IEC61508対応安全関連部の状態を IO-Link&HTML5で可視化

本記事では、昨年12月のスマートファクトリーJAPANで展示した「PLCnextコントローラを用いた、IEC61508対応安全関連部の可視化デモ」をご紹介します。左側に非接触型ドアスイッチを設置した扉と非常停止ボタンがあり、右側のセーフティリレーにて安全関連部を管理。ドアが開いたり非常停止ボタンが押された際に、中央部にある設備を模した機器(FischerTechnikパンチングマシーン)の動作を停止します。

左側の黄色い機器を中心に構成されているパートが機能安全の規格に対応した安全関連部で、ここはは非安全(一般)制御から独立して管理されています。ただし安全関連部が完全に独立したままでは、設備のどの場所でどのような事象が発生しているかを正確に把握するのは困難です。

このデモの安全関連部を管理しているセーフティリレーユニット PSR-MC42はIO-Linkのデジタル通信をサポートしており、安全関連部側の情報を非安全コントローラに通知します。ちなみに、接続されている非接触型ドアスイッチ PSRswitchは1本のケーブルに最大30セット接続する事が可能なので、複数箇所の監視を省配線で実現します。そしてIO-Linkのデジタル通信により全てのセンサーの状態はもちろん、ケーブルの断線情報も取得する事ができます。

セーフティリレーユニットPSR-MC42からIO-Link経由で取得した情報を元に、PLCnextコントローラ AXC F 2152のHMI(HTML5)画面を作成しています。併せて、積層表示灯の点灯も制御しています。

このように、装置の稼働状態やドアの開閉、ケーブル断線等の情報を可視化出来ます。

このHMI画面は、無償のエンジニアリングツール PLCnext Engineerで作成しています。

使用機材

主要なコンポーネントです。

制御側

コントローラ:AXC F 2152 – 2404267

セーフティリレーユニット:PSR-MC42-2NO-1DO-24DC-SP – 2702902

I/Oモジュール:AXL SE IOL4 – 1088132

センサ側

RFID 非接触型ドアスイッチ PSRswitch

 セーフティスイッチセンサ:PSR-CT-M-SEN-1-8 – 2702976

 セーフティスイッチアクチュエータ: PSR-CT-C-ACT – 2702973

非常停止スイッチ:PSR-ESS-M2-H110-2000-A – 1221735

積層表示灯

光エレメント(赤):PSD-S 50 OE LED RD – 1018261

光エレメント(橙):PSD-S 50 OE LED AM – 1018262

光エレメント(青):PSD-S 50 OE LED BL – 1018737

光エレメント(緑):PSD-S 50 OE LED GN – 1018264

光エレメント(白):PSD-S 50 OE LED CL – 1017888

動作(動画)

このような形で設備の状況を可視化する事が出来ます。無線を活用することでHMI画面をスマホやタブレットといったデバイスに表示することも出来ますし、VPN対応のEW50のような産業用IoT/M2Mルータを使う事でセキュアな遠隔アクセスも可能となります。

プロジェクト

ここでは、プロジェクト中のIO-Link通信部分を簡単に説明します。

IO-Linkマスタモジュールをプロジェクトに組み込みます。

IO-Linkポートのパラメータ設定を行います。

IO-Link通信用の変数を用意して割り当てます。

プログラム上でデータを取り込みます。

PSR-MC42(セーフティリレー)の仕様に従い、プログラムを作成します。

HMI画面作成

HMI画面作成についても少々触れておきます。

今回、くっついたり離れたりする形でセンサの状態を表現していますが、実はこのような仕組みで実現しています。

HMIエディタ上ではアクチュエータ(ケーブルコネクタ無し側)が離れて配置されていますが、実はその下にくっついたアクチュエータの画像が隠れています。

「プログラム上の変数 ”Door1_close” がTrueに変化した際にパーツを消す(Hide)」という属性を表に出ているアクチュエータのパーツに割り当てる事で、ドア閉を検知した際にこのパーツが消えHMI上のドアが閉まっているように変化します。同様の技法で、ケーブルの断線(×印)やランプ・LED等の変化も簡単に表現出来ます。

ITとの連携

以前に本サイトでも紹介したデモシステム(エッジコンピューティングデモ)と今回ご紹介したシステムを組み合わせ、「制御・クラウドサービス・セーフティ連携デモ」を現在制作しています。この新しいデモシステムは以下のイベントで紹介致しますので、興味のある方は奮ってご参加下さい。

ウェビナー(無料):PLCnextと様々な機器によるスマート連携のヒント 2022/3/2(水)11:00~11:45 (終了しました)

2022 国際ロボット展:2022年3月9日(水)~12日(土)10:00~17:00 東京ビッグサイト (終了しました)

「制御・クラウドサービス・セーフティ連携デモ」については、本サイトの記事でも紹介させていただく予定です。

以上です。

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