ナレッジ
プラスチック、化学、食品、建材などの業界では、粉粒体材料の自動搬送と配合は生産プロセスにおける重要な工程であり、インテリジェント配合システムの構築・改造ニーズは持続的に拡大しています。インテリジェント配合システムはタンク数が多く分散配置され、現場信号の配線距離が長いため、制御システムの設置柔軟性と信号信頼性に高い要求が課されます。近接設置が可能で、必要に応じて拡張できるリモートI/Oモジュールは、インテリジェント配合システムの自動制御における主流の選択肢となっています。今回はインテリジェント配合制御システムを対象に、sDot製PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュールの応用事例を紹介します。
今回の事例で使用したsDot製製品
一、機器紹介
インテリジェント配合制御システムは、粉粒体材料の自動搬送と配合分野における主要な設備であり、プラスチック、化学、食品、建材などの業界で広く使用されています。システム全体は通常、複数の貯蔵タンク（サイロ）、空気圧／正圧搬送ユニット、計量ユニット、配合混合ユニットおよび上位制御システムで構成され、プリセットされた配合レシピに従って材料の取出し、搬送、計量、配合を自動で完了し、連続化・省人化された安定生産を実現します。
システム全体の工程フローは以下の工程をカバーします：
工程 | 動作説明 |
①貯蔵 | 各原料を種類別に対応するタンクへ分別貯蔵 |
②搬送 | 空気圧／正圧搬送ユニットにより取出し、計量ステーションへ送る |
③計量 | 計量ユニットによりレシピに従って定量供給 |
④配合 | 配合混合ユニットで比率に応じた配合を完了 |
二、sDot製ソリューション
このインテリジェント配合制御システムはシーメンスPLCをコアコントローラとし、各タンクは工場内の異なるエリアに分散配置されています。タンクの分散と現場信号点数が多いという特徴を踏まえ、本プロジェクトでは自動制御に関して2つの要求に着目し、sDot製PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュールにより的確なソリューションを提供します：
要求1：配線を最適化しコストを削減
sDot製PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュール（PN5R-1616B）を採用し、PROFINETプロトコルでシーメンスPLCに接続して分散型制御アーキテクチャを構築します。各モジュールは対応するタンクの現場に近接して配置し、タンク既存の防水防塵端子ボックス内に収めます。現場信号は近傍で取り込み、実行元件は近傍で駆動します。
要件2：現場保守と生産ライン拡張の最適化
PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュールはチャンネル直近に表示灯を配置した設計により、現場での確認と保守が一目で分かります。診断アラーム、断線検出、モジュール異常自動復帰機能と組み合わせることで、故障箇所の特定とトラブルシューティングがより容易になります。後から生産ラインを拡張する場合も、カスケード接続リンクに対応するI/Oモジュールノードを追加するだけで接続が完了し、拡張が柔軟で期間も管理しやすくなります。
三、ソリューション構成
制御層：
シーメンスPLCをコアコントローラとして、レシピ管理、配合ロジックのスケジューリング、データ処理を担当し、PROFINETバスを介して各タンク現場のI/Oモジュールとリアルタイムに連携します。
ネットワーク層：
PN5R-1616Bは2×RJ45通信インタフェースを備え、ライントポロジをサポートします。各タンクに分散したモジュールは生産ラインに沿って順次カスケード接続し、1本のバスケーブルで制御盤に戻ります。ネットワーク構成が明確で拡張も容易です。
現場実行層：
各タンクの近傍にPN5R-1616Bを1台設置し、レベルスイッチ、位置／近接センサ、バルブフィードバックなどのデジタル入力信号を近傍で取り込み、投入バルブ、排出バルブなどの空気圧執行元件を駆動する出力を行います。
【注意】
PN5R-1616Bモジュール本体の保護等級はIP20です。本ソリューションではタンク既存の防水防塵端子ボックスを利用して現場保護を確保します。盤外や現場に直接設置する場合は、防塵カバーをオプションで選択することで現場の保護要件を満たせます。
四、導入効果
項目 | 導入効果 |
配線構成 | PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュールは信号を近傍で取り込み、各タンクが必要に応じて独立してステーションを構成します。主盤とタンク間はバスと電源ケーブルのみとなり、信号ケーブル長が短縮され、設置がより簡潔になります。 |
信号信頼性 | 現場信号はタンク側で収集と出力を完結するため、電磁干渉と信号減衰のリスクが低減し、配合プロセスの安定運転を確保します。 |
システム拡張性 | バストポロジは柔軟な拡張に対応し、タンクの増減やプロセス調整時には、カスケード接続リンクに対応するI/Oモジュールノードを追加するだけで迅速に接続を完了でき、後期のアップグレードも容易で期間も管理可能です。 |
sDot製PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュール
sDot製PN5Rシリーズ一体型I/Oモジュールは、通信とI/O機能を一体に集約し、PROFINET産業用イーサネットバスインタフェースを採用しています。
モジュールはコンパクトな横置き構造で、DIN35mm標準DINレールへのラッチ式と固定式の2種類の取付方式をサポートし、防塵カバーをオプションで選択してキャビネット外への取付が可能です。短絡保護、逆接続保護、サージ保護、断線検出、診断アラーム、モジュール異常自動復帰、オンラインファームウェア更新などの機能を備え、革新的なチャンネルインジケータの設計によりチャネル状態を一目で確認でき、現場での検査と保守が容易です。
分散型I/Oの展開と現場配線の簡素化に高い要求があるインテリジェント配合、材料搬送、包装、3C電子などの分野で広く使用されています。
