装置のシーケンス（順番制御)を行うPLC

PLCが登場する以前のシーケンス制御は、数多くのリレーやタイマーなどで構成されるメカニカルなスイッチング回路によって行っていました。しかし、特にプラントや工場などの生産現場では、制御する装置の動きも複雑化すると制御回路も大型化し、設置場所などの問題が生じてきました。

そこで、メカニカルな回路を使わずソフトウェアによって制御するPLCが開発されました。このPLCを制御するためのソフウェアは、「ラダー言語」という特殊なプログラミング言語によって記述されていますが、最近では一般的に使われているC言語といった言語にも対応したPLCが登場しています。

PLCの登場により、制御回路の配線などを変更することなく、ソフトウェアの変更のみで自在な制御が可能となり、さらに装置自体もコンパクトになったため、生産現場を中心に普及が進みました。現在では、工場で稼働している工作機械や製造装置の大半にPLCが搭載されており、既に多くの生産現場で稼働しています。

PLC導入後、運用面での課題解決事例

現在、生産現場を中心にPLCの導入が進んでいます。PLCを導入した場合、「これをどのように運用・管理していくか」が課題となります。また、PLCはメーカー毎にラダーの記述方法や、通信のプロトコル仕様が異なるため、複数のメーカーのPLCを一元的に管理・運用することが難しいといった課題も存在します。

今回は、IoT化により、PLCの遠隔監視環境を構築した、ある生産現場の事例をご紹介します。

IoT導入によるPLCの遠隔監視へ

ある工場では、製造工程で発生した汚水を、ポンプを使ってそれぞれのタンクに貯水し、法令に基づく浄化処理を行った後に工場外に排水しています。このポンプには、ポンプの稼働を制御するためのPLCが設置されていました。

このポンプは、工場の建屋毎に点在して設置されており、保守員が広い工場内を定期的に巡回し、1つ1つのポンプの稼働状態を定期的に確認する必要があるため、保守員の業務負荷が大きいという課題がありました。

そこで、工場内のPLCをネットワークで接続し、ポンプの稼働状態を遠隔で監視することで、巡回にかかる作業負荷の削減と、汚水の排水状況をリアルタイムにモニタリングするシステムの導入を検討しました。

生産現場において遠隔監視に最適なネットワークとは

この920MHz帯無線の通信速度は実効で10kbps程度と伝送速度には制約がありますが、今回のPLCが扱うポンプの稼働データはデータサイズが小さいため、スループット上の制約は問題となりません。こうして、次のような920MHz帯無線ネットワークによるPLCの遠隔監視環境が構築されました。

PLCの遠隔監視・制御だけではなくPLC自体の保守作業にも

PLCの遠隔監視で、設備稼働の見える化から予防保全へ

生産現場では、主要な生産設備・PLCは既に高速の産業用ネットワークを使用して接続されていますが、末端のPLCや屋外の装置などの多くは人手に頼る運用をしています。これらのPLCやPLCが内蔵された装置を、無線ネットワークで接続することで現場の作業負担を大きく軽減することができます。

また最近では、IoTクラウドを活用した分析・AI技術の活用により、PLCが内蔵されている生産装置の故障予知や予防保全を行う試みが広がってきています。

PLCの遠隔監視に最適な通信方式とは

これまでご紹介してきた通り、広い敷地内や屋外、高所など、配線工事が困難な場所に設置されたPLCを遠隔監視する場合は、電波の到達距離が長く、無線マルチホップによってカバーエリアを容易に拡張できる920MHz帯無線ネットワークが最適です。

OKIの920MHz帯マルチホップ無線「SmartHop」は、通信の信頼性を確保するため、複数の経路から最適な経路を自動選択するマルチホップ技術を採用しています。無線ユニットはRS-232CとRS-485といったPLCで標準的に搭載しているインターフェースを採用しているため、既設のPLCへも容易に接続でき、遠隔監視システムを構築することができます。

人手の管理に頼っているPLCをお使いであれば、SmartHopを活用した遠隔監視システムをご検討されてはいかがでしょうか。

• ※本記事は2017年3月に掲載しました。記事中に記載する数値、固有名詞、市場動向等は掲載日現在のものです。