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OPCとは?製造業におけるOPCサーバの種類や用途、活用事例を解説


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OPCは、工場内の制御機器同士の相互接続を行うための共通規格ですが、近年重要性が高まっています。

日本サポートシステムでは、工場設備のメンテナンス・リプレースにご対応いたします。

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1.OPCとは?

1OPCとは

OPCとは、OLE for Process Control の略で、プロセス制御のためのデータ通信規格を定めたものです。OLE はさらにObject Linking and Embeddingの略で、WindowsOSの機能の一つである複数のアプリケーションが連携したりデータを相互にやり取りしたりするための機能を指しています。

語源から分かる通り、「複数のアプリにおけるプロセス制御のための規格」がOPCの本質です。製造現場では、「複数の装置やマシンの制御部」におけるプロセス制御のための規格と置き換えて問題ありません。

2OPCの意義

さて、OPCの定義は前項で説明しましたが、その意義はどこにあるのか、製造現場で具体的にどのように役立つのかという例を示します。

例えば、ある自動セルでは装置ABCが稼働しているとします。このセルでは、現在生産している品種の情報をやり取りする必要があります。この場合、

・品種情報のデータ形式
・通信形式

などの事前ルールをやり取りする装置間で決めておかねばなりません。

しかし、設備を構築するたびに使用する制御装置事にルールを定めるというのは、無駄ではないかということで、OPCのような規格が考え出されました。つまりデータをやり取りする時にはOPCでやり取りすることを決めておけば、別途仕様を考える必要がないということです。

日本では日本語が通じるので、コミュニケーションを取る際には日本語を話します。それと同じように、制御装置同士の会話(データのやり取り)はOPCが通じるということにすれば都合がいいということです。

OPCが近年重要性を増してきたのは、ロボットやPLCなどの自動化装置の進化で、製造現場の自動化と複雑化がますます進み、時には何千台もの装置が相互接続する必要性が高まってきたからです。
1台や2台であれば、必要に駆られる度に別途対応すればいいかもしれませんが、何千台ものシステムを相互接続するには、共通言語であるOPCが必須になったということです。

IoTの重要性が増したことで、装置間が以前より多くのデータをやり取りするようになったということも原因として挙げられます。

2.様々なOPC

前項で説明した通り、OPCは共通規格のことなので、それが直接的に生産性をアップさせるための要因となっているわけではありません。しかし、OPCを利用した工場ソリューションはいくつも提案されています。
順に紹介していきます。

1OPCサーバ

OPCサーバは、OPCで接続された装置群の中心に据えるサーバのことで、各装置をまとめる役割を果たします。具体的には、OPCサーバに接続している装置(OPCクライアント)同士はデータをやり取りする時には、まずOPCサーバに対してデータを送信します。

送信されたデータは「タグ」と呼ばれるOPCサーバ内のデータメモリに格納されます。タグのデータは必要に応じてデータが必要な装置に対して、OPCサーバが再送信します。OPCサーバは接続されたそれぞれの装置の橋渡し的な役割を行なっています。

このように、OPCサーバがあることで、何百台装置が接続されていようと各装置はOPCサーバとのやり取りだけを考えていればいいことになるので、手続きが単純になります。また、装置同士の無駄な通信も軽減されるので、ネットワーク全体の負荷軽減にもつながります。

これらの理由から、OPC通信を行う上でOPCサーバは必須の存在です。国内では、株式会社たけびしの「デバイスエクスプローラ」などが有名な製品です。

2OPC UA

OPC UAは、OPCの第2世代として、近年急ピッチで普及が進んでいる通信規格です。
元々OPCは、OLE Object Linking and Embedding)を元にしており、Windowsの規格だったのですが、製造現場へのパソコンの普及が進むにつれて、従来のOPC規格では要求を満たせなくなってきました。

Windowsパソコン以外のOSで動作させたい
・数値やbitだけではなく、構造化したデータなど複雑な情報のやり取りを行いたい
・通信を行う際のセキュリティを強固にしたい。

このような、要求を満たすために考案されたのが、OPCの第2世代規格である、OPC UAです。

OPC UAの台頭後、従来の意味合いでのOPCOPCクラシックと呼ばれ、OPC自体も、「OLE for Process Control」ではなくOpen Platform Communications」の頭文字を取った略語に変わりました。これは広義の意味でのOPCと捉えられるので、今後はOPCの意味合いはこちらにシフトしていくと予想されます。

3.OPCを使用した具体例

前項までは抽象的な全体論を説明してきたので、工場での具体的な使用例をいくつか示します。

1)自動セル制御への利用

最もポピュラーな使用方法で、セル全体の制御として利用する方法です。

一つの自動化設備には、様々な装置が使われており、各装置が品種情報などのデータのやり取りをする必要があります。例えばPLCですが、キーエンス製のものもあれば三菱電機製のものもあります。

様々なメーカの規格に合わせた通信方式をいちいち考えるのは大変です。そこで、OPCを利用した制御パソコンを1台設置すれば、異なる機械が同じ通信規格で通信することが出来るようになり、手続きが大幅に簡略化されます。

いろいろなメーカの装置を混合して使用している製造現場では、OPCによる管理を行うことで、安定した管理を実現できます。

2トレーサビリティへの利用

OPCを利用して、トレーサビリティへの利用が期待できます。

トレーサビリティは、製品の製造工程を記録しておいて、どの設備と工程を通過して生産されたのか、後々追えるようにする機能のことで、特に品質改善へ役立つとされています。ある不良が発見された際に、どの工程を通過したのかを追いかけることで、原因発見が容易になるからです。

OPCを利用すれば、トレーサビリティを取得するのは容易になります。

製造設備の装置は、運転を行うたびにOPCサーバに対して、生産している品種の情報と装置の機番、タイムスタンプを送信します。OPCサーバはこれらのデータをパソコン内で処理し、データベース化します。
こうすることで、任意のタイミングで、装置のシリアルナンバーからのトレーサビリティのデータを取得することができます。

製造現場では、多くのい装置が動いており、その全てのデータを取得するのは大変でしたが、OPCサーバを設置してデータ取得を行えば、比較的簡単に実現することができます。

3IoTへの利用

近年ワードを聞くことが多くなってきたIoTへの利用も考えられます。IoTは、「internet of things」が語源になっている通り、あらゆるモノがネットワークに接続している状態で生み出される付加価値のことです。

あらゆるものをネットワークに紐づけるというその特性から、IoTはどうしても通信量が多くなりがちです。そのため少しでも負荷を下げることが必要なのですが、OPCサーバで一元化された通信方式で各装置を接続することで、負荷が下がり工場内全ての装置でIoTを実現することが可能になります。

4.OPCに関するご相談は日本サポートシステム

今回はOPCについて、説明してきました。
OPCは大規模な設備や工場の構築では必須の共通言語となりつつあります。
これからの製造業に関わるのであれば、知識を仕入れておくことが必要になってくると予想されます。

もし設備のリプレースに伴いOPCを導入したい場合は、お気軽に日本サポートシステムへご連絡ください。

日本サポートシステムは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。
一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

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