新しいPLCが、複雑で重要な自動化プロセスの迅速な導入を支援

著者 Jeff Shepard（ジェフ・シェパード）氏

DigiKeyの北米担当編集者の提供

2025-05-14

高度な機能と、複雑で重要インフラや自動化プロセスを迅速に開発、導入できる柔軟性を兼ね備えた、新しいプログラマブルロジックコントローラ（PLC）が発売されました。

これは、再生可能エネルギーやマイクログリッドの制御から、インダストリ4.0産業用モノのインターネット（IIoT）の変革（小規模工場を含む）、石油、ガス、機械設計、ボトル詰め、梱包、繊維製品、および同様のアプリケーションで見られるプロセス機器の自動化まで、多様なアプリケーションにとって重要な進歩です。

最適なソリューションを提供するためには、最新のテクノロジーが必要です。これらのPLCは、最も厳しい自動化要件を処理するデュアルコア64ビットプロセッサを搭載しています。Linuxオペレーティングシステムは利点であり、コードはIEC 61131-3準拠システムと互換性があり、移植可能です。ウェブベースの管理システムにより、設定が簡素化されています。

さらに、通信インターフェースの選択、複数のフィールドバスプロトコルのサポート、IIoTコネクティビティ、クラウドコネクティビティ、エネルギー管理ソフトウェア、および多様な開発、統合シナリオに対応するために必要な柔軟性を提供する包括的なセキュリティツールも必要となります。

PFC300のご紹介

Wagoは、複雑で重要な自動化プロセスの迅速な導入を支援するPFC300 PLCを発表しました。ここでは、まずPFC300の機能と利点について詳しく説明し、最後にスマートファクトリやマイクログリッドへの導入例を紹介します。

PFC300のモジュラー設計は、複雑で重要なインダストリ4.0ファクトリ、マイクログリッド、ビルオートメーションにおける変化するニーズや将来の要件に迅速に対応することができます。特定の自動化要件に対応するため、さまざまなアナログ、デジタル、および特殊な入出力（I/O）モジュールを多種多様から選択可能です。システムは、I/Oモジュールの追加または削除により、複雑さをスケールアップまたはスケールダウン可能です。

これらのPLCは環境耐性に優れ、過酷な環境にも設置可能です。動作温度範囲は-25°Cから+60°C、相対湿度（RH、結露なきこと）95%まで対応し、IEC 61131-2に準拠した汚染度2等級を取得しています。

IEC 60068-2-6に準拠した耐振動性4g、IEC 60068-2-27に準拠した耐衝撃性15gを備えています。電磁両立性（EMC）性能には、EN 61000-6-2に準拠した耐性とEN 61000-6-3に準拠したエミッションを含みます。IEC 60068-2-42および60068-2-43に準拠した汚染物質への暴露に耐えることができます。

モジュール式で拡張性に優れ、耐環境性に優れたWago PFC300の画像 図1：PFC300はモジュール式で拡張性があり、耐環境性に優れています。（画像提供：Wago）

フィールドバスおよびエッジコネクティビティ

PFC300がサポートする幅広いフィールドバス、EtherNetプロトコル、およびテレコントロールプロトコルは、重要で複雑な自動化プロセスの制御ネットワークを構築する際のタスクを簡素化します。

統合フィールドバスには、Modbus TCPマスタ/スレーブ、Modbus（UDP）、Modbus （RTU）、EtherNet/IPアダプタ（スレーブ）、EtherNet/IPスキャナ、EtherCATマスター、PROFINETコントローラ（制限付き）、OPC UAサーバ/クライアント、OPC UA Pub/Sub（インストール可能）があります。

また、重要インフラのSCADAシステムに使用されるDNP3、変電所の自動化に使用されるIEC 60870やIEC 61850、ビルオートメーションに広く使用されるBACnetなどの遠隔制御プロトコルをライセンスするオプションもあります。

フロントパネルのD-sub9ピンRS485コネクタは、CANopen、Modbus RTU、その他のシリアル通信プロトコルに使用されます。サービスインターフェースの後ろにあるUSB-Cコネクタにより、プログラミング、設定、ファームウェアのアップデートのためのダイレクトアクセスが可能です。2つのRJ-45ギガビットEthernetポートと統合スイッチは、ライントポロジ配線をサポートします。

PFC300のフロントパネルには、通信インターフェースとUSB-Cコネクタへのアクセスに加えて、セキュアデータ（SD）カード用アクセスポート、ステータスランプ、電源コネクタが備えられています（図2）。

図2：PFC300のフロントパネルには、通信インターフェース、ステータスインジケータ、電源接続などのアクセスポイントがあります。（画像提供：Wago）

クラウドへのアクセス

複雑な重要インフラや自動化プロセスを設計、導入する際にクラウド接続が必要になります。PFC300は、MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）プロトコルを活用し、安全で効率的なクラウド接続を実現します。

また、Microsoft Azure、Amazon Web Services（AWS）、IBMクラウド、SAPクラウド、Wagoクラウドなど、さまざまなクラウドサービスの利用も可能です。Wagoクラウドは、マシンデータを管理し、トレンドやグラフィックを視覚化するためのシンプルで直感的なソリューションを大規模なプログラミングのサポートなしで提供します。

データ転送はトランスポートレイヤセキュリティ（TLS）を使用して暗号化され、クラウド接続データはWagoのウェブベース管理（WBM）システムを使用して設定できます。WBMを使用するとユーザーは、ウェブブラウザのインターフェースを介してPFC300とリモートI/Oモジュールの監視、設定、制御することができ、ローカルにソフトウェアをインストールすることなく、簡単にアクセス、管理することができます。WBMでは、どのデータをクラウドに転送し、どのデータをローカルで処理するかを選択できます。

クラウド接続をさらに容易にするため、WagoのライブラリはIEC 61131-3およびe! COCKPITをベースにしたCODESYS 2.3で使用できます。e! COCKPITは、ハードウェアの設定やプログラミングからシミュレーション、可視化、試運転まで、すべての自動化作業をサポートするWagoの統合開発環境であり、PFC300のようなWagoのPLCでの使用に最適化されています。

標準化が開発を加速

PFC300用のソフトウェア開発には、いくつかの方法があります。これらの言語には、システム統合用のCやC++のような高級プログラミング言語があり、構造化テキスト（ST）、ファンクションブロックダイアグラム（FBD）、ラダーダイアグラム（LD）、インストラクションリスト（IL）、シーケンシャルファンクションチャート（SFC）、ファンクションチャート（CFC）を含む標準的なIEC 61131-3制御プログラミング言語をサポートするCODESYS V3.5プラットフォームがあります。

新しいPFC300を含むPFCファミリのコントローラのWagoオペレーティングシステム（OS）は、リアルタイムLinuxをベースとしており、柔軟で強力な自動化ソリューションを可能にします。CおよびC++のサポートに加え、Linuxがサポートするあらゆる言語でプログラムを作成し、コントローラ上で直接実行することができます。

標準的なIEC 61131-3プログラミング言語をすべてサポートするCODESYSソフトウェアは、Webビジュアライゼーションの作成も可能で、機械オペレータやメンテナンス担当者は、タブレットコンピュータやPCのウェブブラウザから機械にアクセスすることができます。

拡張可能なストレージ

PFC300には、プッシュ-プッシュ機構と密閉可能なカバーを備えたメモリーカードスロットも搭載されています。SD、SDHC、SDXCフォーマットに対応しています（すべての動作保証はWagoメモリーカードでのみ適用）。カードは汎用性があり、次のような使い方ができます。

一般データ保存
PFC300の起動時に自動的にアップデートを開始する起動可能なSDカードを使用したファームウェアアップデート
ウェブ可視化アプリケーションで使用する大容量画像の保存
PLCの画像をバックアップして保存したり、デバイスファイルやパラメータをコントローラ間で転送して展開を高速化
FTPを使用してメモリーカードにリモートアクセス

重構成のセキュリティツール

複雑な重要インフラと自動化プロセスの展開には、最高レベルのセキュリティが必要です。PFC300コントローラは、必要なセキュリティツールを何重にも提供します。

トランスポート層セキュリティ（TLS）暗号化を使用して、データを保護する安全な通信のための仮想プライベートネットワーク（VPN）をサポートしています。統合されたファイアウォールにより、不正アクセスから保護します。

WBMはHTML5を使用して実装され、TLS 1.3によって保護されており、PFC300はSNMP v3、SFTP、FTPS、HTTPS、SSHなどのプロトコルをサポートしているため、安全にデータ交換を行うことができます。USB-Cポートにより、安全にアップデートすることができ、またフィールドバスプロトコルにより、接続されたデバイスと安全な通信を行うことができます。

インダストリ4.0とスマートファクトリ

PFC300 PLCにより、包括的なフィールドバス接続、リアルタイムデータ機能、IIoTとクラウドの統合が可能になり、柔軟な製造、最適化されたプロセス、予知保全を行うことができます。これらはインダストリ4.0におけるスマートファクトリの特徴です。複雑で重要な産業プロセスにおいて、自動化の島をなくし、エネルギー消費を最適化することができます。

PFC300 PLCはWago Energy Data Management（EDM）ソフトウェアと組み合わせることで、工場現場の個々のデバイスから、エッジで施設全体のデータをコンパイルし、より詳しい分析のためにクラウドにアップロードするまでのリソースの最適化とエネルギー監視を行うことができます（図3）。

EDMはリアルタイムの監視とエネルギー消費のフィードバックを行い、効率の最大化と積極的なメンテナンスをサポートします。
広範な統合と柔軟な通信オプションにより、デバイス間および工場ネットワーク全体のシームレスなデータ統合が可能になります。
可視化ツールにより、データに簡単にアクセスできるようになり、分析スピードが向上します。

インダストリ4.0オートメーションの図 図3：PFC300は、現場からクラウドまで、インダストリ4.0オートメーションに必要なすべての機能を備えています。（画像提供：Wago）

EDMはウェブベースのアプリケーションのため、ユーザーはプログラミングなしでエネルギー消費の詳細を監視、分析、報告できます。エネルギーメータやセンサと自動的にインターフェースし、将来の分析のためにデータを収集、編集、保存することができます。

データは、時系列または棒グラフのような線プロットとして表示でき、さまざまな分析ソフトウェアパッケージと互換性のあるカンマ区切り値（CSV）ファイルとしてエクスポートできます。EDMソフトウェアと、メータやセンサなどの関連ハードウェアコンポーネントは、モジュール式で拡張性があるため、産業施設内の装置やインフラの変更に迅速に対応できます。

EDMソフトウェアにより、設備エンジニアはエネルギー消費の改善や、省エネルギープログラムの実施における最も効果的な時期を決めることができます。また、エネルギー消費量の上限を設定し、その上限を超えた場合にアラートを送信することもできます。EDMソフトウェアから得られるデータは、複雑なインダストリ4.0施設やマイクログリッドのような重要インフラにおける全体的なエネルギー管理においてとても重要です。

マイクログリッドとエネルギー管理

マイクログリッドと総合的なエネルギー管理計画は、持続可能性を支えるためにますます重要になっています。PFC300 PLCは、ビルオートメーション、マイクログリッド変電所、エネルギーデータ管理、電気自動車充電用負荷管理、その他のグリーンエネルギーアプリケーションなど、重要なグリーンエネルギーインフラに適した強力なツールを提供します（図4）。

これらのPLCは、建物の暖房、換気、空調（HVAC）システムを制御し、地域のエネルギー生成、貯蔵、使用を監視することができます。
マイクログリッドを電力網に接続する変電所から、EV充電器や建物などの特定の負荷地点まで、マイクログリッド全体で利用可能なエネルギー資源を最適化するために、エネルギー消費パターンを記録し分析できます。

WagoのPFC300がサポートするマイクログリッドの図 図4：PFC300がサポートするマイクログリッドは、持続可能性とエネルギー安全保障を向上させることができます。（画像提供：Wago）

Wagoのアプリケーション負荷管理（ALM）ソフトウェアを使用することで、EV充電、太陽光発電などの再生可能エネルギー源、エネルギー貯蔵システム、および電力網を統合した動的負荷管理を実現できます。たとえば、ALMは、顧客の変電所のような電力網接続ポイントにおける総充電電力を調整し、負荷のピークと谷を緩和し、電力網の過負荷を防止できます。

このソフトウェアは、車両の台数、充電優先度、時間帯、利用可能な電力容量、その他の要因に基づいて、EV充電負荷を動的に分配することができます。ピーク時の電力料金時に、地域の発電や貯蔵リソースの使用を優先するように設定でき、高需要料金を削減することができます。

PFC300はエネルギー消費データの記録および分析が可能で、ウェブベースの管理システムとIIoT通信プロトコル対応により、エネルギー消費の可視化と現地および遠隔地からの監視が可能です。

まとめ

耐環境性に優れたPFC300は、複雑な重要インフラや自動化プロセスの開発および展開を迅速に行うためのあらゆる機能を備えています。モジュール式で拡張可能な設計により、さまざまなアプリケーションシナリオに対応する柔軟性を提供します。包括的で安全な通信オプションにより、現場からクラウドまでのコネクティビティをサポートします。