制御とモニタリングの機能は、プロセスコントローラと制御ユニットが実行します。これら2つの装置には、より広範囲に、そしてよりインテリジェントに成長し続けて生産上の必要条件を満たす、いくつかの機能が装備されています。一方、システムプランナーやオペレーターは、システムを常に稼働させたまま、メンテナンスをすばやく簡単に済ませたいと希望しています。HBMは、この新しいFASTpress SuiteというHMI*ソフトウェアソリューションで、こうした両方の要求を満たそうと努めています。

産業用プロセス制御の分野向けに新しいHMIソフトウェアを提供するのは、HBMにとって今回が初めてです。これはFASTpressソフトウェアパッケージの一部であり、FASTpressのプロセスコントローラやEASYswitch製品群と併用します。このソフトウェアの開発には、革新的な新技術が使用されています。常に注目される点は、その高い有用性幅広い用途です。HMIソフトウェアは、国や用途に合わせて調整し拡張することも可能なのです。

*  HMI=Human Machine Interface:ヒューマン・マシン・インターフェース

技術

このHMIソフトウェアの技術的な基礎は、現在では広く普及しているMicrosoft.NETのソフトウェア構成です。Windowsをベースとしたシステムの性能と操作上の信頼性は最近になって著しく向上しているので、将来的には.NETに基づいたソリューションが数多く登場すると思われます。世界的な視点から見ると、このことがオフィスと生産現場との間のコミュニケーションをより一体化するという継続的なプロセスを後押しして行くことでしょう。Microsoft Windowsベースのアプリケーションはマーケットに深く浸透しているため、これらのソリューションは将来が保証された長期的な投資と見なすことができます。

.NETは、Microsoft社が開発したソフトウェアプラットフォームで、ランタイム環境や、プログラマー用のクラスライブラリ(API)のコレクションが含まれており、さらにユーティリティープログラム(Services)も添付されています。現時点では、このプラットフォームの全機能を使用できるのはWindows上に限られており、Windowsプログラマー用のプロシージャやCOMのような時代遅れのテクノロジーに取って代わるものです。オペレーティングシステム機能へのより柔軟なアクセスや各機能間の相互交換が可能になっています。これにより、携帯電話やPDAなどの様々なデバイスプラットフォーム上で.NETを使用することが可能になります。

Windows Server 2003以来、Microsoftは.NETランタイム環境を統合したサーバーオペレーティングシステムを提供してきました。以前のバージョンでは、該当するWindowsバージョンがサポートされていることを条件として、ユーザーがランタイム環境を手動でインストールしなければなりませんでした。Windows CEまたはWindows Mobileを使用しているノートパソコンや携帯電話用には.NETランタイム環境の機能削減バージョンが.NET Compact Frameworkという形で用意されています。

クラスライブラリ(API)

Framework Class Library(FCL)には、ネームスペースに分けられた数千個のクラスが含まれています。これら各クラスは、テキストのフォーマットや電子メールの送信といったタスクを実行するだけでなく、コードの生成も行います。ネームスペースに分類することは、大量の情報をより使い易く配置するのに役立ちます。製造元は、ソフトウェアと一緒に各クラスの文書も提供しています(下を参照)。HBM製のFASTpressやEASYswitchプロセスコントローラのすべての機能は、MP85A ToolkitのAPIに組み込まれています。これによりアプリケーションのプログラマーは、必要なデバイス機能で使用するすべての実行オプションを自らのアプリケーションの中で使用することができます。

Class library (API) of the MP85A Toolkit

戦略・メリット・トレンド

.NETテクノロジーが特別なのは、ランタイムベースのシステムのマーケットリーダーであるMicrosoftの戦略的な意志決定(おそらく最も広範な影響力を持つと思われる)が非常に技術革新的だという点だけではありません。数多い狙いの一つは、ソフトウェアのバグを減らすことです。そうした事情から、ソフトウェア開発において性能はそれほど重要視されなくなり、計算スピードが速くなるにつれて性能の重要性はさらに低下しつつあります。その代わり現在では、プログラム開発の効率を上げることに重点が置かれるようになっています。

こうした重点項目には次のものなどが挙げられます。:

  • プロセスコントローラの機能を使用した、シンプルな「プレーンテキスト」によるプログラミング
  • 物理的なデータ伝送およびこれに関連して必要となる通信オブジェクトの知識
  • 一般的なEthernetTCP/IP接続を使用したプロセスコントローラへの簡単で迅速な接続
  • Microsoft.NET互換性のあるすべての言語(C'、VB.NETなど)が使用可能
  • Smart-IntelliSense”:FASTpressおよびEASYswitchプロセスコントローラがサポートしている機能/オプションのみを提供
Example of code from a sample application

システム構成

FASTpressおよびEASYswitchシリーズのプロセスコントローラは、ハードウェアプラットフォームとして使用されます。これらのプロセスコントローラは、ユーザーが目的とするアプリケーションを実行しているホストシステムに物理的に接続されており、その接続は標準化されたEthernetインターフェースで構成されています。このインターフェース上では、非リアルタイムのTCP-IPプロトコルが100 Mbit/秒の速度で実行されています。そこでHBMは、MP85A Toolkitを使用することにより、ホストシステムに接続を設定して維持するツールを作成しました。このツールにより、ユーザーは、生産プロセス用のソフトウェアアプリケーションの作成にライブラリを使用することができます。

MP85A Toolkit structure

供給状況とツール

製造元のMicrosoft社は次のように.NETの様々なバージョンを提供しています。:

  • 必要なクラスライブラリ(フレームワーク)が付属したシンプルなランタイム環境として提供
  • 開発者用の無料のSDKとして提供
  • Microsoft Visual Studio.NETの形で統合された開発環境(IDE)として販売

特に初心者や学生を対象として、Microsoft Visual Studio Express Editionsが無料で提供されています。このバージョンは、高価な標準タイプや専門家用のバージョンと比較すると機能が限られていますが、簡単に使用できるため初心者や職業的なアプリケーションプログラマーの入門用として好適です。HBM製のMP85A Toolkitも、数多くの説明とサンプルプログラムによって徹底的な支援を行っています。こうしたサンプルはソースコードの形で利用でき、調整や拡張も簡単に行うことができます。

システムの統合

MP85A Toolkitは、オペレーティングシステムの機能にアクセスして、機能を相互に交換するためのより柔軟な方法を提供してくれます。これにより.NET環境がインストールされている様々なターゲットデバイスを統合することが可能になります。さらに携帯電話やPDAといった異なるデバイスプラットフォーム簡単に統合できます。

現場の生産システムに固定されているアプリケーションに加えて、機械や、移動式サービス、診断ターミナルのいずれも組み込むことが可能です。これらのシステムが配線で接続されていても(ラインPCまたは産業用PCなど)、またワイヤレスでも(WLAN、WiFIなど)違いは全くありません。組み込みの可能性を制限するのは使用するデバイスの速度と性能だけです。

アプリケーションの例

ソフトウェアソリューションは、すべてHBMのFASTpressソフトウェアパッケージに含まれています。生産エリアにある既存システム上でMP85A Toolkitを使用する場合の利用例には、次のようなものがあります。

表示や機能は、生産エリアの要件を基準として後から調整して絞り込むことが可能です。また、国ごと、ユーザーごとに固有の仕様に合わせることもできます。今後は企業のグローバル化が進み生産拠点が世界中に広がるため、この点は特に重要です。これにより、プラスの副作用として、分かりやすい“ルックアンドフィール”を実現することも可能になります。

オペレーティングターミナルは、生産システムや機械上では、すでに頻繁に使用されています。この新しいデバイスの性能は、システムのモニタリングだけでなくHBMのプロセスモニタリングを表示するのに十分なものです。統合には、タッチボタンを使用してHBMの“EASYmonitor CE”モニタリングアプリケーションを起動します。また、部品や個別のシーケンスも機械アプリケーションに追加することができます。接続が必要なケースでは標準的なEthernetインターフェースも使用します。

HBMは、モバイルデバイス用としての“EASYmonitor Mobile”も提供しています。十分な機能を備えたこのタイプは、結果の呼び出しや、FASTpressおよびEASYswitchプロセスコントローラの状態をチェックするために使用することができます。インターフェースの接続には、WLAN(WiFi)を使用します。

"EASYmonitor Mobile" mobile application

強力な生産用ソフトウェア―INDUSTRYmonitor

HBMのプロセスモニタリングの全性能を活用するために.NETテクノロジーをベースとした全く新しいユーザーインターフェースが作成されました。このツールは、視覚化とデータの保存を目的としたプロセスデータの記録に使用します。

FASTpressおよびEASYswitchシリーズのプロセスコントローラによって利用可能となる機能や情報に加えて、製造途中の製品の記号表示も、バスインターフェース(CAN、Profibus、Ethernet)を経由して、あるいはバーコードスキャナ(USB)で読み取ることができます。こうした情報を表示して明確な概要を保存・促進したり、取得したりしたプロセスデータを簡単にアーカイブすることも可能です。Ethernetネットワーク上では、最大で12台までのプロセスコントローラを使用することができます。

表示やプロセスデータの保存といった作業をバックグラウンドで行いながら、ほんの数秒でサイクル時間の計測を実行できます。またこのソフトウェアは、オペレーティングシステムとしてWindows XPがインストールされている、すべてのターゲットシステム上で使用することが可能です。

INDUSTRYmonitorの特筆すべき特徴には、次のようなものがあります。

  • 選択可能な4つのプロセスの同時表示を含む、12台のプロセスコントローラの運転
  • センサ-プロセスコントローラ計測チェーンのパラメータ化
  • TEDSセンサ識別のサポート
  • 生産プロセスに使用するモニタリング基準のパラメータ化
  • 包絡曲線または許容誤差ウィンドウの自動作成
  • 必要なプロセスパラメータのパラメータ化と記録
  • 計測プログラムの作成および管理(最大1,000件のバックアップ管理)
  • すべてのプロセス情報の一覧
  • PCラインまたはシステムPCからの自動的な時間およびデータの転送
  • すべての計測値を表示するトランスペアレントなグラフ表示
  • 製造プロセスの個別表示および総表示(曲線履歴)
  • ログ記録の印刷出力
  • システムPC上のデータバックアップ
  • ネットワークステータスの監視および表示
  • 誤差の保存と表示(ログファイル)
  • タッチボタンによる他のプログラムを呼び出しが可能
  • 3つのレベル(user、installer、superuser)のユーザー管理
  • テキストと画像によるヘルプ

拡張性とユーザー管理機能により、INDUSTRYmonitorはプロセスモニタリングのための理想的な多目的ツールとなります。ユーザーレベルには、次のオプションがあります。:

  • User(ユーザー)モード:このモードでは、機械のオペレーターは生産を監視して機械やシステムの状態を確認することができます。保存されているプロセス曲線や結果を確認したり印刷したりすることも可能です。
  • Installer(インストーラ)モード:このユーザーレベルでは、生産プロセスの評価基準を設定して保存することが可能です。最大1,000件までの計測プログラムを作成して管理することができます。インストーラモードでは、計測曲線、結果、モニタリングステータスを記録して解析することも可能です。
  • Superuser(スーパーユーザー):このユーザーレベルは、プラントエンジニアやインストーラを対象としており、プロセスモニタリングと計測チェーンのパラメータ化ができるように設計されています。対応した生産用ツールや機械パラメータを適合することが可能です。

不適切な使用や誤用を裂けるため、規定の時間が経過するとソフトウェアは「ジャンプ」してuserモードに戻ります。

INDUSTRYmonitor – process view

最新の生産システム

最新の生産システムでは、プロセスモニタリングや制御タスクは、システム内にある2つの別々な回路で実行されています。 

まず、決定論的制御運転が機械制御ユニットによって処理されます。さらに、ネットワークケーブル接続を使用して、プロセスデータの保存および診断が実行されます。これにより、工場全体を通したシステムへのアクセスが確保されます。

しかしながら、最近ではタッチ操作用に設計されることが多くなっている共有ディスプレイを使用して、ソフトウェアの操作や視覚化処理を行います。ファイアーウォールなど対応した安全コンポーネントを使用すれば、メンテナンスおよび点検タスクのための遠隔アクセスも可能です。これは時間やコストの削減に加えて環境保護にも役立ちます。

Modern production of cylinder heads

結論

HBMは、FASTpressSuiteおよび付随するソフトウェアモジュールにより、パワフルで斬新、しかも簡単に操作できるプログラムを、ユーザーとプラントエンジニアに提供しています。ユーザーにとっては、生産性の向上と既存の機械コンセプトへの統合の簡便化というメリットがあります。

人と機械を結ぶリンクとしてのオペレーターインターフェースは、以前にも増して重要性を増しています。シンプルで、安全で、操作を簡単に学習できること。これがプラントオペレーターの求めるものです。工場の運営者とメンテナンス担当者にとって重要な目標は、安定した生産モニタリング、完璧な文書化、そして予防メンテナンスです。この両者の目標は、ユーザーフレンドリーなシステムと機能制御―つまりHBM製のINDUSTRYmonitorやFASTpressSuiteによって実現可能となるのです。

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