プログラマブル ロジック コントローラー (PLCS) の導入以来、プログラマブル オートメーション コントローラー (PAC) や今日のエッジ プログラマブル産業用コントローラー (EPIC) など、さまざまなオートメーション コントローラーが産業用アプリケーションに移行してきました。 消費者は、コスト、フットプリント、入出力 (I/O) 密度、フィールドバスの互換性、通信、プログラミング機能、および処理速度の面でより多くの選択肢を持ち、主要なコントローラー ベンダー間の競争は激化しています。
多様性は多くの場合、市場にとっては良いことですが、エンジニアやエンド ユーザーにとってはイライラすることもあります。 制御プラットフォームの選択は、トレーニングやサポート契約などの関連コストを伴う長期的な投資です。 政策立案者は、お金に見合う価値を得たいと考えています。
しかし、この問題を支持する前に、業界がどのように成長してきたかを見てみましょう。 さまざまな制御ソリューションの開発の原動力は何ですか? これらの傾向は現在どのように展開していますか? 将来の成功を確実にするために、ユーザーは自動化にどのように投資できますか?
産業用コントローラの進化パターン
過去数十年にわたる自動化の進歩を見ると、特定のテクノロジーの反復が新しい I/O および制御機能の開発をどのように推進してきたかは明らかです。
たとえば、最初の I/O システムの開発中、フィールド制御およびセンシング機器も電磁気および空気圧コンポーネントに依存していましたが、物理的特性によって制限され、その耐用年数が損なわれていました。 ソリッドステート リレーなどのコンパクトな低電圧コンポーネントにより、ユーザーは I/O をシステムに直接統合するためのより多くのオプションを求めるようになっています。 これにより、最初のモジュラー I/O が登場し、同時にエレクトロニクス企業がハイテク コンピューティングを主流に取り入れました。 これらのシステムの繊細な電子機器は、現実世界とやり取りするために外部 I/O を必要とします。 これは、PLCS のラックベースの I/O に代わる、最初のシリアル アドレス可能な I/O ラックでした。
専用の独立した I/O デバイスからモジュラー I/O、そしてバス I/O まで、すべてが産業用制御における再利用の概念を具現化しています。 次世代の制御プラットフォームには、組み込み I/O 処理回路が組み込まれています。 モジュールはI/Oチャネルが1チャネルから32チャネルに拡張され、I/OはPLCやその他のモノマーデバイスに組み込まれるようになりました。 場合によっては、適切な構成により、各 I/O チャネルがさまざまな異なる信号タイプを受け入れることができます。
このモデルは、イノベーションが業界全体にどのように広がるかを示しています。個々のイノベーションは時間の経過とともにモジュール化され、他のテクノロジーと協力して、新しいイノベーション サイクルの一部としてそれらのテクノロジーに組み込まれます。
PLC および PAC の場合、このモードはより小さなコントローラーと I/O モジュールを提供します。 演算およびプログラミング プロセッサ機能が制御ボードやその他のデバイス (I/O、送信機、ネットワーク ゲートウェイなど) に直接統合されているため、「1 平方インチあたり」の計算能力が向上します。 時間が経つにつれて、同じパターンが新しい組み込み通信インターフェイスとプロトコル標準のコントローラーへの移行に反映されます。
さまざまなテクノロジーの融合
相互統合と統合サイクルの傾向が絡み合った産業用制御市場は、技術革新の外側にあり、徐々にコントローラーにも入っています。 バス I/O の歴史は、この傾向が新しいコントローラー機能の開発にどのようにつながったかを示しています。
シリアル バス I/O から、パラレル I/O バスと、ミニやマイクロコンピュータが I/O と対話できるようにするその他のソリューションがあります。 これは、I/O をコンピュータから分離するスタンドアロン I/O 通信プロセッサを開発するというアイデアにも影響を与え、通信ポートを備えた任意のコンピュータが I/O と対話できるようにしました。
I/O モジュールとプロセッサが改良されるにつれて、初期のハイブリッド コントローラは、分散制御システム (DCS) でしか利用できなかったアナログ信号処理機能も提供しました。 PLCプログラミング言語であるラダーロジックプログラムは、もともとアナログデータ形式を扱うことを意図していなかったため、ハイブリッドコントローラ用の新しいプログラミング言語が作成されました。
その後、IBM PC に代わる低コストの製品が市場にあふれ始めました。 ハイブリッド システムでは PC が主要な制御機能であるため、信頼性の問題が生じます。 ベンダーが、以前のハイブリッド ソリューションの I/O、ネットワーク、およびプログラミング コンポーネントを 1 つのシステムに統合する、業界で強化された代替手段を開発したことは重要でした。これが PAC システムになりました。 PAC は PCS と同じプロセッサを使用し、低コストの PLC ベースのディスクリート制御と高コストの DCS ベースのプロセス制御の間のニッチを満たす機能セットを提供できます。
ハイテク企業とパソコン市場の革新は、産業用制御の発展の機会をもたらしました。 運用技術 (OT) と情報技術 (IT) の分野がますます統合されるにつれて、この傾向は加速しています。 たとえば、近年出現したモバイル ソリューションの波を考えてみましょう。 また、ビッグデータ、クラウド分析、機械学習のサポート、産業オートメーションの分野以外で生まれたテクノロジーの推進にも反映されています。
未来志向のコントローラー
テクノロジーのより深い統合、業界間のより大きな収束、およびデバイスとシステム間のより大きな接続性への傾向が続く中、未来のコントローラーは私たちに何をもたらしますか?
エンジニアは、テクノロジーと調和し、組織がテクノロジーを最大限に活用できるようにするために、どのように選択する必要がありますか? 次の 3 つの提案は、メーカーが目標を達成するために適切な制御テクノロジを選択するのに役立ちます。
1. 機能性ではなくデザイン性を重視する
テクノロジが継続的に改善され、時間の経過とともにより緊密に統合され、組み込まれることを理解すると、簡単または迅速に変更できない制御システムへの投資を優先する必要があります。 エンジニアは、その日の目を引く機能ではなく、制御システムのアーキテクチャに集中する必要があります。
2. 外部のイノベーションを探す
エンジニアが、デジタル トランスフォーメーションに対応し、メンテナンスと再作業を減らすために時間の経過とともに進化するシステムを設計する場合、エンド ユーザーは感銘を受けるでしょう。エンド ユーザーは、未来を決定するテクノロジーが業界外からもたらされることが多いことを思い出すでしょう。
3 心を開いておく
プロプライエタリ テクノロジの市場シェアをめぐる戦いはイノベーションを阻害しますが、オープン スタンダードをサポートすることで、誰にとっても無限の可能性が開かれます。 接続性はインダストリー 4 の目標指標の 1 つです。0接続性が向上するにつれて、エンジニアはさまざまなシステムが連携する機会を生み出す技術に投資する必要があります。