現在私たちが知っている産業オートメーションは、何十年にもわたって影響を与えてきた大きな動きの現代的な反復です。プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) は、当時産業オートメーション システムを制御していた従来の有線リレー システムの代替として1968年に開発されました。PLCの柔軟性により、工場の組立ライン、遊園地、発電の信頼性における機械の制御など、一般的な産業用電気機械プロセスの自動化が可能になりました。
制御レベル
産業オートメーションの動きが進むにつれ、エンジニアはシステムの計算能力を高める多様な方法を見つけ、設計においてよりインテリジェントな動作を可能にしています。現代のPLC設計の中心にあるのは、InfineonのXMC 32ビットMCUファミリです。このスケーラブルなファミリは、経済的なパッケージで柔軟なデジタルおよびアナログのミックス信号周辺機器と優れたリアルタイム パフォーマンスを備えています。XMCソリューションは、32ビットARMコアと特定のアプリケーションを対象とした高度な周辺機器を組み合わせたものです。Infineonは、最先端の組み込みフラッシュ プロセスと大容量のウェハ タブを組み込むことで、顧客の厳しいコスト目標を達成しながら高性能な製品を提供します。
エンジニアは現在、システム内の通信オプションの拡張に重点を置くことで、従来の制御システムを超えた革新に取り組んでいます。よりコンパクトでシンプルなソリューションによる高速ネットワーク プロトコルは、すでに産業用ネットワークに浸透しつつあります。Infineonはすでに、ASICや外部メモリなしでEtherCATネットワークに簡単に接続できるEtherCAT周辺機器を備えた初のフラッシュ ベースMCUを提供しています。 イーサキャット® 高いデータ整合性、セキュリティ、同期性が求められる物理プロセスの制御や調整などの自動化アプリケーションに、イーサネットPHYとケーブルを効率的に使用します。XMC MCUのMCANペリフェラルを使用すると、最大6つのCANネットワークに接続できます。XMC4800は、EtherCAT、CAN、USB OTG、イーサネット、SPI、I2C、I2S、UART (RS232やRS485など)、LINをサポートしており、産業用I/Oおよび制御に最適です。
高度なデータ整合性、セキュリティ、同期性が求められる現代の産業オートメーションでは、制御にはさまざまな形式が採用されています。
設計管理における柔軟性
制御の柔軟性を可能にすることは、PLC設計の最前線にあります。XMC1400、XMC4300、またはXMC4800をさまざまなI/Oモジュールのコアとして使用すると、モジュール間の設計の再利用と共通化が可能になります。一貫したアーキテクチャ全体でコードを再利用できるため、開発時間と信頼性が向上します。
同時に、デザイナーは可能な限り制御したいと考えています。「インフィニオンのソリューションにより、最大8つの個別に制御されるチャネルをホストするコンパクトな保護された電源スイッチが可能になります。これらは誘導性、容量性、または抵抗性の負荷用に設計されているため、エンジニアは特定の負荷タイプについて心配する必要がなくなりました。抵抗型はヒーターに、誘導型はモーターや変圧器に、容量型はフラッシュバルブや除細動器などの用途に使用されます。アプリケーションに関係なく、これらのソリューションの多くには、過負荷、短絡、逆極性、接地喪失などのエッジケースの状況からシステムが生き残るための保護機能が組み込まれています。エッジケースの状況は、ネットワーク設計に悪影響を及ぼす可能性があります。」– Karthi Gopalan、Infineon Technologies
関連部品: ITS42008-SB/D、ITS4200S-ME-O
フィールドレベル
現場レベルの産業オートメーション システムは、自己保存、自己評価、相互通信に依存しています。高品質のセンサー コンポーネントは現場レベルの作業に不可欠であり、産業オートメーションは進行中のセンサー革命から大きな恩恵を受けています。InfineonのTLI/TLV496xやTLE5012Bなどのホール効果センサーや角度センサー、およびTLV/TLI493D-x1B6などの3Dセンサーは、厳密なトルクと速度の制御を可能にするとともに、一般的な位置情報も提供します。現代のシステムでは、ブラシレスDCモーターがますます多く使用されています。これは、ブラシレスDCモーターが効率、信頼性、電力密度に優れているためです。しかし、ブラシレスDCモーターでは、システムの状態、安全性、最も効率的な制御方式を評価するために重要な現在の位置を特定することが難しくなります。ソリューションに角度センサー、特に漂遊磁場に対する耐性を備えたセンサーや統合キャリブレーションを備えたセンサーを追加すると、全体的な設計にさらに多くの情報を組み込むことが容易になり、効率と信頼性が向上します。
「ポテンショメータや光学ソリューションを使用した従来のアナログ測定は、寿命が限られており、フォームファクタが大きく、高価になることがよくあります。TLV493D-A1B6は、低消費電力と組み合わせた正確な3D測定を必要とするアプリケーション向けに、高性能、低コスト、非接触の代替手段を提供します。この新しい3D磁気センサー ラインは、小型の6ピン パッケージで、3つの軸すべてに沿った3次元の直線および回転の動きを確実に測定します。3Dセンサーの使用により、時間の経過とともにシステムに損傷を与える可能性のある異常な動きや振動を検出するオプションも開かれ、メンテナンスと障害の回避に役立ちます。」– Karthi Gopalan、Infineon Technologies
Infineonのモーター制御ソリューションは、少ないリソースでより多くの成果を実現します。特に、NovalithIC™ ファミリを使用すると、エンジニアは高出力機能を備えたモーター制御の非常にコンパクトなソリューションを作成できます。NovalithIC™ は、過電圧/低電圧、過熱、過電流保護機能に加え、組み込みのアナログ電流センスおよびステータス フラグ診断機能も備えており、6mOhmまでの低パス抵抗と最大68 Aの高電流機能を備え、小型パッケージで高電流モーター ドライブ機能を実現します。
関連部品：NovalithIC™、IFX9201、TLV493D-A1B6
NovalithIC™ のスマート制御入力により、マイクロコントローラは特定のアプリケーションに合わせてモーターを調整しながら、発生する可能性のある問題を監視できます。このソリューションは、現代の産業オートメーションの特徴であるパワーとインテリジェンスを備えています。ソリューションは、小型フォームファクターでの高性能を超える必要があり、システムはスマートに動作する必要があります。Infineonは、NovalithIC™ とともに、ゲート ドライバ、ブートストラップ、スイッチ コンポーネントを1つのパッケージに統合し、短絡、電流検知、過熱保護を提供するインテリジェント パワー モジュールのラインを提供しています。こうしたタイプの自己診断ソリューションはUL認定を受けており、モーター制御と電力スイッチングにおける産業オートメーションの革新の次の波において不可欠なコンポーネントの1つとなることが期待されています。
モーター システム設計では簡素化が重要であり、信頼性が向上し、市場投入までの時間が短縮されます。パワー モジュール (IPM) およびiMotion™ ファミリは、電力密度の向上、システムの堅牢性と信頼性の強化を実現することで、システム設計者がシステムのパフォーマンスとエネルギー効率を向上できるように開発されています。コンパクトで柔軟な評価システムは、20W ～ 300Wの範囲の3相モーター ドライブ用のスケーラブルな設計プラットフォームを提供します。センサー付きまたはセンサーなしで利用可能なコントローラーと電源ボードが含まれています。このキットを使用すると、わずか数ステップで1時間以内に完全に機能するモーター システムを設計できます。カードをPC、モーター、グリッドに接続し、ソフトウェアをダウンロードしてインストールし、パラメータ化するだけです。
セキュリティと保護
産業オートメーションの進歩は急速に進み、革新性が実証されたため、その応用は現在、現代社会の多くの基本要素を支えています。実際、製造や発電から浄化や濾過システムまで、現代社会を「近代的」にするソリューションの多くは、産業オートメーションの進歩によって現在の形で存在しています。残念ながら、イノベーションはセキュリティを上回っています。産業オートメーションは、歴史的に分離されており、デジタル セキュリティが優先されることもほとんどなかったアプリケーションと深く絡み合っています。システムのデフォルト パスワードが変更されたことを確認するといった単純なプロトコルでも、場合によっては保証されないことがあります。
かつては分離されていた産業オートメーション システムがオンラインになり、接続可能になると、より多くの危険にもさらされることになります。脅威は、急速に変化するこの環境を利用するために進化してきました。StuxnetウイルスやFlameウイルスは、システム全体を乗っ取ることができる高度な攻撃プログラムの例であり、場合によってはこの種の敵対的なマルウェアが国家によって支援されているという証拠があります。スタックスネットウイルスは、イランのナタンズにあるウラン濃縮施設のPLCシステムを妨害し、技術者から身を隠しながら遠心分離機を破壊するほどの破壊力を持っていた点で、特に効果的かつ破壊的であった。それ以来、Stuxnetは膨大な割合のシステムに感染し、産業施設のセキュリティ全般がいかに脆弱であるかを浮き彫りにしました。
最近、メーカーはセキュリティホールを塞ぐために介入するようになりました。オプティガ™ InfineonのTRUST Pは、ユーザーがメッセージを読み込む前に、メッセージが安全であり、既知の送信者からのものであることを確認するために固有の認証を必要とするソリューションの1つです。オプティガ™ ソリューションは、悪意のあるコードの変更を防ぐための安全な更新のメカニズムを提供し、ハッカーがコードの他の領域を変更できるようにするバッファ オーバーフロー攻撃を防ぐためのメモリ整合性チェックを備えています。これらのソリューションには保存されたデータを暗号化する機能があるため、システム管理者は機密情報や構成コードが悪意のある人物の手に渡らないように保護できます。
オプティガ™ InfineonのTPMは、あらゆるレベルでセキュリティを提供する多面的なソリューションです。
産業オートメーションは、今日のエレクトロニクス分野で最も急速に成長している分野の1つですが、産業オートメーション アプリケーションにおけるイノベーションは目新しいものではありません。エンジニアは何十年にもわたって、多用途の産業オートメーション ソリューションを開発してきました。最近では、より効果的なソリューションを単純に作成することから、インテリジェントなソリューションの開発に重点が移っています。インフィニオンは、強力かつコンパクトでありながら、接続性とセキュリティも備えたソリューションにより、システムのあらゆるポイントで産業オートメーションのインテリジェンスを向上させるという課題に取り組み続けています。
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