計量システムを自動化するための8つの重要な検討事項

重量ベースの制御は、他の方法と比較して生産性が高く、結果が一貫しているため、多くの機械メーカやシステムインテグレータにとって優れた選択肢です。さらに、重量センサや重量計が測定対象物に物理的に接触しないため、洗浄やクロスコンタミネーション(二次汚染)のリスクを回避できるというメリットもあります。

この方法は、分単位や時間単位で測定されるプロセスに使用できますが、秒単位で測定される高スループットシステムにも大きな利点をもたらすことができます。

自動計測チェーンに沿った機能を持つ機械を作る場合、考慮すべき8つの重要なポイントがあります。これらの考慮事項は以下の通りです。
 

1.  産業用ネットワークの接続性

産業用イーサネット(IE)は、その伝送速度と決定論的な性質から、長年にわたってファクトリオートメーションに多大な適応性を見せてきました。IEは、自動計量プロセスにおいて優れた製品品質とスループットを確保するための重要な要件です。さらに、IEデバイスは、PLC制御システムへの容易でシームレスかつ正確な統合を促進します。

TCP/IPイーサネットとは異なり、IEにはオートメーション企業やスポンサーによって定義された多くの仕様が存在します。ロックウェル･オートメーションのプロセス制御における一般的なIEはEtherNet/IPです。理想的なスマート計量オートメーションシステムは、複数のIEプロトコルをサポートし、異なるIEネットワークに柔軟に接続でき、かつ同じ標準化された方法で通信する必要があります。
 

2.  超高速処理と連続精度

重量の変化に対して、どれだけ速く反応できるかを考えてみましょう。より高い生産性と品質を求める設計者にとって、PLCの更新速度(スピード)は最も重要な要素です。更新速度の速いデバイスは、最高の精度(真度、再現性)を最短時間で提供できるため、制御システムは適切な瞬間に正確な判断を下せるようになります。

高更新レートのデバイスを使用すると、制御変数とアルゴリズムを改良できるほど正確に材料の流れをプロファイリングすることができます。メトラー･トレド社のIND360の960Hz超高サイクル更新レートにより、お使いのPLCはミリ秒単位の制御決定を行なうことができます。

また、追加のフィーダやバルブなど、より少ないハードウェアで機械を自動化することができ、より簡単なメンテナンスでお客様が最高レベルの処理品質を達成できるよう支援します。
 

3.  プラグ･アンド･ウェイ通信プロトコル

スマートで将来を見据えた自動計量システムは、制御技術(OT)と情報技術(IT)の両方のネットワークまたはクラウドサービスと通信できる必要があります。タイムクリティカルで確定的なプロセス制御データパケットはOTネットワークを経由し、プロセスまたは機械の状態モニタデータはITネットワークを経由して送信され、さまざまなビジネスインテリジェンス機能によって消費されます。

OTの計量データは、PLCとの通信を効率化するために、テスト済みで最適化された特定のプロトコルに従わなければなりません。このため、メトラー･トレド社では標準オートメーションインターフェイス(SAI)を開発しました。SAIは、ターミナル、トランスミッタ、自動精密計量センサなどのメトラー･トレド社の産業用オートメーションコンポーネントに、お客様が簡単に素早く接続できるように設計されています。このプロトコルはEtherNet/IPのような高速IE通信のために開発されました。SAIは、あらゆるストレインゲージスケールや、高精度ベンチスケール、フロアスケール、メトラー･トレド社のPOWERCELL®計量モジュール、11グラムから1000トンまでの計量をオートメーションコントローラのプログラムを変更せずに容易にするスケールなどのスマートデバイスと連動しています。

また、SAIは状態モニタと、センサやスケールが正確な重量を送信できなくなったときに自動でオートメーションシステムに通知するRedAlert™アラームをサポートしています。
 

4.  制御システムへの統合を簡素化

認定オートメーションインターフェイスを利用することで、貴重なエンジニアリング時間を節約することができます。そのため、利用可能なアドオンプロファイル(AOP)、アドオン命令(AOI)、EDSデバイス記述ファイル、PLCプログラミング･サンプル･コード、エキスパートレベルのサポートを活用し、統合を簡素化、迅速、容易にすることができます。

AOP: ロックウェル･オートメーションの制御システムに新しい計量システムを統合する際、AOPを搭載した計量機器により、モジュールの立上げと稼働に必要な設定時間を短縮することができます。AOPは、ロックウェル･オートメーションとメトラー･トレド社などのパートナーとのコラボレーションによって生み出された製品です。

AOI: AOIはすぐに使える命令セットで、既存のお客様からのフィードバックに基づき、PLCプログラミングの労力を少なくとも50%削減することができます。

さらに、ウェブサーバを内蔵しているため、遠隔地であろうと現場であろうと、セットアップとメンテナンスは手間がかかりません。ボタンを押す回数やエラーが減り、バックアップ、リストア、クローン作成も可能です。この機能により、メンテナンスチームは、工場内のすべての機器を管理するための専用ソフトウェアツールの数を減らすことができます。

これらの統合ツールはすべて、計量機器が正確な重量と機器の状態データをPLC/DCSに送信し、信頼性の高い操作、最大の稼働時間、究極の可視性を実現することを保証します。

5.  幅広い用途に対応する分散型制御

制御システムインテグレータは、完全に機能的で効果的な計量プロセス制御を実現するために、通常、PLCプログラミングに膨大な時間と労力を費やしています。さらに、このようなPLCプログラミングは、一律に対応できるものではありません。このタスクをPLCコントローラからメトラー･トレド社のIND360などのオートメーションターミナルに移すことで、エンジニアは計量プロセスの最適化に集中できるようになります。オートメーションターミナルで完全に制御できる計量アプリケーションの例としては、タンクスケールのモニタ、動的計量、速度制御、充填/投与システムなどがあります。

例えば、充填/投与アプリケーションでは、コア機能を計量ターミナルに任せて、PLCとオートメーションターミナルの両方の強みを最大限に活用することができます。PLCは充填作業を開始する一方で、次の容器を所定の位置に移動させるなど、あまり時間のかからないタスクを管理します。この共有制御により、システムははるかに高速で動作し、単一速度制御を使用して充填ハードウェアを削減し、さらに動作を高速化することができます。

これらのあらかじめプログラムされたアプリケーションは、単一のオートメーションターミナルを通じてメンテナンスを標準化しながら、プロセス効率の向上につながります。
 

6.  グローバルコンプライアンス

計量機器は、国際規格と地域の規格の両方を満たす必要があります。これにより、機器の輸出に関連する通常の問題なしに、合理的な調達、迅速な導入、より効率的な国境を越えた立ち上げが可能になります。

主なグローバル認証には、重量と測定に関するものにはOIMLまたはNTEPが、危険な領域のアプリケーションにはATEX、IECExまたはFMが、産業用インターフェイスにはOpen Device Vendors Association (ODVA)があります。

8.  設置の柔軟性

過酷な環境や危険な環境など、さまざまな動作環境に対応できる柔軟性と汎用性を備えたオートメーションターミナルは、あらゆるアプリケーションに適合することを保証する利点があります。

メトラー･トレド社のIND360コンパクト･オートメーション･ターミナルは、上記の8つの重要な検討項目をすべて満たしています。

•  装置の稼働時間を最大化し、操作性を向上させ、トレーニングに費やす時間を短縮する機会を提供します。
• 幅広い容量に対応するあらゆる計量技術を接続し、機械性能を向上させ、設置のたびに試運転時間を短縮することができます。
• 世界的に承認された1つのコアテクノロジに標準化することで、複雑さを最小化します。