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OPC UA Safetyの概説
ワンソースでの安全コンセプト
製造現場では1300万台以上のPROFIsafeデバイスが稼働しており、その数は増加傾向に
あります。PROFIsafeは安全コントローラと現場の安全デバイス(緊急停止ボタン、ライトカーテン、
その他安全対応デバイス)との機能安全通信を実行します。
安全コントローラ - コントローラ - 通信
コントローラ間の標準な安全通信は存在しませんでした。インダストリー4.0では異なるベンダーの
コントローラ間の通信は重要な要素となっています。このような状況から安全に関するデータも
異なるベンダーのコントローラ間で送受信されることが要求されます。
安全通信の為の証明された技術
OPC UA パート15:
コントローラ間の安全通信が可能になりました。OPC協議会とPIで共同で定義した仕様書を
作成しました。OPC UAは装置間通信では最も重要なスタンダードとなっています。
PIは機能安全の分野で長年の経験を持ちPROFIsafeはOPC UAパート15を保証します。
安全はIEC61784-3標準(フィールドバスの機能安全)の全要求項目に対応します。
安全のメカニズムと多くの特長がPROFIsafeから採用されています。
OPC UA SafetyはPROFIsafeではできなかった機能を提案します。
最大ユーザーデータ長が1500バイト、ネットワークトポロジー(スター、ライン、グリッド等)、
装置管理をシンプルにする階層的な安全ID、接続相手変更時のダイナミック接続等に対応します。
モジュラー装置、AGV、可動ロボット、ツールチェンジャー等の用途に効果的な機能です。
通信相手の変更
現在の全ての機能安全プロトコルでは対応できないことです。
新たに可動ロボットを追加する時に既に設置されている全装置の再パラメータ設定が不要になります。
OPC UA Safetyの詳細
OPC UA SafetyはFai-Safe通信を実現
モジュラー化と相互運用は現代に於ける工場で益々重要な役割となっています。これらは
インダストリー4.0でのコアな要求項目でもあります。PIは装置間通信でオープン、クロスベンダー、
スタンダードな通信として初期の段階からOPC UAを採用してきました。OPC UAは装置内で使用される
フィールドバスに関係無く装置間のベンダー相互の通信を実現します。
しかしOPC UAはPROFIsafeのような安全データの転送はできませんでした。
異なるベンダーからのコントローラが関わる安全機能は従来の直接配線または特殊なカプラーを使用
しなければなりませんでした。
OPC UA パート15
コントローラ間のダイレクトな安全通信が可能になりました。
OPCファンデーションとPIとの共同で定義された仕様です。
OPC UAは既に装置間通信では最も重要なスタンダードです。
PIは機能安全通信の分野では長年の経験を持ちます。PROFIsafeはOPC UAパート15を
保証します。安全通信はIEC61783-3(フィールドバスの機能安全)の全要求を満たさなければ
なりません。安全メカニズムと多くの特長がPROFIsafeから採用されています。
特にOPC UAはPROFIsafeの証明された"ブラックチャンネル"を使用しています。
OPC UA Safetyは通信レイヤの上位の安全レイヤで必須の安全機能が実装されています。
PROFIsafeのアドバンテージ - 同期クロックから独立。制限の無いネットワークターミナルと
ネットワークデバイス。制限の無い通信レート。
OPC UA SafetyはPROFIsafeではできなかった機能も提供します。様々な構成のユーザーデータ、
1500バイトのデータ長、様々なネットワントポロジー(スター、ライン、グリッド等)に対応、
装置の管理をシンプルにする階層的な安全ID、通信相手変更でのダイナミック接続と設定等に
対応します。
最期の特長は特に新しく以前は対応できなかった機能です。静的、ユニークなコード名はそれぞれの
セーフティコネクションにアサインされていました。 正しい送信側からのデータかを送受信側それぞれが
確認していました。例えば可動ロボットが装置から装置に移動する場合、移動先での接続は
複雑でした。新たなステーションが追加されることになり再パラメータが必要です。
これには多くの工数がかかってしまいます。
インダストリー4.0では人を介さずに安全機能が再コンフィギュレーションされることが要求されます。
OPC UAの安全ソリューションはID照合でコード名を使用せず再コンフィギュレーションができます。
複数のサブスクライバが同じデータソースに交互にアクセスできます。サブスクライバは
データベースを知らずにアクセスできます。可動ロボット等は装置に柔軟に追加できます。
展望
次のステップも計画されています。テスト手順が定義されたテスト仕様書を作成しています。
自動テストのソフトウェアツールも開発されます。PROFIsafeと同様な認証テストの確立に
必須なツールとなります。OPC UA Safetyが実装された製品の安全認証を迅速且、簡単に
実施できます。OPC UA Safetyの新たな特長をデモする為にケーススタディも構築されます。
装置の安全アドレスの管理もシンプルにできます。ランタイム異なる装置、ロボットと同じ接続も
可能です。更にPub/sub用のOPC UAマッパーが高速応答要求での安全機能実装の為に
規定されています。
OPC UA Safetyのユースケース
機能安全コントローラ コントローラ通信
OPC UAは異なるベンダーのコントローラ間の機能安全通信を可能にします。
典型的な使用例:
モジュラー装置の緊急停止
マシーンツールのロード、アンロード
可動装置の安全の組合せ(クレーン、トロリー)
インフラ分配施設(水道、汚水処理)
OPC UAはインダストリー4.0での柔軟性に関わる追加要求へのソリューションとなります。
従来のコード名の代わりに装置毎のID割付を使用することにより通信が確立できます。
シナリオ例：
可動ロボットと装置間の機能安全通信
可動ロボットが規定された時間に装置と正確に通信ができること。
