Maxim、PLCでIndustry 4.0を可能にするIO-Link用ICを製品化

図1　Industry 4.0に適したPLC用のIO-Linkボード　出典：Maxim Integrated

Maximはこれまでも、大きなPLC（Programmable Logic Controller）ボックスを小型にするための集積化に力を入れてきた。これまでのIndustry 3.0では、PLCをプログラムすることで機械のシーケンスを制御しプログラム通りに機械を動かしてきた。Industry 4.0では、PLCがもっと賢くなる。PLCにセンサを接続することによって、センサ情報によってPLCを賢く自律的に制御できるようになる。しかし、やたらとセンサを多数つけると配線のお化けになってしまう。そこでセンサからのデータをいったんまとめるIO-Linkハブにおいて、センサを例えば8個単位でまとめると配線をすっきり簡潔につなぐことができる。IO-Linkは出力となるアクチュエータにもつなげることができるため、PLCの入出力端子をIO-Linkで統一すれば、PLCコントローラはすっきりした形でまとめられる。

つまり、Industry 4.0で求められるPLCは、単なるシーケンサから、賢いコントローラである。このため、賢いセンサ、賢いアクチュエータ、ソフトウエアで構成を変えられるIO、高い診断能力が必要となる。IOには温度センサや加速度センサなどの入力だけではなく、モータを駆動する出力も付けるとなると、IO-Linkボードは小型にする必要があった。そして、機械に取り付けたセンサからの情報によって、故障しやすさを先んじて発見し、故障しそうなカ所を予め稼働しない時に修理しておけば、機械のダウンタイムは実質的にゼロになる。

そこで、Maximは、ICの高集積化によってIO-Linkボードを提案した。ここにソフトウエアで構成を変えられるアナログIOとなるMAX22000（図2）と、通信機能を設けたIO-LinkトランシーバチップMAX22515を搭載する。この2種類の新製品を開発することで、小型のIO-Linkボードを提案できた。

図2　MAX22000のブロック図　出典：Maxim Integrated

この内、MAX22000は、6つのアナログ入力と1つのアナログ出力を持っており、アナログ入力端子は24ビットのΔΣA-Dコンバータでデジタル信号に変え、ホストプロセッサへ送られる他、ホストから送られてきたデジタルデータ信号は18ビットのD-Aコンバータでアナログに変えて出力される。入出力とも、ソフトウエアで電圧と電流を設定することができる。PGA（プログラマブル利得アンプ）の入力電圧範囲は5種類で、±25V、±2.5V、±500mV、±250mV、±125mV、となっており、出力電流範囲は、±25mAと±2.5mAの2種類。

Maximが力を入れるIO-Linkボードで使われたソフトウエアで構成を変えられるIO向けのアナログチップは、PLCメインボードにも搭載することができ、工業用とビルオートメーションの応用を提案している。

また、Maximは今回、ヘルスケア向けのICも発表しているが、ICの発表というより、それらを搭載した腕時計型リファレンスデザイン「MAXREFDES104#」で、血中酸素飽和度(SpO2)と心電図、心拍数、体温、活動データを測定する。