適切なシステム・アーキテクチャの選択 - コスト削減と柔軟性の維持

産業オートメーションでは、適切なシステム・アーキテクチャの選択が、効率、コスト、将来性を左右する。 PLCと駆動部、センサ、バルブターミナルなどのオートメーションコンポーネント間のスマートな通信により、全体的なコストを大幅に削減できるだけでなく、システムの柔軟性と拡張性も確保できます。 今日、ユーザーは、リモートI/Oを備えたディスクリート配線やフィールドバスシステムから、集中型や分散型の空圧接続まで、幅広い設計オプションを自由に利用できる。 このブログでは、コストと柔軟性に焦点を当てながら、適用分野と様々なアーキテクチャー・アプローチの長所と短所を紹介する。

ディスクリート配線： 小型機械のための費用対効果の高いソリューション

ディスクリート配線の場合、センサやアクチュエータなどの個々のコンポーネントは、コントロールキャビネット内の中央制御ユニットに直接接続される。 各入出力にはそれぞれケーブルが必要です。 これにより、高価で複雑な通信プロトコルやバスノードが不要になるが、アーキテクチャはすぐに限界に達し、サイズが大きくなるにつれて、ケーブル配線コストが高くなり、制御キャビネット内に大きなスペースが必要になる。 拡張機能を使うと、システムはすぐに非常に複雑になり、エラーも起こりやすくなる。 しかし、このシステムは、コストと必要スペースが制限内に収まる限り、管理可能な入力と出力を持つ小型の機械やシステムには十分である。

フィールドバスシステム より複雑な自動化タスク

フィールドバスシステムは、複数の機器を1本の通信回線でコントロールユニットに接続するデジタルネットワークです。 例えば、ProfiNET、EtherNET/IP、EtherCATなどがあります。 これらは、多数のインプットとアウトプットを持つ中規模から大規模のシステムに関連する。 これは、フィールドバスがシステムの柔軟性と拡張性を大幅に向上させるからです。データ線が1本になったことで、離散的な接続の数が減ったため、必要なケーブル線が少なくなりました。 また、故障の特定が容易になるため、診断も簡素化される。

同時に、必要なフィールドバスノードは非常にコストがかかり、互換性が重要な問題になっている： なぜなら、すべての機器がすべてのフィールドバスと通信できるわけではないからです。 アーキテクチャは、PLC で使用されるフィールドバスプロトコルに依存します。

リモートI/O： コントロールキャビネットの外

リモートIOは、保護等級IP65のIOモジュールをセンサやアクチュエータの近くに再配置します。 これらのモジュールは、フィールドバスシステムを介して中央制御システムと通信する。 モジュールが制御キャビネットの外にあり、コンポーネントの近くに配置される場合、リモートI/Oは大規模で大規模なシステムには不可欠です。 配線工数はさらに削減され、データ転送速度は向上し、制御盤の容量は大幅に削減される。 また、現場に設置することで、マシンの拡張性が大幅に簡素化され、実現するための費用対効果が大幅に向上する。さらに、故障を現場で直接診断・修理できるため、サービスも簡素化される。

リモートI/Oの使用は、現代のオートメーション・アーキテクチャの不可欠な一部となっており、オートメーションにとって大きなメリットとなっている。 しかし、この技術は当初、購入費用が最も高額になる。 システムは安定したネットワーク接続に大きく依存するようになり、プランニングや統合に多くの専門知識が必要になる。

ニューマティクスと電気オートメーションの完璧な融合

バルブターミナルと空気圧コンポーネントをモーションコントローラに統合することは、大きな可能性を提供しますが、長くて複雑なチューブによる寸法オーバーのリスクや、必要なインターフェースの追加による高コストも伴います。 しかし、適切なコンポーネントと可能な限り標準化された通信言語があれば、分散型またはハイブリッド型（モジュラー型と分散型）の接続を実装することができる。 これにより、バスノードとIPアドレスの数が減り、診断が簡素化される。