLCの処理能力を超えることができます。一部のマイクロPLCシステムは、USBポートまたはマイクロSDカードスロットを介したレシピデータの保存を可能にしますが、頻繁に変数データを処理しません。選択したマイクロPLCの機能的制限を完全に理解するために、その技術仕様を徹底的に調査します。
マイクロPLCおよび大型PLCの共同開発
マイクロPLCと大型PLCには、異なる機能、アプリケーションシナリオ、その他の特性がありますが、実際の産業自動化プロジェクトで別々に使用されることはめったにありません。代わりに、彼らは相乗的な発達への傾向を示しています。たとえば、大規模な自動車製造企業の溶接ショップでは、大規模なPLCが生産ライン全体のペーシングとスケジューリングを制御し、さまざまなステーションで作業シーケンスを調整して、各車両の溶接プロセスが計画どおりに実行されるようにしています。一方、各溶接ステーションで、マイクロPLCは溶接ロボットの特定の動きを管理します。大規模なPLCの命令に基づいて、マイクロPLCは溶接電流、速度、角度を正確に処理し、一定の溶接品質を確保します。
今後、マイクロと大型の両方のPLCは、個々の開発ルートに沿って革新を続け、新しいドメインでのより緊密なコラボレーションを達成します。中小企業がコスト削減と柔軟性を求めているか、大企業が優れたパフォーマンスと信頼性を必要とするかどうかにかかわらず、その拡大能力はこれらの目標とよりよく一致します。この継続的なイノベーションは、産業自動化に持続的な勢いを提供し、製造業がより大きな知性と効率に向かって進歩することを可能にします。
