プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) 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アプリケーションに移行してきました。ユーザーには、コスト、設置面積、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、処理速度の点でより多くの選択肢があり、主要なコントローラー サプライヤー間の競争が激化しています。
市場にとって多様性は多くの場合有益ですが、エンジニアやエンドユーザーにとってはストレスになる場合もあります。特定の制御プラットフォームの選択は長期的な投資であり、トレーニングやサポート契約などの関連費用がかかります。-意思決定者は、お金に見合う価値を得たいと考えています。
しかし、この問題への支持を表明する前に、業界がどのように進化しているかを見てみる価値はある。さまざまな制御ソリューションのトレンドの背後にある原動力は何ですか?これらの傾向は現在どのように展開していますか?成功を確実にするために、ユーザーは今後自動化にどのように投資できるでしょうか?
産業用コントローラーの進化パターン
過去数十年にわたる自動化と制御の進歩を調べると、特定のテクノロジーの反復がどのように新しい I/O および制御機能の開発を推進してきたかがわかります。
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 デバイスも、寿命を損なう物理的特性によって制限される電磁コンポーネントと空気圧コンポーネントに依存していました。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オプションを増やす必要性が高まりました。-これにより、最初のモジュラー I/O が誕生し、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持ち込みました。{4}}これらのシステムの高感度電子機器は、現実世界と対話するために外部 I/O を必要としました。これは最初のシリアル アドレス指定可能な I/O ラックであり、PLC のラックベースの I/O の代替品でした。{7}}
専用のスタンドアロン I/O デバイスからモジュラー I/O、さらにはバス I/O への移行は、産業制御における再利用の概念を例示しています。{0}次世代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 1 I/O チャネルから 32 チャネルに拡張され、現在では PLC やその他のモノリシック デバイスに I/O が組み込まれています。場合によっては、適切に構成すると、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。時間の経過とともに、個々のイノベーションがモジュール化され、他のテクノロジと連携して、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に組み込まれるようになります。
PLC および PAC 向けに、このモデルは小型のコントローラーと I/O モジュールを提供します。数学およびプログラミングのプロセッサ機能が制御ボードおよび 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ているため、「平方インチあたり」により多くのコンピューティング パワーが実現されます。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への移行に反映されます。
さまざまなテクノロジーの相互融合
相互コンバージェンスへの傾向は統合サイクルと絡み合っており、産業用制御市場の外からの技術革新が徐々にコントローラに導入されています。{0}バス I/O の歴史を見ると、この傾向がどのように新しいコントローラー機能の開発につながったかがわかります。
シリアル バス I/O、拡張パラレル I/O バス、ミニ-やマイクロコンピュータが I/O とやり取りできるようにするその他のソリューション。-これは、I/O をコンピュータから分離し、通信ポートを備えた任意のコンピュータと通信できるように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、当時は分散制御システム (DCS) でのみ利用可能であったアナログ信号処理も提供できるようになりました。ラダー ロジック プログラム (PLC プログラミング言語) は元々アナログ データ形式を扱うことを目的としていなかったため、ハイブリッド コントローラー用の新しいプログラミング言語の作成につながりました。
その後、IBM PC に代わる低価格の製品が市場に溢れ始めました。{0} PC はハイブリッド システムの主な制御機能であるため、信頼性が懸念されます。ベンダーにとって、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 1 つのシステムに組み合わせた、業界で強化された代替手段を開発することは重要でした。これは、PAC システムとして知られるようになりました。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、PC との間のギャップを埋める機能セットを提供できました。 高コストの DCS- ベースのプロセス制御ニッチ市場。
ハイテク企業と PC 市場のイノベーションにより、産業用制御の機会が開かれています。{0}オペレーション テクノロジー (OT) と情報テクノロジー (IT) の分野間の融合が進むにつれて、この傾向は加速し始めています。その一例が、近年台頭しているモバイル ソリューションの波です。それは、ビッグデータ、クラウド分析、機械学習サポートなど、産業オートメーション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。
未来のためのコントローラー
テクノロジーの統合がますます深まり、業界間の融合が進み、デバイスとシステム間の接続性が高まる傾向が続く中、未来のコントローラーは私たちに何をもたらすのでしょうか?
テクノロジーのトレンドを確実に把握し、組織へのメリットを最大化するには、エンジニアはどのような選択をすべきでしょうか?ここでは、製造組織が目標を達成するために適切な制御テクノロジーを選択するのに役立つ 3 つのヒントを紹介します。
1. 機能ではなくデザインに焦点を当てる
テクノロジーは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、今日の目を引く機能のいくつかではなく、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. 外部のイノベーションを探す
エンジニアが時間の経過とともに進化し、デジタル トランスフォーメーションに対応できるシステムを設計すれば、メンテナンスややり直し作業が減り、エンド ユーザーに好印象を与えるでしょう。エンド ユーザーは、未来を定義するテクノロジーは通常、業界外からもたらされることを思い出すでしょう。
3. オープンマインドを保つ
独自技術の市場シェアを巡る争いがイノベーションを妨げる一方で、オープンスタンダードをサポートすることで誰にでも無限の可能性が開かれます。接続性はインダストリー 4.0 の目標指標の 1 つであり、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テクノロジーに投資する必要があります。