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  通信ドライバの最適設計におけるアドバイス
TCP/IPを使った高速通信ドライバOPC DataHubの事例
2007/9/28
 
1. 生産システムや装置の制御系ネットワーク、情報系ネットワークで、様々な課題を解決してきているOPC DataHub製品を以下に紹介する。
 
1 ) 異なるOS間を接続:Windows、Linux、QNX、ORACL
2 ) ネットワーク上の通信使用率の最適化
3 ) セキュリティ管理上DCOMを使用しない:OPCのサーバ・クライアント通信でありながらDCOMを使用していない
4 ) Web( Ajax、HTML、Java )に対応

2.事例
1 ) OPCとOPC以外のアプリケーション取り合いを実現させる事例 <図1>

図1 アイルランドのコカコーラの工場の実例
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アイルランドにあるCoca Colaボトル生産工場では、工場のPLCから送られる膨大な量のアラームコードをオフィスの管理者達に解析できるようなフォーマットで、そのアラームコードをレポートとして送信することが課題であった。
DataHubはExcelファイルからのアラーム情報を読み取り、またPLCからのアラームコードをOPC サーバから収得して、最終的な段階として、時間制で定期的にDataHubはすべての情報を保存したカスタムレポートを作成して管理者達に送付することを実現した。
プロジェクトに関わったスタッフは、「DataHubのスクリプトを採用したことで、他社製品では達成できなかった課題のシステムをそのままカスタマイズすることに成功しました。」と言っている。

2 ) ひとつのMESサーバに複数のOPCサーバを接続事例 <図2参照>

図2 ひとつのMESサーバに複数のOPCサーバ接続事例
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Energizer battery社の課題とソリューションを紹介する。Energizer battery社は、複数のOPCサーバを既存プラントに設置した。どのサーバも多数の装置と繋がっていた。220装置からのデータセットが1秒間ごとに表示されたり表示されなかったりする安定性のないデータセットの収得システムだった。彼らの課題は、常に変化するデータセットにMESが対応することであった。これをOPC DataHubを採用することで、OPC DataHubのAggregation機能により、各サーバからのデータを収集して、ミラー機能によりMESは常にデータセットを“GOOD”“NOT CONNECTED”と表示することにより、どの装置がオンラインかオフラインかを知ることが可能になった。
これらのデバイスから変更の情報を的確に得るために、OPC DataHubはスクリプトを作動することで、幾つかのサーバタグを監視し、タグに変更があった場合にOPC DataHubはtime-delayed scriptにより、サーバのデータセットを再度読み込むようにしたので、サーバからの新しいデータをOPC DataHubで読み込み、MESシステムに送信するシステムに改善した。
OPC DataHubは、他社の製品では解決できなかったシステムにソリューションを実現した。

3 ) システム拡張と日報を自動メール送信する事例 <図3参照>

図3 システム拡張と日報を自動メール送信事例
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カナダにある材木工場では、OPC DataHubを採用して既存システムを拡張し、日報シフトレポートを作成してEメールで送信することが課題であった。OPC DataHubのEメール機能は、日中の特定の時間帯や特別なイベントを記載してメールとして送信することを可能にし、日報シフトレポートを手動から自動的に作成してEメールで送信できることまで実現させた。これにより、オペレータのタスクが減少できた。
また、OPC DataHubは既存システムに新しい機能を簡単に追加できるので、結果はプロセスダウンタイムを減少することでコスト削減につながる。

4 ) 監視制御システムの異なるOSの接続 <図4参照>

図4 監視制御システムの異なるOSの接続
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キャドベリーチョコレート工場では、DataHubを採用したコントロールシステムの実績が12年以上ある。彼らのシステムは、QNXコントロールシステムのコンピュータがコージェントで作成されたドライバを通してPLCとつながるシステムを実現している。QNX側のユーザインターフェイスはDataHubスクリプトによって作成されている。またQNXコントロールシステムはWindows側のIntouch HMIに対応していて、DataHubとQNX間をミラーデータによって接続している。各オペレータは別の2種類のシステムに対応しているのも気付かず、Ethernet plant networkによってコミュニケーションをとっている。
このシステムにより、キャドベリー社は50%のプロダクションの増加をはかり、DataHubの作動しているシステムのペースに追いつくために新しい工場器具をインストールした。

5 ) ダイアグノスティックス システムの実現 <図5参照>

図5 ダイアグノスティックス システムの実現
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主要な北米にある繊維工場では、データベースのログデータにOPC DataHubを採用した。DataHubはプロダクションシステムからの収集したデータをOPCサーバで集め、それをOPC DataHubのログにより、マシンの開始と終了の各時間にログを作動、また他のパラメータやデータ値に変更があった時のみMS SQLデータベースにログをするシステムを設定した。マシンの状況に異常がある場合、DataHubは詳細ロギングを開始し、異常状態が解除されるとログを終了する。また、この会社は標準のSQLクエリープログラムによって、マシンとオペレータ達のパフォーマンスの解析を手助けするためのシフトレポートを作成することもできた。
OPC DataHubは、システムダウンタイムを減少させ、管理費用を抑え、かつ正確なダイアグノス情報を継続できる。

6 ) リサーチシステムの実現 <図6参照>

図6 リサーチシステムの実現
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ノルウェーのTrioplastの主要なプラスティック製造会社は、OPC DataHubを幾つかのシステムに採用し、工場からのリアルタイムデータを抜粋して、リモートロケーションにある研究所のエンジニア達にその情報を送信することを実現した。テストエンジニア達は、Excelのリアルタイムデータにより、プロセスの変化や工場状況を効果的に把握することができた。

7 ) 組込みシステム事例 <図7参照>

図7 組込みシステム事例
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カナダのNorcat社は、Nasaに関連したミッションであり、月への採鉱(マイニング)ロボットのデザインに携わっていた。彼らはOPC DataHubを採用して、Rockwell RSView SCADAプログラムと接続し、コントロールロボットマイナー側の組込みシステムをシミュレーションとして作動させるためにOPC DataHubのトンネリング機能を採用した。Norcat社はコージェントの組込みツールキットと似通った組込みシステム(カスタムシステム)を作成して、LinuxのPower PC プラットフォームに作動させた。

8 ) Webベースのシステム事例 その1 <図8参照>

図8 Webベースのシステム事例 その1
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あるケミカル会社は、工業で使用された化学製品をリサイクルしてお客様にリセールするシステムを実現した。
彼らはOPC DataHubをAllen Bradley OPCサーバを通して、システムからのデータ収集をし、そのデータをOPC DataHubウェブサーバ機能によって、 遠隔の各オフィスに伝達することに成功した。
幾つかのプロセスシステムは、無人システムによって運転され、そのデータをOPC DataHubで集め、ウェブサーバ機能を使いリアルタイムデータを企業のネットワークおよび、インターネット上で管理スタッフが自宅からでも監視ができるようなシステムを確立した。
これにより、人材スタッフの作業時間の削減にもつながる。

9 ) Webベースのシステム事例 その2 <図9参照>

図9 Webベースのシステム事例 その2
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カリビアンにあるパワーデータ社では、カリビアンの各島に設置された設備からのデータをインターネットによって収集して、それをOPC DataHubのウェブサーバ機能によって、ウェブページに表示することで、顧客はインターネットがアクセスする場所からなら、工場の情報をリアルタイムで監視することが可能になった。これにより、パワーデータ社は、顧客にこのシステムのサービスを提供することを継続している。
これは、OPC DataHubがインターネットの新しいテクノロジーに対応したビジネスモデルを提供できる証明にもなった。

10 ) カスタムソリューション:自動車工場でのロボット

図10 カスタムソリューション:自動車工場でのロボット
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Graco社は、自動車産業に利用されるロボットアームに設置されたアプリケーションシステム ( PLC ) と組込みQNXシステムにCascade DataHubを採用して、データ収集やインターウェスとを繋げることを実現した。この製造ロボットは自動車関連のアセンブリラインに利用され、トヨタ、ホンダ、ゼネラルモーターズやフォードの工場で作動している。
Cascade DataHubを採用すれば、オートメーション生産の完全なデータ収集とユーザインターフェイスによって開発の予算節約やスケジュールにそった時間を組むことで無駄がなくなる。

11 ) カスタムソリューション:無人エアークラフトの事例 <図11参照>

図11 カスタムソリューション:無人エアークラフトの事例
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北米にあるInsituでは、独立したエアークラフト(無人)を防衛省のために作成していた。彼らはOPC DataHubとシミュレーションフライトシステムに組込みCascade DataHubを使用し、リモート・テレメトリ( Remote telemetry )でシミュレーションの評価をした。開発中にジョイスティック機能を備えるためにGammaスクリプト言語を採用した。
OPC DataHubは開発者のための費用や課題にあったカスタマイズが可能になることが証明された。

3.OPC Performance Figures(OPCパフォーマンス数値) <図12参照>

図12 OPC Performance Figures
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OPC DataHubはハイスピードのオペレーションに対応できるようにデザインされている。
多くのOPCサーバは、true event driven modeに対応していないが、オペレーションシステムにクロックレゾルーション(時間によってデータをまとめる方式)をとっているので反応が遅い。
それに対して、OPC DataHubは他社のOPC製品と比較すると高速であることがわかる。

4.まとめ
ここ数年、OPC-Foundationの北米と日本のInteroperability Work Shopでは、チャレンジタイムと称してパフォーマンス・テストを実施している。
今年の8月22日から24日までの3日間、日本OPC協議会技術部会主催で、Interoperability Work Shop Japanが開催された。そこでの成果をOPC-FoundationおよびOPC-Jのサイトで確認できるという。是非、見ていただきたい。

Cogent Real-Time Systems Inc.
アンドリュー・トーマス
静香・トーマス

<参考サイトのご紹介>
●OPC DataHubがつなげる世界
 http://www.vec-member.com/salon/69/salon69.htm

●Cogent社 OPC DataHub のご紹介(日本語サイト)
 http://www.opcdatahub.com/jp/Home.html

●Cogent Real-Time Systems Inc. のご紹介(日本語ページ)
 http://www.opcdatahub.com/jp/Company.html

●Cogent Real-Time Systems Inc. のサイト
 http://www.cogent.ca/

●OPC Foundation のサイト
 http://www.opcfoundation.org/

●日本OPC協議会のサイト
 http://www.opcjapan.org/
 
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