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プロセスコントロールに必要な信頼性の高いCNC通信およびリアルタイム監視

  • 2013.10.04

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プロセスコントロールと環境コンディショニングは、製造ライン自体のパフォーマンスと同様にファクトリの最終損益に影響を与えます。競争に打ち勝つために最先端のファクトリは、コントロールルームからCNCマシンへのデータ伝送および生産性を向上させるためにCNCのもつ潜在力の最適化に必要な支援のためにリアルタイム情報を提供するスマートI/O状態監視ソリューションの利点を利用した信頼性の高いCNC通信ネットワークを必要とします。

DNC(Direct Numerical Control = 直接数値制御)のパフォーマンスを向上させる3つのTip(ヒント)

今日の完全に自動化されたファクトリにおいて自動化されたエンド・ツー・エンドの部品製造はコンピュータ支援設計、およびコンピュータ数値制御(CNC)ツールステーションと直接通信している製造プログラム(CAD/CAM)により24時間/7日で実行されています。さらに、CNCネットワークはDNCサーバにより管理することも可能です。ここ数10年にわたり、DNC通信は、フロッピーディスクを使用してデータをアップロードすることから、シリアルデータインターフェースを使用して更新プログラムを提供するまで進化しました。今日、最新のイーサネットネットワークは、従来のシリアルデータを介して通信していたCNCに比べて、イーサネットを介することで、より効率的に通信できる高速なデータ転送を提供します。このプロセスは、マシンステーションのCNCのためのシリアル信号にDNCからのイーサネット通信を変換する特殊なデバイスサーバにより可能となります。

CNCツールステーションは、多かれ少なかれ10年以上連続して使用することができる非常に耐久性の優れたマシンです。従って、デバイスサーバとCNCツールステーションを組み合わせる場合、信頼性および安全性は最も重要な問題点の一つです。さらに、一部のCNCステーションは、シリアルプロトコルの使用または直接イーサネットを介してのいずれかで通信することができるので、これらのシステムエンジニアの殆どは、それらを利用できる最新の通信の選択肢を最大限に提供して接続するシリアルまたはイーサネットハードウェアを確認する必要があります。

Tip 1:CNC作業効率の向上

競争の激しい製造業の世界では、今日、作業効率、ネットワークの信頼性およびパフォーマンス、または廃棄物の管理の否かなど、システムの潜在的のすべての部分を利用することは以前に比べてより重要となっています。オペレータは、リモートコントロールソリューションの要望だけでなく、リモート監視、管理、およびCNCの生産性分析のための先進的なソリューションを必要とします。CNCステーションは、長い間にわたり稼動していることにより、システム内のすべての変更または更新を行うことはボトルネックとなり、オペレータが懸念するソフトウェアサポートおよびステーションのメンテナンスのような問題の発生原因となります。

リアルタイムにCNCのパフォーマンスを監視
Moxaの革新的な状態監視ソリューションは、必要とする信頼性のあるリアルタイムのデータマネージメントをファクトリのオペレータに提供するために設計されています。MoxaのNPortデバイスサーバは、既存のオートメーションネットワーク内のI/Oデバイスを統合するプロセスを簡素化し、また、コントロールセンター間ですべてのデータを安全に転送するためのデバイスサーバ機能を実行します。
シリアル、イーサネット、Wi-FiのためのNPortデバイスサーバ
エンジニアは、ケーブルのメンテナンスおよび導入コストの実質的な削減を提供するイーサネット/Wi-Fi ソリューションを使用してCNCマシンのリモートコントロールを実現します。Moxaは、完全に有線のシリアル・ツー・イーサネットゲートウェイとして使用することができるデバイスサーバを提供します。そして他に、シリアル・ツー・ワイヤレスゲートウェイとして使用することができます。
ダイアグラム
Real COM ドライバがDNC通信を最適化
NPortデバイスサーバは、DNCが工場ネットワークを介して自動的に最適な伝送パラメータをネゴシエートできるようにするために、MoxaのReal COMドライバーの高いパフォーマンス最適化を使用します。高パフォーマンスモードでは、NPortは、DNCから送信されたデータを受け取り、一時的に格納しますが、一旦DNCの転送が完了した後、特に遅いCNCに残りの情報を転送している間、キュー内の次のステーションへのデータのアップロードを開始するためにそれを解放し、DNCサーバに通知します。
Tip 2:通信効率を最適化することでダウンタイムを削減

最適な生産性を維持するために、ファクトリのオペレータは、最新技術のアップデートを常に把握することが必要ですが、新しいデバイスの設置とメンテナンス、あるいはファームウェアとソフトウェアのアップグレードは、ファクトリ現場の大きな製造時間の損失に繋がる可能性があるので、オペレータはアップグレードを最後まで遂行することを自制します。新しいソフトウェアおよび通信機能の強化や、迅速なデバイスの再設定の効率的な導入を通しての既存のソリューションの拡張は必要なものです。この点では、MoxaのNPortは優れています。

Tip 3:DNCからCNCへのデータ障害の防止

DNCからCNCへの通信中のデータ損失は許容することができません。すべてのデバイスサーバ規格であるゼロパケットロスは、有線かワイヤレスの手段で意図したようにファクトリネットワークを通して通信するすべてのデータを保証するために確認が必要とされます。CNCを有線からワイヤレス通信へ移行するファクトリにおいて、製造現場のアマネージャは、安全なセキュアネットワークステーションが常にエラーフリーのデータセキュリティと同じ厳格な保証を享受することができます。

電源サージはファクトリのネットワークに影響を与える可能性があり、最も不安定で危険性が高く、予測不可能かつ、いつでも発生する可能性があります。ファクトリ現場は、データ通信、インターフェースに対する危害、およびネットワークパフォーマンスの大幅なスローダウンに繋がる可能性がある電源ノイズの影響を受けやすい環境です。このため、CNCデバイスサーバは、そのシリアルデータリンク上で高いEMI耐性の光絶縁機能を備えた高いサージ保護機能を備えていなければなりません。

精密なプロセスに必要なオンチップソフトウェアフロー制御
大規模なファクトリ現場にあるDNCおよびCNCは絶えずデータを交換しているので、これらのデータ転送の最適化することで、デバイスサーバはネットワーク時間を大幅に削減する最も信頼性の高い伝送を実現します。これらの最適化は2つの方法:① DNCとゲートウェイ間のデータ転送を改善すること、② ゲートウェイとCNC間の転送を改善すること、によって実現します。
CNCのサージによる破壊を防ぐサージプロテクタ
CNCステーションは非常に高額であるため、損傷またはダウンタイムは許されません。CNC通信を著しく破壊する要因の1つとして一般的に遭遇するものは、データネットワークを介しての電子ノイズがあります。これらの影響から保護するために、すべてのMoxaのNPortデバイスサーバはビルトインサージ保護(1 kV)を備えているので、苛酷な環境でのCNCの導入には最適です。しかし、1 kVの保護では十分でない場合は、20 kVの保護を提供する外付けプロテクタをオプションとして追加することができます。
結論

4半世紀を超えて産業用ネットワーク機器製造の経験を有するMoxaは、レガシーマルチポートシリアルボードから最新のシリアル・ツー・ワイヤレスデバイスサーバに至るまで、あらゆるファクトリオートメーションに必要となる全ての種類のデータ管理ソリューションを提供しています。Moxaのシリアル・ツー・イーサネット、シリアル・ツー・Wi-Fiデバイスサーバ、産業用I/Oソリューションは、信頼性が高く、頑丈で、耐久性があり、DNC/CNCセットアップを最大限に活用できる最新技術の進歩を提供します。

更なる詳細については、下記ホワイトペーパーをご覧ください。