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INplcの適用事例

従来の太陽光発電のモニターシステムの仕様
昨今、日本各地でよく見られる、太陽光発電施設(メガソーラー)での導入例です。
従来では、太陽光発電施設にてモニターシステムとして、
  • 温度計、日射計からの気温、日射情報
  • パワーコンディショナからの発電状況情報
  • 受変電設備からのデジタル信号
をPLCがサンプリングし、そのサンプリング情報はWindowsベースのPCにアップロードされ、モニタ表示、データロギングといった形で活用されます。
太陽光発電モニターシステム構成
■■■ 太陽光発電モニターシステム構成 ■■■
INplcによる機能統合
このモニターシステムを、INplcコントローラを導入することにより、1台のINplcコントローラへと機能統合します。
  • 温度計、日射計からのアナログ値、受変電設備からのデジタル信号は、フィールドバスEtherCAT®を利用した省配線制御に変更
  • パワーコンディショナからの発電状況情報は、INplcコントローラに付属しているLANポートをそのまま利用
  • INplcコントローラ自身でデータサンプリングしながら、Windows OS上でHMIソフトを利用してモニタ表示
システム構成
PLCプログラム
1) アナログ/デジタル信号入力
2) パワコンとのTCP通信処理
3) ファイル出力処理


HMI(Windows)
HMI画面


インターネット
異常メール送信、遠隔保守に利用
■■■ 太陽光発電モニターシステムの機能構成 ■■■
INplc採用によるメリット
まず単純に、従来PLCとPCという2台のハードウェアで構成されていたシステムが、1台のコントローラに統合されたことによる、省スペース省コストの効果があります。
I/Oについても省配線フィールドバスであるEtherCAT®を採用したことにより、点数分だけ必要であったI/Oの配線がLANケーブル1本に統合されたため、配線コストが大幅に削減されます。
またコントローラ自身にWindowsの機能が付いているため、機器制御で異常発生を検知した際に、異常を通知する異常メール送信を行います。異常メールを受け取った管理者は、遠隔操作により対応を指示することのできる遠隔保守を実現することができます。

複数のPLCの複雑な試験環境
INplcコントローラを複数種類ある現場のPLCのテスト用対向機として利用されている例です。
こちらのお客様では、現場で制御を実現するPLCを異なるメーカーのPLCを複数台利用されています。
それぞれのPLC毎にメーカー固有のI/Oデバイスを利用しているために、試験を行う際には、PLC毎に対応したテスト用対向試験機を準備し、それぞれ固有の対向用のプログラムを用意してテストを行う必要がありました。
テスト用のために複数のPLCを保有し、同じ内容の試験内容であってもそれぞれのPLCに応じたテストプログラムを用意する、という状況を改善したいと思われていました。
複数PLC試験用対向機
■■■ 従来の試験環境 ■■■
INplcのマルチI/F、ファンクションブロックで効率的なテストターゲットを実現
INplcは、EtherCAT®、CC-Link、CC-Link IE、PROFI NET、PROFI BUS、DeviceNetといった非常に広い範囲のI/Oインターフェースに対応しています。
これらのI/Oインターフェースは、変数アドレス方式でPLCプログラムで利用されるため、デバイスを変更した際のプログラム修正が必要ありません(I/O定義を差し替えるだけ)。
これにより、現場で利用されている複数メーカーのPLCの対向機は、INplcコントローラが1台で担うことが可能となりました。
複数PLC試験用対向機
■■■ 複数PLC試験用対向機システム構成 ■■■
また対向機試験の際の利用されるPLCプログラムは、必要な機能毎にファンクション/ファンクションブロックという機能ブロックに分割できるため、必要な機能をファンクション/ファンクションブロックとして組み込むだけで対向プログラムを作成することができるため、テストプログラム構築の時間を大幅に効率化することができました。
INplc採用によるメリット
INplcコントローラを導入することによって、従来システムでは対向機として複数台用意しておく必要があったPLCがINplcコントローラ1台で済むようになりました。
それに伴い、テスト用のプログラムも対向機ごとに用意する必要がなくなり、そしてプログラムの開発もファンクション/ファンクションブロックを利用することで開発時間が大幅に短縮され、大幅な業務の効率化が実現されました。
また、ファンクション/ファンクションブロックはパスワードによる保護をかけることができるため、セキュリティ性の向上にも役立ちます。

従来の位置決めシステムの仕様
こちらはとある化学プラント系メーカーのお客様の例です。
INplcコントローラ導入前の従来のシステムは、
  • モーション制御を実現するPLC
  • 画像処理を担うPC
  • それぞれの実施状況を画面表示するHMIモニタ
で構成されていました。
ソフトウェア構成
■■■ 従来の位置決めシステム構成 ■■■
INplcによる機能統合
こちらも上記太陽光発電システム同様、INplcコントローラを活用することにより、複数のハードウェアの機能統合を実現しました。
  • モーション制御は、EtherCAT®に変更することにより、省配線を実現しました。
  • 画像処理PCの機能は、従来の画像処理ソフトウェアをそのままINplcコントローラのWindows OSへと配置し、ほぼ移植作業を行わずINplcコントローラへの導入を実現しました。
  • HMIモニタは、INplcコントローラにタッチパネルを接続して実現しました。
ソフトウェア構成
■■■ INplc導入後のシステム構成 ■■■
INplc採用によるメリット
こちらも太陽光発電モニターシステムと同様に、複数のハードウェアで構成されていたシステムが、1台のコントローラに統合されたことによる、省スペース省コストが実現されました。
モーション制御部分も、省配線フィールドバスであるEtherCAT®を採用したことにより、軸数だけ必要であった配線がLANケーブル1本に統合されたため、配線コストが大幅に削減されました。
またHMI機能も専用のハードウェアでなく、INplcコントローラのWindows OS上にHMIソフトウェアを活用して実現したために、HMI、PLC、画像処理装置間の通信の必要のないHMI モニタリングシステムが実現できました。

従来の加熱炉制御システムの仕様
こちらは、加熱炉制御システムへの適用例です。
INplcコントローラ導入前の従来のシステムは、
 ① 制御状況を表示するプログラマブル表示器
 ② ヒーターの温度をPID制御する温調モジュール
 ③ 搬送部のDI・DO制御・FL-netをするPLC
 ④ これらを制御し、製造サーバーにSECS通信を行うメイン制御PLC
で構成されていました。

特に、温調モジュールはハードウェアが終息し、対応が困難な状態となっていました。
ソフトウェア構成
■■■ 従来の加熱炉制御システム構成 ■■■
INplcによる機能統合
INplcコントローラを活用することにより、複数のハードウェアの機能統合し、さらに温調制御をPIDPackで行うことによってハードウェア終息への対応も実現しました。
 ① プログラマブル表示器は、INplcコントローラにタッチパネルを接続し、HMIソフトに処理を移植し実現
 ② 温調モジュールの機能はPIDPackにより実現
 ③ 温調・搬送部のアナログ・デジタル入出力はEtherCAT®で一括管理し、搬送制御のFL-net通信も統合
 ④ SECS通信は通信用ライブラリを使用したWindowsプログラムを作成
ソフトウェア構成
■■■ INplc導入後の加熱炉制御システム構成 ■■■
INplc採用によるメリット
温調モジュールのハードウェア終息対応も、ソフトウェアで対応することにより、ハードに依存しない温調制御を実現し、コントローラ自身が持つWindows機能により、 SECS通信処理も実現できました。今回使用したEtherCATRはオープンなプロトコルのため、複数のメーカーから製品販売されており、ハードウェアが終息しても他ベンダー品で代用が可能です。
また、複数のハードウェアで構成されていたシステムが、1台のコントローラに統合されたことにより、余計なトランザクションが減り機能性の向上省スペースが実現できました。
さらに、収集機能を追加し、生産情報・通信情報を記録することで、トレーサビリティの確保・保守性の向上ができました。
※EtherCAT® は、Beckhoff Automation GmbH, Germanyの登録商標です。