実点科技PN5Rシリーズ一体型I/Oユニットのインテリジェント配合制御システムにおけるアプリケーション

塑料、化学、食品、建材などの業界において、粉粒体原料の自動搬送と配合は生産工程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・改造ニーズは拡大を続けています。インテリジェント配合システムは料タンクの数が多く、分散配置されており、現場信号の配線距離も長いため、制御システムの配置柔軟性と信号信頼性に高い要求が課されます。現場近くに設置し、必要に応じて拡張できる分散型リモートI/Oユニットが、インテリジェント配合システムの自動化制御における主流の選択肢となっています。本号の事例では、インテリジェント配合制御システムを対象に、実点科技PN5Rシリーズ一体型I/Oユニットの応用実践を紹介します。

本号の事例で使用した実点科技製品

PN5R-1616B

一、デバイス紹介

インテリジェント配合制御システムは、粉粒体原料の自動搬送と配合分野における重要な設備であり、塑料、化学、食品、建材などの業界に広く応用されています。システム全体は通常、複数の貯蔵タンク（サイロ）、気力／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、あらかじめ設定したレシピに従って原料の抽出、搬送、計量、配合を自動的に完了し、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ています。

二、実点科技のソリューション

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て採用しており、各料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。料タンクの分散配置と現場信号点数の多さという特徴を踏まえ、本プロジェクトでは自動化制御において以下の2つのニーズに重点を置き、実点科技PN5Rシリーズ一体型I/Oユニットを通じて的確なソリューションを提供しました。

ニーズ1：配線の最適化によるコスト削減

実点科技PN5Rシリーズ一体型I/Oユニット（PN5R-1616B）を採用し、PROFINETプロトコルでシーメンスPLCに接続し、分散型制御アーキテクチャを構築しました。各ユニットは対応する料タンクの現場付近に配置し、料タンクに既設の防水防塵配線ボックス内に設置することで、現場信号を近くで取り込み、実行機器を近くで駆動します。

ニーズ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ユニットは、チャネルに密着した表示灯設計を採用しており、現場での検査・保守が一目で分かります。また、診断アラーム、断線検出、ユニット異常自動復帰機能と組み合わせることで、故障箇所の特定と切り分けがより簡単になります。後の生産ライン拡張時には、カスケード接続のリンクに対応するI/Oユニットノードを追加するだけで接続が完了し、柔軟な拡張と工期の管理が可能です。

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、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バスを通じて各料タンク現場のI/Oユニットとリアルタイムにやり取りします。

ネットワーク層：

PN5R-1616Bは2×RJ45通信インタフェースを内蔵し、ライン型トポロジに対応しています。各料タンクに分散配置されたユニットは、生産ラインに沿って順次カスケード接続され、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、拡張が容易です。

現場実行層：

各料タンクの近くにPN5R-1616Bを1台ずつ設置し、レベルスイッチ、到達／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くで収集するとともに、投入バルブ、排出バルブなどの空気圧アクチュエータを出力駆動します。

【注意】

PN5R-1616Bユニット本体の保護等級はIP20であり、本方案では原料タンクに元々備わっている防水防塵接続ボックスにより現場保護を実現しています。盤外または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保護要求を満たすことができます。

四、アプリケーション効果

五、実点科技PN5R系列一体型I/Oユニット

実点科技PN5R系列一体型I/Oユニットは、通信機能とI/O機能を一体化し、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。

本ユニットはコンパクトな横置き構造であり、DIN35mm標準DINレールへのラッチ式取付と固定式取付の2種類の取付方式に対応し、防塵カバーをオプションで選択することで盤外取付も実現できます。短絡保護、逆接保護、サージ保護、断線検出、診断アラーム、ユニット異常自動復帰、オンラインファームウェアアップグレードなどの機能を備えており、さらに革新的なチャネル表示灯設計により、チャネル状態が一目でわかり、現場での点検・保守が容易です。

分散型リモートI/Oの配置および現場配線の簡素化に対する要求が高い、スマート配合、物料搬送、包装、3C電子などの場面で広く使用されています。