多くの工場や作業場では、何年も安定して動作する古い機械がまだ使用されています。しかし、これらの「ベテラン」マシンには、時代遅れのコントロール パネル-かさばるボタン、ぼやけた白黒画面-、あるいは単純なインジケータ ライトが付いている場合があります。-これらの古い制御により操作が複雑になり、作業が遅くなり、保守も困難になります。幸いなことに、マシン全体を交換する必要はありません。 Siemens HMI (ヒューマン-) タッチスクリーンを改造すると、古い機器に新たな命を吹き込むことができます。このブログでは、古いマシンを最新の Siemens HMI コントロールでアップグレードする方法を、主要な手順、推奨モデル、実際のメリットなどを含めて説明します。
Siemens HMI を使用して古いマシンを改修する理由
古い制御システムには多くの問題があります。操作が難しく、リアルタイム データを追跡できず、部品が製造されなくなったため故障することがよくあります。{0}} Siemens HMI を使用してアップグレードすると、これらの問題が解決され、さらに多くの利点がもたらされます。
1. 使いやすさと効率の向上
Siemens HMI タッチスクリーンは、煩雑なボタンを使いやすい 65,536 色のディスプレイと 5 ミリ秒の高速タッチ応答で置き換えます。{0}{1}{6}{6}オペレーターは、分厚い軍手を着用していても、数回タップするだけでパラメータの設定、リアルタイムのステータスの確認、{7}}デジタル操作ガイドへのアクセスを行うことができます。-これは、パネルの-アンチグレアおよび感圧タッチ-技術のおかげです。新しいスタッフのトレーニング時間を最大 40% 削減し、操作ミスを 25% 削減します。たとえば、バイエルン州にあるドイツの自動車部品工場は、20 年前の塗装工場ロボットを Siemens HMI TP700 および TP1200 パネルでアップグレードしました。-パネルの高コントラスト ディスプレイ (輝度比 1000:1) により、埃っぽい作業場での視認性の問題が解決されました。オペレーターによれば、以前は 5 分かかっていたパラメータ調整がわずか 45 秒で完了するため、毎日の作業効率が 30% 向上しました。
2. 産業環境向けの信頼できるパフォーマンス
Siemens HMI は、過酷な産業環境向けに構築されています。 -20 度から +70 度の温度で安定して動作し、前面パネルの保護等級は IP65-- です。つまり、防塵、防水、油の飛び散りや高圧洗浄に対する耐性があります。-ほとんどのモデルは耐衝撃性 (11ms で 10g の加速) と静電気防止性 (±2kV 接触、±8kV 空気) を備えています。 1-2 年しか持たない安価なタッチスクリーンとは異なり、Siemens HMI パネルの平均寿命は 8～10 年です。これにより、古いマシンの耐久性に匹敵し、頻繁な交換を回避できます。たとえば、氷点下で稼働するフィンランドのパルプ工場では、大きな故障なくシーメンスの HMI パネルを 9 年間使用しています。これは、以前に使用していた汎用タッチスクリーンの 3 年の寿命を上回る性能です。
3. 簡単な統合と拡張性
Siemens HMI は、古い PLC (-Allen-Bradley や三菱などの非 Siemens ブランドを含む) の 90% と互換性があり、PPI、Modbus RTU、Profinet、Ethernet/IP などの複数の通信プロトコルをサポートしています。古い RS485 ポートを備えたマシンの場合、パネルは 187,500 bps のボー レートで直接接続できます。古いシリアル ポートの場合は、Siemens プロトコル コンバータ（モデル 6ES7 972-0AA02-0XA0）を使用できます。 Siemens TIA Portal V18/V19 ソフトウェアとスムーズに統合され、プロジェクトごとに最大 2,000 個の変数と 1,000 個のアラーム メッセージをサポートします。後で、コア PLC プログラムを変更することなく、USB ベースの履歴データ ロギング (TXT/Unicode ファイルとして保存) や Teamcenter 経由のリモート モニタリングなどの機能を簡単に追加できます。-
古いマシンを改修するための主要なシーメンス HMI モデル
シーメンスは、改造に適したさまざまな HMI パネルを提供しています。以下に、古い機器でも適切に動作する、コスト効率の高い 3 つのモデルを示します。-
1. シーメンス KTP400 コンフォートパネル
この 4.3- インチのコンパクトな Siemens HMI (モデル 6AV2123-2MB03-0AX0) には、480x272 ピクセルの TFT ディスプレイが搭載されています。抵抗膜タッチとメカニカルキー操作の両方をサポートしているため、触覚的なフィードバックを好むオペレーターに最適です。奥行き45mmのスリムな設置カットアウトと182x128mmの取り付け寸法により、包装機器や旋盤などの古い機械の小さな制御キャビネットに簡単に収まります。 KTP400 は、最大 500 個の変数、200 個のアラーム メッセージ、および直接 RS485/RS232 接続をサポートします。 Siemens S7-300/400 PLC と完全な互換性があり、WinCC Flexible 2008 SP4 ソフトウェアを使用して簡単なドラッグ アンド ドロップ セットアップを実行します。オーストリアの小さなパン屋さんは、このモデルを使用して 1990 年代の生地ミキサーをアップグレードし、パラメーターのセットアップ時間を 60% 短縮しました。小規模産業の古い機械のシーメンス HMI タッチスクリーンのアップグレードに最適です。
2. シーメンス TP700 コンフォートパネル
中型の機械（コンベヤ ラインやミキサーなど）の場合は、7- インチ TP700 コンフォート パネル（6AV2124-0GC01-0AX0）が予算に優しい選択肢です。- 800x480 ピクセルのディスプレイ、256MB の内部メモリを備え、最大 1,000 個の変数をサポートします。大きな画面では、色分けされたインジケーター (エラーは赤、警告は黄色) でリアルタイムの生産速度、モーター負荷、障害アラートを並べて表示できます。-チェコの自動車部品サプライヤーである Magna Bohemia は、この Siemens HMI を使用して 15 年前の塗装工場の設備をアップグレードしました。このパネルは古い押しボタン ステーションを置き換え、メンテナンス スケジュールや障害チェックにワンタッチでアクセスできるようになりました。このアップグレードにより、マシンの耐用年数が 10 年間延長され、計画外のダウンタイムが 35% 削減されました。
3. シーメンス TP1200 コンフォートパネル
射出成形装置や CNC 旋盤などの大型機械に高度な機能が必要な場合は、12- インチ TP1200 Comfort パネル (6AV2124-0JC01-0AX0) が最適です。 1280x720 HD ディスプレイ、静電容量式マルチタッチ テクノロジー、1GB の内部メモリを備えています。最大 2,000 の変数と 32 の言語をサポートしており、国際的な工場には不可欠です。このパネルは WinCC 経由でカスタム スクリプトを実行できるため、生産収量の追跡やエネルギー消費レポートなどの複雑なデータ分析が可能になります。シュトゥットガルトにあるドイツの自動車部品工場は、2005 年の射出成形機のアップグレードにこのモデルを使用しました。シーメンスの HMI は工場の MES システムに接続され、リアルタイム データを中央制御室と同期しました。この低コストのシーメンス HMI 改修ソリューションは、新しい機械を購入するよりもコストが 40% 低く、生産トレーサビリティが 2 倍になりました。
ステップ-バイ-シーメンス HMI 改修プロセス
Siemens HMI を改造するには、マシンのダウンタイムを回避するための明確なプロセスが必要です。簡単な 4 ステップのガイドは次のとおりです。
ステップ 1: 古いマシンを評価して計画する
まず、古いマシンの制御システムを慎重に評価します。PLC モデル (Allen{2}}Bradley Micro800 または三菱 FX シリーズなど)、利用可能な通信ポート (RS232/RS485/イーサネット)、および既存の I/O ポイントに注目します。制御キャビネットの内部スペースを測定して、Siemens HMI の取り付けカットアウト サイズを確認します (例: KTP400 の場合は 182x128mm、TP700 の場合は 292x188mm)。 RS485 ポートのみを備えたマシンの場合は、シリアル ポートが組み込まれた Siemens HMI を選択するか、{17}}プロトコル コンバータを準備してください。競合を避けるために、ボーレートを 187,500 bps、HMI ステーションのアドレス 1、および PLC ステーションのアドレス 2 に設定します。また、画面レイアウトを計画し、-古いボタンの機能をコピーし、色分けされたゾーン（緑色は操作、赤色は緊急停止）を追加します-。これにより、オペレータの学習時間を短縮できます。たとえば、古い旋盤をアップグレードする場合は、機械の元の設定に基づいて、主軸速度 (0 ～ 3000 RPM) と送り速度 (0.01 ～ 5 mm/rev) の専用タッチ領域を割り当てます。
ステップ 2: ツールとソフトウェアを準備する
必要なツールと材料を揃えます: Siemens HMI パネル、対応する取り付けブラケット (Siemens 部品番号 6AV6671-8XB10-0AX0)、シールド通信ケーブル (イーサネット用の CAT5e、RS485 用のツイストペア)、TIA Portal V18/V19 ソフトウェアを搭載したラップトップ。最新の WinCC ランタイムをダウンロードし (V18/V19 モデルの場合は HMI_PIU_Installer を使用)、適切な通信ドライバー (古い Siemens PLC の場合は SIMATIC S7 200 SMART ドライバーなど) をインストールします。 -Siemens 以外の古い PLC の場合は、必要に応じてプロトコル コンバータを準備します。 Siemens HMI が制御コマンドを送信し、マシンからステータス データを受信できるように、双方向データ転送をサポートしていることを確認してください。また、プロジェクトを HMI パネルにダウンロードするには、Siemens USB/PPI ケーブル (6ES7 901-3DB30-0XA0、E-STAND バージョン 05 以降) を入手してください。
ステップ 3: Siemens HMI のインストールと接続
まず安全を確保するために、機械の電源を切り、ブレーカーをロックしてください。古いコントロールパネルを取り外し、取り付け部分を清掃します。 Siemens HMI をブラケットで取り付け、換気のために周囲に少なくとも 5cm のスペースを残します（高温環境での過熱を防ぐため）。- 24V DC 電源ケーブル (ワイヤゲージ 1.5mm²) と通信ケーブルを接続します。イーサネットの場合は、PLC のイーサネット ポートに差し込みます。 RS485 の場合は、HMI と PLC の両方の端子 A/B に配線します。このハードウェアのインストール順序に従ってください。最初に TIA ポータル ソフトウェアをインストールしてプロジェクトをセットアップし、次に PLC ファームウェアを互換性のあるバージョン (S7-300 PLC の場合は V4.5 など) に更新し、最後に Siemens HMI を接続します。この順序により、システムの競合が防止され、デバイス間のスムーズな通信が保証されます。
ステップ 4: 構成、テスト、トレーニング
TIA ポータルを使用して Siemens HMI を設定します。カスタム アイコンを使用したタッチ ボタン、データ表示（0.1- 単位の精度で温度、圧力、速度を表示）、80dB の可聴アラームによる障害アラートを設定します。履歴データのロギングを設定して、3 か月間の操作記録を USB ドライブに保存します (最大 32GB の外部ストレージをサポート)。まず、PLC SIM Advanced シミュレータを使用してシステムをオフラインでテストします。一般的な操作 (開始/停止、パラメータ調整) と障害シナリオ (過負荷、低圧力) をシミュレートして、すべての機能が動作することを確認します。テストが完了したら、オンライン モードに切り替えてマシンを 24 時間実行して安定性を確認し、HMI の応答時間とデータ送信の精度を監視します。最後に、日付/時刻ベースのデータクエリやワンクリック故障診断などの新機能に焦点を当てて、新しい Siemens HMI を使用できるようにオペレータをトレーニングします。{11}}
Siemens HMI レトロフィットの本当の利点
多くの海外工場では、シーメンス HMI を導入した後に素晴らしい成果が得られています。 Magna Bohemia のチェコの塗装工場のアップグレードにより、15 年前の機械の耐用年数が 10 年延長されただけでなく、生産能力も 35% 向上しました。-- HMI のリアルタイム障害アラートにより、トラブルシューティング時間が 2 時間から 15 分に短縮されます。イリノイ州にある米国の食品加工工場では、30 台の古い充填機を Siemens HMI KTP400 パネルでアップグレードしました。パネルの正確なパラメータ制御 (±0.1ml の充填精度) により、製品の一貫性が向上しました。 TIA ポータルを介したリモート監視により、管理者はオフィスから生産状況を追跡できるため、障害によるダウンタイムが 40% 削減され、年間保守コストが 20,000 ドル削減されます。さらに、ドイツのパルプ工場では、シーメンス HMI TP1200 パネルを使用して 2003 年代のコンベヤ システムをアップグレードしました。これにより、エネルギー消費量の追跡が可能になり、電気代が 12% 削減されました。
中小企業の場合、Siemens HMI の改修は新しいマシンを購入するよりも費用対効果が高くなります。{0}効率の向上とメンテナンスコストの削減により、6 ～ 12 か月で投資を回収できます。
Siemens HMI アップグレードを成功させるための役立つヒント
- 資格のある人材を雇用する:アップグレードには、24V DC の電気配線とソフトウェアのセットアップ (プロトコル設定、画面設計) が含まれます。経験が不足している場合は、シーメンス-認定技術者を雇うか、シーメンスのフィールド サービスにお問い合わせください。 Siemens HMI を古い非 Siemens PLC に接続するなど、複雑な統合に対するオンサイト サポートを提供できます。-
- 古い設定をバックアップします:アップグレードする前に古い PLC プログラムを保存してください。これにより、Siemens HMI に問題がある場合に古いシステムに戻すことができます。
- 最初にオフラインでテストします:生産ラインではテストしないでください。 TIA ポータルのオフライン シミュレーション機能または同じ PLC モデルの物理テストベンチを使用します。すべての機能を少なくとも 8 時間テストしてください。-緊急停止、障害通知、データ ロギングを含む-。
- システムを保守します。Siemens HMI ファームウェアを定期的に更新し、タッチスクリーンを清掃して正常に動作し続けるようにしてください。
最終的な考え
Siemens HMI を使用して古い機械を改修することは、過剰な費用をかけずに工場を近代化するための賢い方法です。これにより機械が使いやすくなり、寿命が延び、スマート工場管理の基礎が築かれます。小型機器をアップグレードする場合でも、大規模な生産ラインをアップグレードする場合でも、シーメンス HMI は信頼性が高く、使いやすいソリューションを提供します。--上記の手順に従い、適切なモデルを選択すると、古いマシンが新品のように動作します。
Siemens HMI の改修を開始する準備ができている場合は、古い機械に対する Siemens HMI のインストール手順に重点を置き、最良の結果を得るために機械の改修に Siemens HMI WinCC を使用してください。
