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ソフテックだより 第405号(2022年7月6日発行)
技術レポート

「三菱電機PLCでDBアクセス」

1. はじめに

私は主にPLCソフト開発に携わっている中堅社員です。
最近対応させていただいた仕事で、三菱電機IQ-Rシリーズの「MESインターフェースユニット(RD81MES96N)」(以下MES IFユニット)を使用して、PostgreSQLにDBアクセスする案件がありました。
本稿では、その際のMES IFユニット使用方法について紹介したいと思います。

ソフテックだより第43号「PLCの高機能化−PLCとデータベースの接続−」でも、PLCとDBの接続についての記載がございますので、そちらもご参考にしていただければ幸いです。

2. システム構成

PLCはフィールドネットワークで設備の各装置と通信し、装置の製造実績を収集、PostgreSQLへ登録します。
MES IFユニットは、制御システム(PLC)と、ITシステム(PostgreSQL)を連携する役割を担います。

システム構成
図1.  システム構成

MES IFユニットとPostgreSQLはEthernetで接続されます。
MES IFユニットからのDBアクセス方式は『直接DB接続』を採用しました。
(DBアクセス方式には他に『サービス経由接続』があり、『サービス経由接続』ではDBサーバーに接続サービスソフトをインストール必要があったため、システムシンプル化のために『直接DB接続』を採用しました。)

3. MES IFユニット立ち上げ

MES IFユニットは、「情報連携機能設定ツール」という専用設定ツールからパラメータ設定をするだけで、プログラムレスでDBアクセス(SQLコマンド発行)が可能です。

当該案件では、パラメータ設定する上での重要ポイントとして、
・500ms周期(設備タクト)で、全装置の製造実績をDB登録する
・MES IFユニット−PostgreSQL間に通信異常が発生した場合でも、抜け無くDB登録する
がありました。

上記を実現するために、動作検証を行い、その結果採用したパラメータ設定などについて、以下に記載していきます。

3-1. ファームウェアアップデート

パラメータ設定の前に、まずはファームウェアをアップデートしました。
MES IFユニット「RD81MES96N」は、発売開始(2019年10月)してからまだ日が経っておりませんので、重要度の高いファームウェアアップデートが頻繁に行われています。

3-2. トリガ条件

DBアクセストリガ条件として、「値変化」「定周期」「定刻」等の設定が用意されています。
その中から「値変化」を採用しました。
高速化のため、装置から製造実績を受け取ったタイミングで、ラダープログラムでトリガデバイスをインクリメントし、すぐにMES IFユニットから登録SQLコマンドを発行するようにしました。

トリガ条件
図2.  トリガ条件

3-3. トリガ判定時データ読出し

トリガデバイスの読出しタイミングの設定です。
「高速アクセス(毎スキャン)」「高速アクセス(間隔指定)」「汎用アクセス(間隔指定)」が用意されています。
その中から「高速アクセス(毎スキャン)」を採用しました。
高速化のため、毎スキャントリガデバイスを読出して判定させるようにしました。

トリガ判定時データ読出し
図3.  トリガ判定時データ読出し

3-4. メイン処理

トリガ条件成立後のDBアクセス処理の設定です。
「挿入(INSERT)」「抽出(SELECT)」「更新(UPDATE)」「削除(DELETE)」「複数挿入(Multi-INSERT)」「複数抽出(Multi-SELECT)」「処理実行(STORED PROCEDURE)」といったDBアクセス処理、および内部タグの演算処理、を最大20個まで登録できます。
当該案件では「挿入(INSERT)」1つのみ登録しました。
DBテーブル管理のため別のアクションを加えることも考えましたが、高速性を重視し、PLCの役割をシンプルにしました。

メイン処理
図4.  メイン処理

※なお、接続先がPostgreSQLの場合、MES IFユニットはストアドプロシージャでのDBアクセスに対応していません。
接続先がOracle、SQL Serverの場合のみ対応しています。

3-5. トリガバッファリング

トリガ実行中に、同一トリガが成立した場合、そのトリガ(SQLコマンド)を破棄せずに、MES IFユニット内部メモリにバッファリングする機能です。
「有効」としました。
動作検証で常時500ms周期トリガ成立させたときに、稀にトリガバッファリングすることが確認されたため、有効としました。

トリガバッファリング
図5.  トリガバッファリング

3-6. DBバッファリング

ネットワーク切断やDBサーバーがダウンしたとき、トリガ成立したが送信できないSQLコマンドをSDメモリカードにバッファリングする機能です。
「使用する」と設定しました。

再送方法は「自動で再送する」のチェックを外しました。
動作検証で、プライマリーキー違反が発生するSQLコマンドをバッファリングさせたとき、通信復旧しても自動再送されなかったためです。
そのため、手動(ラダープログラム)で再送リクエストタグをONして再送する方法にしました。

復旧時の動作は「即時送信(バッファリング済みのデータに追加しない)」「バッファリング済みのデータに追加」が用意されており、その中から「即時送信(バッファリング済みのデータに追加しない)」を採用しました。
動作検証で常時500ms周期トリガ成立させたときに、DB登録抜けが発生したためです。
その原因は、以下の青字であると推測しています。
「バッファリング済みのデータに追加」設定では、通信復旧後に成立したトリガ(SQLコマンド)は、(前項で説明した)トリガバッファにバッファリングされ、そのあとトリガバッファからDBバッファに移動される。
500ms周期でトリガ成立だと、『トリガバッファに溜まっていく速度 >トリガバッファからDBバッファに移動する速度』となり、トリガバッファがオーバーフローを起こしてSQL文が破棄されてしまったため。

DBバッファリング

DBバッファリング
図6.  DBバッファリング

4. おわりに

いかがでしたでしょうか。
今回は、私が対応した案件を基に、三菱電機IQ-RシリーズのMES IFユニット「RD81MES96N」の使用方法を紹介させていただきました。

近年、FAの現場においては、設備の高性能化に伴うタクト短縮、トレーサビリティの強化、コスト削減、が求められ、PLCから直接DBシステムへアクセスすることは有効な選択肢の1つであることは間違いありません。

本稿が少しでも皆様のお役に立てれば幸いです。

(Y.S.)


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