オートメーションおよび制御用組み込みシステム
組み込みシステムは、産業分野において、工場システムや機械の自動化や制御によく使用されています。組み込みシステムは、モーターやバルブの制御、組立ラインの速度調整、温度やその他の変数の調整、ネットワーク機器の管理など、特定のタスクを実行するために、より大規模なシステムで使用されます。オートメーションおよび制御用の組み込みシステムの全体的な目的は、プロセスを制御し、全体的なプロセスの性能と効率を最大化することです。また、その目的は、困難な環境で信頼性と最適な動作を維持しながら、可能な限り最高の製品を製造することです。
通常、オートメーションおよび制御用の組み込みシステムは、民生用デスクトップPCと同じコンポーネントで構成されています。これらのコンポーネントには、CPU、GPU、チップセット、ストレージ、I/Oポートなどが含まれます。しかし、通常のデスクトップPCで使用されるコンポーネントと産業用組み込みシステムで使用されるコンポーネントには、1つ重要な違いがあります。産業用組み込みシステムのコンポーネントは、困難な環境で確実に動作するようにテストおよび検証されています。これに対し、通常のコンピューターのコンポーネントは、厳しい産業環境で適切に動作することはできません。最終的に、パッケージ全体により、組み込みコンピューターシステムは、産業環境にある機械、デバイス、およびその他の機器と通信できるほか、そのようなデバイスがインターネットを介してクラウドと通信できるようになります。
オートメーションおよび制御
組み込みシステムは、製品またはそのコンポーネントを製造するために使用されるさまざまなプロセスを自動化するために、産業環境でよく使用されます。たとえば、オートメーションコンピューターを使用すると、製品や製品のコンポーネントを組み立てるのに伴うさまざまなタスクを自動化できます。多くの組織がオートメーションに移行しているのは、オートメーションにより、人間が製造する製品と比較して、効率が向上し、エラー率がはるかに低い製品が得られるためです。もちろん、機械はそれ自体で賢いわけではありません。製品やコンポーネントの製造方法を機械に指示することでプロセスを自動化するためには、組み込みシステムが必要です。組み込みシステムは、欠陥がないか製品をスキャンする高速ビジョンカメラから送信される情報を分析することで、製品やコンポーネントを検査するためにも使用されます。
たとえば、組み込みシステムを使用して、ペットボトルを製造する装置の温度を監視および制御したり、組み立てラインの速度を監視および制御し、ペットボトルの出力に合わせて速度を自動的に調整したりできます。さらに、マシンビジョンを使用してボトルの欠陥をスキャンし、所定の要件を満たさないボトルを廃棄することもできます。
もちろん、多くの工場にはすでに、組み立てラインを監視および制御するPLC（プログラマブルロジックコントローラー）があります。しかし、組み込みコンピューターシステムは、既存の機械に統合して、多数のワークロードを単一のシステムで制御および統合できます。
全体として、産業用組み込みPCは、さまざまなプロセスを監視および制御する中央システムを作成するために使用でき、その結果、オペレーターが管理する必要があるシステムが少ないため、メンテナンスがより簡単なシステムを実現できます。
監視
プロセスの制御と自動化に加えて、組み込みシステムは、工場設備と機械の遠隔監視を可能にします。これは、産業用コンピューターが収集した情報を、インターネットを介してクラウドにアップロードすることで、遠隔監視と制御が可能になるためです。組み込みコンピューターは、工場設備、機械、IIoTデバイスとの通信に使用されるUSB Type-AポートとシリアルCOMポートの搭載により、新しい機械と従来の機械および設備の両方を監視および制御できます。
組み込みコンピューターによって収集、処理、分析されるデータは、工場オペレーターが性能を測定し、産業プロセスの生産性を向上させるために使用できる貴重な洞察を生み出すために使用できます。
たとえば、工場がペットボトルを製造している場合、工場は製造するボトルの硬さに要件がある場合があります。閉ループ制御システムを使用して、理想的な硬さを実現できます。これは、プロセスによって出力されるボトルの硬さを監視するセンサーを配置し、それを必要な硬さと比較することで行われます。ボトルが必要なほど硬くない場合、システムは出力データを使用してプロセスを修正し、必要なボトルの硬さを実現できます。
一般的な産業オートメーションおよび制御アプリケーションにはどのようなものがありますか？
1. スマート工場と製造
組み込みシステムは、コンポーネントや製品の製造プロセスで使用されるシステムを制御し、工場機械や設備を管理するために、製造施設に展開されることがよくあります。オートメーションは、製造業者が、製造される製品やコンポーネントの理想的な寸法や仕様からの逸脱をできるだけ少なくして製品を製造できるため、普及しました。
オートメーションに使用される組み込みシステムは、人間が機能するのと同じように機能します。製造工場に展開されたさまざまなセンサーから入力を受け取り、その入力を使用して生産プロセスを微調整します。センサーは、熱、湿度、圧力、光、その他多くの種類の感覚データを含むデータを取得できます。その後、データはローカルエッジ組み込みシステムによって測定、分析、集計されます。分析されたデータは、プロセスの効率と有効性をさらに向上させるために使用でき、クラウドに送信できるため、組織は製造作業をリモートで監視および制御できます。
2. 農業オートメーションと灌漑
組み込みシステムは、農業の自動化と灌漑に使用されています。つまり、組み込みコンピューターシステムは、温度センサー、湿度センサー、土壌水分センサーなど、さまざまなセンサーから情報を収集するために使用されます。組み込みシステムがセンサーからの情報を取得すると、可能な限り最高の作物成長を達成し、最高の収量につながるように、植物に最適な灌漑方法を決定できます。たとえば、センサーが作物の特定のセクションの土壌が乾燥しすぎていることを検出した場合、システムは選択的にスプリンクラーをオンにして、最高の作物成長のために目的の土壌水分を実現できます。
Credit (Diplomatist)
スマート農業と農業は、農業のやり方を変えつつあります。かつて人間によって制御されていた多くの活動は、センサー組み込みコンピューティングシステムのネットワークを介して自動化されており、光、土壌水分レベル、植物の成長などのパラメーターは、センサーとカメラを介して24時間監視され、情報が高速有線または無線接続を介して共有されます。したがって、組み込みシステムは、植物の健康状態をローカルとリモートの両方で監視するために使用でき、その情報は、可能な限り最高の作物収量を達成するために栽培プロセスを微調整するために使用できます。
3. 地上および地下採掘
堅牢な組み込みシステムは、地上および地下採掘にも使用されます。組み込みシステムは、採掘のさまざまな側面を自動化するために使用されています。たとえば、ロボット工学と車両にインテリジェンスをもたらし、それらを遠隔操作できるようにすることで、地下採掘作業における危険から人間を遠ざけるために使用されています。代わりに、オペレーターは制御室に配置され、採掘機械、車両、およびその他の無人採掘設備を遠隔操作します。さらに、車両に組み込みシステムが搭載され、車両のセンサーやカメラからのさまざまなデータがオペレーターに提供され、車両の遠隔制御を可能にします。これらすべては、車両に組み込まれたIoTゲートウェイがなければ不可能であり、車両やその他の採掘設備に設置されたセンサーやカメラから収集されたデータを中継し、採掘者が車両の周囲を確認できるだけでなく、遠隔で制御することも可能にします。
さらに、組み込みシステムは、マッピング、ジオタグ付け、データ収集、資産管理、コンプライアンス、およびレポート作成に使用されます。通常の民生用デスクトップPCは、家庭やオフィスで机の上で使用するために作られているため、そのようなアプリケーションには適していません。ガス、湿度、ほこり、汚れ、極端な温度、衝撃、振動にさらされる地下での展開を想定していません。堅牢な組み込みシステムが展開されているのは、通常のPCの誤動作に伴うダウンタイムを削減し、生産性を向上させ、地上および地下採掘オペレーターに数百万ドルの逸失利益をもたらす可能性のある有害なダウンタイムを削減するためです。
4. 石油・ガス生産
堅牢な組み込みシステムは、石油・ガス精製施設で現場に配備された様々な機械を管理・制御するために使用されることがよくあります。石油・ガス分野に配備される組み込みシステムは、掘削装置、バルブ、その他石油の抽出と精製に関わる電気機器など、重要な運用機能を制御するために使用されるため、高い信頼性と堅牢性を備えている必要があります。
管理と制御に加えて、組み込みシステムは現場に配備された様々な機械や装置からデータを収集するために使用されます。その後、組み込みシステムは、オンボードのWi-Fiや携帯電話インターネット接続を介してインターネットに接続し、リモート監視と制御のためにデータをクラウドにオフロードします。これにより、石油・ガス田のオペレーターはリアルタイムデータにアクセスでき、リアルタイムの意思決定が可能になり、石油・ガス生産のパフォーマンス向上と運用安全性の向上につながります。
さらに、組み込みPCによって収集されたデータは、石油・ガス生産施設が予知保全を実施することを可能にします。つまり、組み込みシステムは収集された情報を使用して、コンポーネントや機械がいつ故障するかを予測し、オペレーターに、通常の生産時間中に故障する前に機械や設備の保守または検査を行うよう促すことができます。したがって、予知保全は有害なダウンタイムを削減し、組織が通常の稼働時間中に機械が故障する前に保守を実行できるようにします。
結論
全体として、オートメーション産業向けの組み込みシステムは、組織が常に増大する競争に遅れずについていくために不可欠です。組み込みシステムは、組織がより高い運用効率を達成することを可能にし、より優れた製品をより速いペースで生産することにつながります。Premioは30年以上にわたり、オートメーションと制御のための組み込みシステムを製造しており、企業や組織がインダストリー4.0の増大する要求に応えることを可能にする製品を提供しています。Premioは、困難な環境下で最高レベルの性能を発揮するように設計された、超信頼性と耐久性のある組み込みシステムを提供しています。産業オートメーションと制御のための組み込みシステムの選択にお困りの場合は、当社の組み込みコンピューティングの専門家にご連絡いただければ、お客様の特定の要件を満たすソリューションの選択をお手伝いいたします。
