産業用コントローラ:過去、現在、未来
プログラマブルロジックコントローラ(PLC)の出現以来、プログラマブルオートメーションコントローラ(PAC)や今日のエッジプログラマブル産業用コントローラ(EPEC)など、さまざまなオートメーションコントローラが産業用アプリケーションに移行しました。ユーザーがコスト、フットプリント、入出力(I / O)密度、フィールドバス互換性、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つようになるにつれて、主要なコントローラサプライヤ間の競争が激化しています。
市場にとって、多様性はしばしば有益ですが、エンジニアやエンドユーザーにとってもイライラする可能性があります。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、彼らが投入したお金のために彼らのお金の価値を得たいと思っています。
しかし、この問題への支持を表明する前に、業界がどのように発展している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動向の原動力は何ですか?これらの傾向は現在どのように機能していますか?ユーザーは成功を確実にするために、将来どのように自動化に投資するのでしょうか?
産業用コントローラの進化モード
過去数十年間の自動化と制御の分野における進歩を研究すると、特定の技術のいくつかの反復が新しいI / Oおよび制御機能の開発をどのように推進しているかを明確に知ることができます。
たとえば、最初のI/Oシステムが開発されたとき、フィールド制御およびセンシング機器は、耐用年数に影響を与える物理的特性によって制限された電磁および空気圧部品にも依存していました。ソリッドステートリレーなどのコンパクトな低電圧部品により、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ています。これが最初のモジュラーI/Oの出現につながり、同時にエレクトロニクス企業はハイテクコンピューティングを主流にしました。これらのシステムの敏感な電子機器は、現実世界と対話するために外部I/Oを必要とします。これは、シリアルアドレス指定可能な最初の I/O ラックで、PLC のラックベースの I/O に代わるものです。
専用の独立したI/OデバイスからモジュラーI/O、バスI/Oまで、すべて産業用制御における多重化の概念を反映しています。次世代制御プラットフォームには、I/O処理回路が組み込まれています。モジュールは1つのI/Oチャネルから32チャネルに拡張され、PLCやその他の単一デバイスにI/Oが組み込まれています。場合によっては、適切な構成で、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:時間が経つにつれて、個々のイノベーションはモジュール化され、他のテクノロジーと提携し、それらのテクノロジーに組み込まれ、新しいイノベーションサイクルの一部になります。
PLC および PAC の場合、このモードはコントローラと I/O モジュールを小型化します。数学およびプログラミングプロセッサの機能が制御ボードやI/O、トランスミッタ、ネットワークゲートウェイなどの他のデバイスに直接統合されるため、「平方インチあたり」のコンピューティングパワーが向上します。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フェースとプロトコル標準のコントローラへの移行に反映されます。
異技術の融合
相互統合の傾向は統合サイクルと絡み合っており、産業用制御市場外の技術革新は徐々にコントローラに参入しています。バスI/Oの歴史を見ると、この傾向が新しいコントローラ機能の開発にどのようにつながっているかがわかります。
シリアルバスI/Oから、パラレルI/Oバスや、ミニコンピュータやマイコンがI/Oと対話できるその他のソリューションがあります。これはまた、I/Oをコンピュータから分離し、通信ポートを持つ任意のコンピュータがI/Oと対話できるようにするスタンドアロンの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、当時分散制御システム(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。ラダーロジックプログラム(PLCプログラミング言語)の本来の目的はアナログデータフォーマットを扱うことではなかったため、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代替品が市場に氾濫し始めました。PCはハイブリッドシステムの主要な制御機能であるため、信頼性の懸念が生じている。サプライヤにとって、初期のハイブリッドソリューションのI/O、ネットワーキング、プログラミングコンポーネントを、後にPACシステムとなる単一のシステムに統合した、業界に密着した代替手段を開発することは重要でした。PACはPC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埋める機能セットを提供できます。
ハイテク企業とパーソナルコンピュータ市場における革新は、産業用制御の発展の機会をもたらしました。この傾向は、運用技術(OT)と情報技術(IT)の領域の収束が進むにつれて加速し始めています。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、産業オートメーションの領域外で生まれたテクノロジーであるビッグデータ、クラウド分析、機械学習をサポートするための推進力にも反映されています。
将来を見据えたコントローラ
より深い技術統合、産業間のより大きな収束、そして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につれて、未来のコントローラは私たちに何をもたらすでしょうか?
テクノロジーのトレンドに追いつき、企業が最大の利益を得るのを助けるために、エンジニアをどのように選ぶべきですか?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技術を選択するのに役立ちます。
1 機能よりもデザインにこだわる
テクノロジーが時間の経過とともに向上し、より緊密に統合され、組み込まれるようになることを知っているので、簡単または迅速に変更できない制御システムへの投資に優先順位を付ける必要があります。エンジニアは、今日の目を引く機能の一部ではなく、制御システムのアーキテクチャを強調する必要があります。
2 外部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遅れずについていくために時間の経過とともに進化し、メンテナンスや手戻りを減らすことができるシステムを設計すれば、未来を決定するテクノロジーがしばしば業界外から来ていることを覚えているエンドユーザーを感動させることができます。
3. 心を開いてください
プロプライエタリな技術市場シェアをめぐる戦いはイノベーションを妨げ、オープンスタンダードのサポートはすべての人に可能性を開きます。コネクティビティはインダストリー4.0のターゲット指標の1つであり、コネクティビティが増加するにつれて、エンジニアは異種システムが連携する機会を生み出すテクノロジーに投資する必要があります。