このカテゴリの対象範囲
ここは個々の機器より上位のシステム層です。論理を実行するコントローラ、現場信号を集める I/O、異なる系統を相互につなぐ絶縁変換器と信号変換器、データを運ぶ通信機器がここに当たります。パネル表示器が一台ならプロセス計装に属し、I/O モジュールを並べたラックはここに属します。境界は機器レベルとシステムレベルです。
このカテゴリの選定は、性能よりも適合性が主体になります。ハードウェアは既存の制御プラットフォーム、既存のネットワーク、既存のエンジニアリング業務に合わなければならず、それができない技術的に優れた機器は候補になりません。要求ではなく、すでに設置されているものは何かを最初に尋ねることがほとんどなのは、そのためです。
第二の制約はライフサイクルです。制御用のハードウェアは十年以上設置されたままになり、試運転に立ち会っていない人が保守することになるため、書類、予備品の入手可否、プログラミング環境は仕様書と同じ程度に重要です。データシートに書かれたプロトコル名は相互運用に関する約束であり、推測せず、特定のプラットフォームで何を意味するかを確認する価値があります。
産業自動化・制御の製品タイプ
| 製品タイプ | 役割 | 通常指定する項目 |
| プログラマブルコントローラシステム | 現場の入出力に対し、決定的な論理と制御ループを独自のプログラミング環境上で実行する | シーケンス、インロック、論理が 1 か所にある機械およびプロセス制御 |
| PID制御器 | 測定値を設定値と比較し、単一のループを閉じるように出力を駆動する | 単独のループ、パネル取付の制御、および主システムも扱うループのバックアップ |
| 絶縁変換器 | 2 つの回路をガルバニック絶縁で分離し、アースループが両者の間で妨害を伝わせない | 入力カードの保護、および現場と制御システムの間のアースループの断ち切り |
| 信号変換器 | 1 つの信号形態を別なものに変換し、インターフェースの異なる 2 台の機器を協調動作させる | 別の信号を想定する入力に現場機器を合わせること、およびセンサを変えずに測定範囲を変更すること |
| リモートI/O | 入出力点を現場側に寄せて、ネットワーク経由で制御側へ伝える | 中央の制御盤までのケーブル長が現実的でない、または高額になる分散したプラント |
| 産業通信機器 | セグメント間で産業ネットワークの通信トラフィックを転送、変換、中継する | ネットワークそのものの構築、および異なる時期に設置されたセグメントの接続 |
| Modbus機器 | 広く実装されたプロトコルで、シリアルまたは TCP リンクを介しレジスタベースのデータをやり取りする | 単純性が重要なところで、機器や計器をコントローラまたは上位監視システムへ接続する |
| 産業イーサネット機器 | プラントネットワーク上で、決定的な通信または標準のイーサネット通信を運ぶ | 複数のプロトコルとより大きなデータ量が同居する必要があるプラントネットワーク |
制御モジュールと自動化アクセサリも、このカテゴリに掲載しています。
制御システムの選び方
ある用途に対して正しい計器がただ1つということは稀ですが、納得できる候補と、それ以外を外せる判断材料は必ずあります。それを決めるのが次の質問です。
- 最初に、すでに設置されているものは何か。このカタログの他のどこよりも、既存のプラットフォーム、ネットワーク、エンジニアリング用のツールが答えに大きく効きます。
- 必要となる I/O 点数と種類。デジタル、アナログ、温度、高速入力に加え、現場が拡張に備えて見込む予備容量。
- プラントがすでに運用しているプロトコルとトポロジ。別のプロトコルの機器はゲートウェイと保守の負担を増やします。
- 故障中でも制御を継続する必要があるか。必要なら、冗長構成、ウォッチドッグの動作、フェイルセーフ動作が要件になります。
- 取付方法と環境。DIN レールかラック形式か、制御盤内か現場か、周囲環境の定格、振動、危険区域の要求の有無。
- エンジニアリング環境。プログラミング用のソフト、ライセンス条件、および現場のチームがコードを維持できるか、外部の業者頼みになるか。
- 書類と言語。図面、取扱説明書、および保守チームが実際に使う言語を含めます。
- ライフサイクルと予備品。プラントの寿命にわたってプラットフォームが供給・サポートされ続けるか、交換モジュールの納期がどれらか。
- 要求が新設なのか既存の拡張なのか。拡張には、新設にはない適合性の制約が付いて回ります。
順番に沿って選定を進める
- すでに設置されているプラットフォーム、ネットワーク、プロトコル、使用中のエンジニアリング用のソフトを確認します。
- I/O 点数と種類を書き出します。今日必要な分だけでなく予備容量も含めます。
- I/O を物理的にどこに置くか、中央の制御盤か現場近くへの分散かを決めます。構成の形が決まります。
- コントローラ選定の後付けではなく、ネットワーク設計を見据えてプロトコルとトポロジを選びます。
- 可用性の要求を決めます。プロセスを止められるか、モジュールまたはリンクが故障したときに制御が何をする必要があるか。
- ハードウェアを設置する各地点について、環境、取付方法、区域区分を確認します。
- エンジニアリングと書類の要求が、現場のチームが実際に維持できる範囲に収まるかを確認します。
- プラットフォームを決め切る前に、ライフサイクル、予備品、交換モジュールの納期を確認します。
方式の比較
| 要素 | 最適な用途 | 制約 | 決定対象 |
| コンパクト形プログラマブルコントローラ | I/O 点数を初期段階で確定できる機械レベルの制御 | 拡張はプラットフォームに制限されるため、後日の追加で拡張ではなく更新が必要になる可能性がある | 論理、シーケンス、インロック |
| モジュール形プログラマブルコントローラとリモートI/O | 現場機器の近くに I/O を分散するプラントレベルの制御 | ネットワーク設計が必要で、選んだプロトコルが、どこまで分散できどれほどの距離にできるかを決める | 分散制御の構成 |
| 単体の PID制御器 | 単一のループ、または主システムが動かない間も動き続けなければならないループ | 盤内のスペースと前面パネルの慣習、およびループ自体以外では制限される論理 | 制御ループ 1 つ |
| 絶縁変換器 | アースループの断ち切りと、現場側のサージからの入力カードの保護 | 変換段階が増え、絶縁等級は推測せず設置先に合わせる必要がある | 回路間の信号の完全性 |
| 信号変換器 | インターフェースの異なる 2 台の機器を協調動作させる | それ自体の精度とドリフトが測定系に入るため、不確かさの外側ではなく一部になる | 機器間の適合性 |
| プロトコルゲートウェイ | プロトコルを共有しない 2 つのネットワークの接続 | マッピングを設定して維持する必要があり、境界をまたいだ診断は一般に限られる | ネットワーク間の相互運用性 |
注文前に確認するパラメータ
測定方式を選んだ後に残るのは、設置現場でしか確定できない値の一覧です。型式、価格、納期を変えるのは、次の値です:
- すでに設置されているプラットフォームと、要求がその拡張か新設か。
- I/O 点数と種類、およびプロジェクトが見込む予備容量。
- プラントが運用中のプロトコルとトポロジ、およびゲートウェイや変換が必要か。
- 制御機能そのもの。シーケンス、インロック、ループ制御、またはその組み合わせ。
- 可用性の要求。システムの一部が故障した場合の動作を含めます。
- 各場所の取付方法、制御盤内のスペース、環境、および区域区分の有無。
- 想定するプログラミングおよびエンジニアリング用のソフトと、アプリケーションを誰が維持するか。
- 書類の要求と、現場が業務で使う言語。
- ライフサイクルの見込みと予備品の取り決め。現場が在庫したいモジュールを含めます。
- 設置が満たすべき規格、および最終顧客に承認済みベンダーリストがあるか。
数値は記載であり、推定ではありません
仕様は型式と用途によって変わるため、本ページでは性能の数値を示していません。特定の型式についてパラメータが資料化されていない場合、製品ページはもっともらしい数値で穴を埋めるのではなく、その旨を記載します。上記の値をお送りいただければ、選定した型式が実際に持つ値をお返しします。
これらの機器の使用分野