APDahlen Applications Engineer
Schneider ElectricのTMH2GDBは、Modicon M221シリーズのNano PLC用のヒューマンマシンインタフェース（HMI）です。サイズが80 mm x 126 mm（3.2 インチ x 5 インチ）と小さく、240 x 160 ピクセルのグラフィックディスプレイを備えています。他のパネルマウント型産業用スイッチやインジケータと同様に、22mmの穴を介して制御パネルに取り付けます。RJ-45接続の従来のイーサネットケーブルを使用して、M221 PLCの「シリアル」ポートに接続します。図1には、PLC側の赤い接続ケーブルが示されています。
デモンストレーション用に、TMH2GDBグラフィカルディスプレイ、TM221CE24T Nano PLCC、およびXPSBAC14APを19インチラックマウントのトレーナに取り付けました。その結果、システムはコンパクトになり、便利なデスクトップトレーナになりました。HMIが目の高さにあるため、コード開発には非常に快適です。
図1： 19インチトレーナに設置されたTMH2GDB HMIとSchneider ElectricのM221 PLC、安全リレー、逆回転制御モータスタータの画像
HMIはPLCのメモリロケーションで動作します
SchneiderのModicon M221 Nano PLCファミリは、メモリタイプごとにあらかじめ割り当てられたロケーションを持つフラットなメモリ空間を特長としています。たとえば、出力は%Q、入力は%I、ビットメモリロケーションは%Mで始まります。
TMH2GDB HMIはPLCと深く統合されており、PLCのメモリと直接やり取りします。例えば、図2は、ポテンショメータ電圧を表示するように構成されたTMH2GDB HMIのVU（Volume Unit）メータの画面を示します。この例では、ディスプレイはPLCメモリロケーション%IW0.0から読み取るように構成されています。
図2： アナログ入力0に接続されたポテンショメータの、スケーリングされていない値を示すTMH2GDBのVU表示の画面
図3： HMIの「VUメータ 」の1つをリンクして、メモリロケーション%IW0.0を読み取り、0～1000のスケールで表示します。
フラットメモリ空間の利点
グローバル変数は常に論争の的となってきました。その理由は、不適切な使い方をすると、時間のかかるトラブルシューティングにつながるからです。一方、すべての変数がグローバルであれば誤解は生じません。SchneiderはまさにそのことをModicon M221シリーズで実現しました。すべての変数は、タイプごとに専用の場所にあらかじめ割り当てられています。例えば、ファンクションボタンは、メモリロケーションを直接設定またはクリアするように構成できます。例えば、ユーザーがF1を押すと、図4に示すようにメモリロケーション変数%M20を設定できます。
このフラットなメモリ空間により、TMH2GDBのプログラミングが大幅に簡素化されます。プログラマーのタスクは、HMIの機能をPLCメモリにリンクすることです。
図4： HMIのF1キーは、メモリロケーション変数%M20を設定するように構成されています。
ページ間を移動する
HMIは、階層的なメニュー駆動型のユーザーエクスペリエンス用に設計されています。デフォルトでは、図1と図5に示されているように、メニューページが開きます。ユーザーは、HMIの回転式セレクタとOK ボタンを使って移動します。プログラマーの視点からは、テキストはそれぞれのページに適合します。例えば、3番目のテキストオプション「Potentiometer」は、VU_Potというページにリンクされています。
デフォルトでは、HMIのホームボタンで最上位のメニューページに移動します。
図5： ページ間を移動するための設定。灰色のボックスは、HMI画面のプレビューを表示しています。
アラーム機能とストレージ
図6に示すアラームとアラーム履歴機能を考慮すると、HMIの真の実力が明らかになります。安全リレーの有効コマンドの喪失やモータスタータのトリップなど、複数の条件がアラーム履歴に送信される可能性があります。
ディスプレイの左上にアラームの文字が表示されます。そのアラームのソフトキーを押すと、アラームページに移動し、アクティブなアラームが目立つように表示されます。
履歴ソフトキーを押すと、図6に示すように、アラームがいつ設定され、いつ解除されたかを示すタイムスタンプ付きの履歴が表示されます。
私見ですが、これは技術者がシステムをスクロールして原因と結果を判断できるため、HMIの最高の機能であり、体系的なトラブルシューティングの重要な要素です。これは、ハードウェアを購入し、マシンをプログラミングする際の重要な決断要素です。
図6： TMH2GDBのアラーム履歴表示。システムは現在、07：43：11 に発生したアラーム状態にあります。
技術的なヒント： 図1に示すように、トレーナには非常停止の押ボタンを監視し、停電時の予期せぬ起動を防止するための赤色の安全リレーが搭載されています。このリレーはモータスタータを無効にしますが、 PLCは無効にしないように配線されています。この「PLC の動作状態」は、トラブルシューティングやHMIを介した各種アラームの表示において重要なポイントです。
PLCはまだ制御パネルのインジケータ出力を制御していることに注意してください。モータコントローラなどの出力を無効にすることもできます。しかし、安全リレーはPLCとは無関係に動作し、安全に重要な出力さえも直接無効にします。
おわりに
Schneider ElectricのTMH2GDB HMIは、Modicon M221 Nano PLCを補完する、使いやすい製品です。システムのフラットメモリ空間により、プログラマーが HMI機能とPLCメモリの関連付けをトップダウンで確立するため、実装が簡素化されます。
HMIのアラーム機能を必ず確認してください。システムの稼動停止時間のコストが高いことを考慮すると、最初のシステム障害が発生した時点で、このユニットの採算が取れるでしょう。
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著者について
Aaron Dahlen氏、LCDR USCG（退役）は、DigiKeyでアプリケーションエンジニアを務めています。彼は、技術者およびエンジニアとしての27年間の軍役を通じて構築されたユニークなエレクトロニクスおよびオートメーションのベースを持っており、これは12年間教壇に立ったことによってさらに強化されました（経験と知識の融合）。ミネソタ州立大学Mankato校でMSEEの学位を取得したDahlen氏は、ABET認定EEプログラムで教鞭をとり、EETプログラムのプログラムコーディネーターを務め、軍の電子技術者にコンポーネントレベルの修理を教えてきました。彼はミネソタ州北部の自宅に戻り、このような記事のリサーチや執筆を楽しんでいます。