オートメーションとFAの基礎入門：PLCとSCADAをまるごと解説

オートメーションとは自動化のことです。自動化とは機械装置が人間などの助けを必要とせず、動作することを言います。自動化するメリットとしては快適性の向上、作業の効率化、コスト削減、ヒューマンエラーの回避、品質の均一化などが挙げられます。自動ドア、自動車のオートマチックトランスミッション、自動販売機、オートフォーカスや全自動洗濯機など、身の回りにも多数の事例があります。

FA（ファクトリー　オートメーション）

工場における一連の製造工程を自動化することをFAと呼びます。従来人間の手で行われていた作業を産業用ロボットに置き換えることで（無人化）大量生産を実現しています。品質の安定化、コスト削減、安全性の向上など、多くのメリットがあります。

構成要素

FAを構成する要素としては、産業用ロボット、それらを制御する数値制御、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）などの制御装置、リモートI/Oや各種センサー、表示機などが挙げられます。

以下に代表的なFAネットワーク階層構成の図を紹介します。フィールドネットワークにはリアルタイム性と信頼性に優れた産業用イーサネット（CC-Link IE、PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT等）が主に使われます。

ERP(統合基幹業務システム)やEMS(製造実行システム)を用いた構成例となっていますが、ここではPLC、リモートI/O、SCADAについて個別に解説します。

PLC（制御の頭脳）

リレー回路の代わりとなる装置として開発された。工場以外にも身近な機械の制御に多く用いられている。一般的なPLCはラダー言語によりプログラミングされたソフトウエアで実行されることが多いが、近年ではIEC61131-3準拠のプログラミング言語で動作するものもあります。

また、これまでのような制御装置としての役割以外にIoTデバイスとの連携、設備の遠隔操作・監視なども可能となっています。今後、クラウドやAIとの統合など、さらなる進歩が期待されています。

リモートI/O（神経・信号の出入口）

遠隔の装置やセンサーからの信号をまとめ、PLCに送受信する装置。省配線やシステムの拡張に一役買っています。リモートI/Oには様々な通信方式・機能、構造の違いなど多彩な種類が存在します。

SCADA（監視・俯瞰の目）

Supervisory Control And Data Acquisitionの略。コンピュータやコントローラに遠方のセンサー等からの情報を集め、制御する。主に電力や空調の監視・制御を行うもの。ディスプレイにはプロセスデータが表示され、人によるオペレーションも行われる。

近年のPLCはオープンネットワークに対応したものも多く存在し、SCADAソフトウエアはPLCに統合される傾向にある。より標準的でオープンな方式に移行することによりインターネットとの接続による利用、遠隔操作なども可能となる。その結果、システムのセキュリティ問題が表面化することとなったため、適切な対策を施す必要がでてきています。