オートメレビュー紙:制御技術が変える日本のものづくり

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環境への取り組みを加味した「リチウムイオン二次電池の活用」
計装 2009年1月号
リモート環境監視のためのセンサネットワークの活用
月刊誌「計装」
「現場の見える化」と
組み込みデータベース
オートメレビュー紙
「表示器の動向」タッチパネル表示器 誕生から20年を迎えて
オートメレビュー紙
課題解決 『設備投資、運用面においてTCOの削減』
オートメレビュー紙
無線LANを利用した『アナログデータ見える化』自動システム
オートメレビュー紙 4月18日掲載
制御・計装機器と組み込みデータベース
オートメレビュー紙
『ユーザが自らの手で道具を制作するCGE時代到来』
-コンシューマ・ジェネレーテッド・エンベデット-
Linux 情報端末 Algo Smart Panel にオラクル組み込みデータベース「Oracle Berkeley DB」登載
オートメレビュー紙 「組み込み DB」
「 Service on Network情報化時代のHMI機器と組み込みDB」
月刊誌「計装」8月号:
「工程管理にみるRFID応用遠隔情報管理の進め方と運用課題」
オートメレビュー紙
「日本の制御業界を救うインドのIT技術」−ウイプロ・リミテッド−
オートメレビュー紙
製造業の最新技術情報管理システム −情報セキュリティ管理のあり方−
オートメレビュー紙
「半導体製造装置における制御機器と情報管理」
オートメレビュー紙
「世界に拡がる企業の社会的責任とサプライア事業への影響」
オートメレビュー紙
実験から実用へ、
動き出したRFID31兆円市場
無線センサーネットワークによる「見える化工場」の実現

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無線センサーネットワークによる「見える化工場」の実現
1.進化し続ける「見える化工場」

(1)HMI商品の動向
昨年11月に開催された、システムコントロールフェア2005で各メーカーとも、グローバル化する工場向けに、情報技術機能を搭載したHMI商品を発表している。今回各社の動向で共通している点は、「商品を提供する時代から機能を提供する」時代に変わったこと、2年前まで流行した「ソリューション」の標語が、現場で役立ち、且つ国際競争力に勝つ為のより具体的な結論を,顧客が求め始めた事を反映した商品となっている。制御製品を中心としたA社では、HMI表示器をPACの集中操作機能として位置付けている。PLC、モーションコントロール、インバーターなどのコンポネンツの各設定はもとより、状態表示、トレーサビリティの管理までを、ネットワーク接続環境で、一元管理(コックピット化)出来るような構想を打ち出している。

HMI表示器を中心としたB社では、作業者にマルチメディア化した製品で利便性を上げる機能を登載した。
米国,中国市場中心から国内市場の拡販を狙うC社では、HMI表示器のOSとしてWindows/CEを登載し、「見える化工場」適用をワールドワイド展開する戦略が目に付いた。
「グローバル&コクピット」を基本概念とする製造業界の動きの中、2007年問題を前に「見える化工場」の実現も、トレーサビリティ管理を含め、核心的な計測と認識部のセンサー情報システムとの融合実導入で、熟練者の技能を継承する機能を確実に捕えたROI製品が今後注目される。

(2)グローバル化で今後最も必要なアナログ情報の入手
製造の管理者はグローバルに展開している生産設備、製造装置から、コップピット側としての情報を収集する事が重要な任務となる。現在の技術をもってすれば、必要なインフラが整った事により、かなりの情報を集める事が可能となった。インターネットの普及、LAN環境の整備、通信の高速化、セキュリティシステムの出現、コンポネンツのプロトコ−ルの標準化などである。かつて費用面と技術面で不可能であった、現場のアクセスポイントからのセンシング情報を、より大規模に且つリアルタイムに情報収集する事で、質が高く精度の良い製品の製造,品質管理、環境管理が可能をなった。

(3)無線センサーネットワークの実用化(無線モジュールZigBeeの可能性)
現場を担当、誰もが理想とする情報収集手段は無線技術導入で有る。昨今携帯電話、PHS、RFID、車のキーレスエントリーをはじめ、多くの無線技術が身近に存在し、いまや無くてはならない技術となった。今回ご紹介する「超小型低消費電力無線組み込みモジュール」は、二次元で展開していた情報収集を三次元の世界へと領域を広げ、製造現場の「見える化」実現の可能性をより深く、確かにする技術として注力される。
定量的な計測を追及する計測センサーと、より高度な認識率を追及する認識センサーを融合させる事により、インテリジェントな「見える化」が実現できる。

2.無線センサーネットワーク

(1)適用出来るアプリケーション

@ センサーネットワーク(メッシュネットワーク)
A 環境・保全監視  環境モニタリング
B  移動体との通信
C 省配線として
D 複数装置からのデータ収集
E 設備、構造物のメンテナンス管理    構造センサーによる歪、振動、加速度監視
F アクセスポイントからの測定データ収集

(2)主な使用方法

@ データ量が比較的少なく、長時間稼働監視するようなシステムに向いている。
A 電源には、ボタン電池のほか、太陽電池、風力発電などと組み合わせることも可能
B  アナログ/デジタルデータ収集の他に、ON/OFF信号を制御する事も可能

(3)無線モジュールの特長

@ 小型、軽量、省電力で低コスト
A ボタン電池一個で長時間稼働が可能
B  IEE802.15.4準拠通信を採用
C 20X40基板中に、bitマイコン、2.4GHz準拠通信IC、XTAL、チップアンテナ、LED
電源IC、30ピンコネクタ、周辺回路搭載可能
D 外部アンテナ接続可能

(4)主な仕様

@ 電源電圧 DC 3V〜6V コイン電池で動作可能
A

消費電力 送受信時 23mA以下 高周波部休止モード 3mA以下
低消費電力モード 100μA以下

B  寸法  24mm×40mm
C 重量  約10g
D アンテナ チップアンテナ
E 周波数 2.4GHz帯
F 通信速度 無線区間最大250kBPS
SIO 9600bps or 19200bps

(5)微弱無線を使用したメッシュネットワーク
メッシュネットワークとは、従来の方式のように特定のアクセスポイントを持たず、無線機が中継(バケツリレー)する機能を持つことによって,電波の直接届かない無線機同士が通信を行うことが出来る方法である。無線機にセンサーやアクチュエータを付ける事によって、センシングによる計測,認識や遠隔操作を行う事が出来る。そのため,従来の方式より広範囲なエリアでの通信が出来るだけではなく、低コストで免許を必要としない無線ネットワークを構築出来る。

(6)応用例:

@ 生産管理システム:生産数・生産機器異常監視等の管理システムに応用
A 生産環境監視システム:環境温度・排水pH等の生産現場環境の監視・管理に応用
B  機器管理メンテナンスシステム:生産機器を無線ハンディー端末によって個別管理に応用

(7)稼動タクト時間監視システム:
生産機器等の稼動タクト時間を管理するシステム等に応用
生産現場製造装置のHMI表示器に無線モジュールを接続して、データを収集してサーバに集めデータを管理する。

(8)基本仕様

@ 管理PC
・信号状態表示機能
・通信設定機能(通信周波数設定など)
・稼働時間表示機能
A タクト時間表示
・子機からのスタートSW信号により開始時間を表示
・ストップSW信号によって停止
・キャンセル信号が伝送された場合には、グラフ表示更新時にグラフ表示がキャンセル
・グラフ表示更新時間2sec毎に表示を更新(通信応答時間に対応)
・通信エラー子機との通信がエラーの場合に反転表示
B  特長・無線モジュール UM-100を搭載した無線信号伝送ユニット子機端末が中継伝送機能を搭載し、複数の端末を経由してI/O信号・アナログ信号を上位管理PC等へ伝送
・中継伝送は2段まで設定可能
・中継ルート設定は親機無線ユニットにて通信設定PCソフトより設定を行うことが可能
・各子機は自己の信号データと中継下位の信号データを合わせて上位親機へ伝送

(9)今後の課題
微弱無線を使用したメッシュネットワークは、過去に出来無かった三次元での情報収集を可能にする。如何に現場作業者が簡単に取り扱える製品にするかが今後の課題となる。

PAC
Programmable  Automation Controller
ROI
Return On Investment
ZigBee
短距離無線通信規格の一つ。省電力で低コストが利点。データ転送速度は最高
250Kbpsで、最大転送距離は30m、一つのネットワーク上に最大255台の機器を接続できる。アルカリ単3乾電池2本で約2年駆動するという低消費電力が最大の特長。物理層のインターフェースにはIEEE 802.15.4が使われ、無線LAN規格のIEEE 802.11bと同じ2.4GHz帯の周波数帯域を16のチャンネルに分割して利用する。ほかに、アメリカでは915MHz帯が、ヨーロッパでは868MHzが利用可能。かつて家電向けの無線通信規格として推進されていた「HomeRF」の技術を転用し、「HomeRF Lite」として知られていたプロトコルで通信する。
UWB
Ultra Wide Band
PAN
Private Area Network

【記事】株式会社エフエイオープン
【代表取締役社長】 藤平 實
【お問合せ】お問合せはこちら
【住所】 東京都渋谷区恵比寿1-19-19 恵比寿ビジネスタワー13F
参考資料協力:株式会社アローセブン 静岡県浜松市上島3丁目27番7号

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