MELSEC iQ-R シリーズ
レコーダユニットの開発
名古屋事業所FA システム統括部

情報通信システム技術部

FA 情報通信技術第三課

・松下

侑資

・渡辺大介

・堀田怜



要旨

製造現場は生産性の向上が常に求められている。一方，当社はシステムレコーダを構成する中核の機器である工場内の設備や装置を構成する機器が多様化しており，“MELSEC iQ-R シリーズ ” の “ レコーダユニット ” の装置の高機能化・複雑さが増している。そのため，設備ソフトウェアを開発した。

や装置で異常が発生すると，原因究明に時間が掛かり，レコーダユニットは，システムレコーダの “ まるごと生産性に大きく影響する。そこで，異常時の原因究明を記録 ” を実現する製品である。あらかじめトラブルの状迅速に行い，ダウンタイムを最小限にする保全業務の重態を示すデバイス／ラベルデータの条件を設定し，その要性が増している。

条件成立前後のデータをタイムスタンプ付きで記録す三菱電機（株）では工場の保全業務を全方位的に支援する。

る “ トータル保全ソリューション ” を提案している。そ従来からも CPU ユニットや高速データロガーユニッの中で異常時の原因究明を迅速に支援する三菱シーケン

トによるデータロギングなど記録を行う製品は存在してサ “MELSEC iQ-R シリーズ ” の “ システムレコーダ ”

いたが，レコーダユニットはこれらの製品と比べ，スキャを開発した。

ンごとの全デバイス／ラベルデータを記録できる点が特システムレコーダは，生産設備の稼働状態を “ まるご長である。と記録 ” し，“ かんたん解析 ” することで迅速に異常時従来製品よりも求められる性能が高く，その要求を満の原因究明を支援するソリューションである。シーケンたすため，設計上の様々な課題を解決した。

サを始めとする各種 FA 機器，それらの機器に関連する

本稿ではレコーダユニットのソフトウェア開発上の課各種エンジニアリングツールの組合せで実現している。

題を解決する上での工夫点について述べる。

システムレコーダ対応 FA 製品群（三菱電機株式会社カタログ（L（名）08724-E 2107〈IP〉）より引用）

2

デバイス／ラベルデータ，安全 CPU（注1） の安全デバ

１．まえがきイス（注2）のデータをスキャンごとにタイムスタンプ付

製造現場では，グローバル化の進展や少子高齢化の影きで収集／記録する。

響で，熟練した保全技術者が不足しており，工場の能力収集／記録の処理負荷を抑えるため，データの収集はが引き出せなくなっている。IoT の時代に求められるのシーケンサ CPU で，データの記録（蓄積・保存）はレ

は、DX 化の推進による少人数での保全業務の実行であコーダユニットで行い処理を分散している。これにより，る。

全デバイス／ラベルデータの収集／記録を実現しながらそのため，三菱電機（株）では，予知保全，予防保全，も，スキャンタイムの延びを抑え，装置性能への影響を事後保全を DX 化することで保全業務を全方位的に支援最小限にしている。

することを目指しており，今回，事後保全を支援するソリューションとして “ システムレコーダ ” を開発した。
システムレコーダは，異常発生時の生産設備の稼働状態を “ まるごと記録 ” し，“ かんたん解析 ” することで迅速な異常原因の究明を支援するソリューションである。
このシステムレコーダの “ まるごと記録 ” を実現するための機器が MELSEC iQ-R レコーダユニット（RD81RC96）である。レコーダユニットは，シーケン
サ CPU の全デバイス／ラベルデータの収集／記録を行

図２．シーケンサ CPU のデータ収集・記録動作

い，エンジニアリングツールとの連携による装置調整，トラブル原因究明を目的として開発された。

２．２

本稿では，当社が開発に関わったレコーダユニットの特長

レコーダユニットの特長である「データの蓄積」，「トソフトウェア開発について，開発内容及び発生した問題リガーの判定」，「データの保存」，「カメラレコーダユニッとその解決策について紹介する。

トとの連携」について紹介する。
２．２．１

データの蓄積レコーダユニットはシーケンサ CPU が収集したデバイス／ラベルデータを蓄積する。シーケンサ CPU がデータを収集するタイミングはユーザで設定可能である。
・スキャンの毎 END 処理時
・指定時間経過後のスキャン END 処理時
・命令実行時・安全サイクル時間（安全出力実行後）（図1，2）：引用元：三菱電機技報 Vol.95 No.3（2021）（注1）安全 CPU とは国際安全規格の適合認証（カテゴリ4，PL e，SIL ３等）を取得した安全制御のためのシーケンサ CPU。
（注2）安全制御を実行するプログラムで使用できるデバイス。

図 1. レコーダユニットの位置付け

２．レコーダユニットとは

２．２．２

トリガーの判定レコーダユニットは，保存条件（トリガー）が成立す
２．１

概要

ると蓄積したデータを保存する。トリガーには任意のデレコーダユニットとは，MELSEC iQ-R シリーズのバイスの立ち上がり／立ち下がりを設定できる。

新規開発ユニットである。

レコーダユニットは，スキャンごとに指定デバイスのレコーダユニットはシーケンサ CPU と連携して，お値を確認してトリガーの成立判定を行い，成立した場合客様が作成したシーケンスプログラムで使用している全に蓄積したデータの保存を行う。

3

図３．トリガー成立（立ち上がり）での保存例
２．
２．３

データの保存レコーダユニットはトリガーの成立を判定すると，蓄積したデータからユーザが設定した期間分保存する。
データはレコーダユニットに装着した SD メモリカードかファイルサーバに保存する。保存先はユーザが指定で図 4. レコーダユニット／カメラレコーダユニットのきる。
２．
２．４

最大構成
カメラレコーダユニットとの連携

カメラレコーダユニットとはレコーダユニットの機能（図4）：引用元：三菱電機 MELSEC iQ-R システムレコーダ ユーザー
ズマニュアルに加え，最大4台のネットワークカメラを接続し、動画データを保存できるユニットである。

３．工夫点
カメラレコーダユニットは最大4台とレコーダユニッ
レコーダユニットの開発にあたっての工夫点を紹介すトを加えた5台で連携し，デバイス／ラベルデータと動る。

画データの収集／記録を行う。

内容は，以下のとおりである。

複数のユニットで連携する場合，メイン（1台）とサブ（他）に役割が分かれる。メインユニットはシーケ・デバイス／ラベルデータの保存期間

ンサ CPU が収集したデバイス／ラベルデータの蓄積／・スキャンタイムの延び保存とトリガーの成立判定を行う。（レコーダユニット・動画データの蓄積機能の負荷軽減が含まれる構成では，必ずレコーダユニットがメインを担う。
）サブユニットは動画データの受信／蓄積／保存

３．１

デバイス／ラベルデータの保存期間を行う。
（レコーダユニットが含まれない構成では、メ

３．１．１

データの圧縮による保存期間の拡大

レコーダユニットはシーケンサ CPU で使用するデバ

インのカメラレコーダユニットは動画データの受信／蓄イス／ラベルデータを全点蓄積し，保存することが可能

積／保存も行う。
）

である。シーケンサ CPU は最大で 1690K 点を設定することができ，1スキャンで約 3.3MB のサイズになる。
そのため，スキャンごとのデータをそのまま保存すると保存サイズが増え，保存期間が短くなってしまう。
これを解決するため，レコーダユニットはシーケンサCPU から取得したデータ（一時データ）を圧縮し、蓄積／保存するようにした。圧縮することで蓄積データのサイズを減らし，保存期間を長くとれるようにした。

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図５．データの圧縮
３．２

スキャンタイムの延び

図６．プログラム実行と同時蓄積

レコーダユニットはシーケンサ CPU のデバイス／ラ
３．２．２

ベルデータをスキャンごとに必ず蓄積する。そのため処理の CPU コアを分けることによるスキャンタイムの延びの抑制

シーケンサ CPU はレコーダユニットの蓄積が終わった後に次の収集を行う必要がある。レコーダユニットの蓄レコーダユニットはシーケンサ CPU のデバイス／ラ積が終わっていなければレコーダユニットの蓄積の完了

ベルデータをそのまま蓄積するわけではなく，データをを待つ。シーケンサ CPU が収集を待つことで，次のス圧縮する。そのため蓄積は，シーケンサ CPU から一時キャンを開始できず、結果スキャンタイムが延びる問題

データの取得（以下，取得とする）を行い，取得したデーがある。

タの圧縮（以下，圧縮とする）をする必要がある。圧縮が終わらないと次の取得が圧縮を待つことになり，結果３．２．１

シーケンサ CPU のプログラム実行と同時にとしてシーケンサ CPU がレコーダユニットの蓄積の完蓄積することによりスキャンタイムの延びを了を待つことになる。

抑制

そこで、取得と圧縮の CPU コアを分けることで取得

この問題を解決するため、レコーダユニットはシーケと圧縮を同時に動作するようにした。コア1つによる動ンサ CPU のプログラム実行と同時に，前回のスキャン作では片方の処理がもう片方の処理を待たなくてはならのデバイス／ラベルデータを蓄積するようにした。これない。同時に動作することによって，片方の処理待ちをにより，シーケンサ CPU がレコーダユニットの蓄積の減らし，シーケンサ CPU がレコーダユニットの蓄積の完了を待つ時間を減らし，スキャンタイムの延びを抑制完了を待つ時間を減らすことができる。

した。前回のスキャンのデバイス／ラベルデータはシーケンサ CPU が専用のメモリエリアに保持しており，レコーダユニットはそのエリアから取得することで前回のスキャンのデバイス／ラベルデータを蓄積することができる。

図 7. コアを分けた処理

5

３．
３

４．むすび

動画データの蓄積機能の負荷軽減

動画データを蓄積する機能において，動画データのフ
本稿では，当社が開発に関わったレコーダユニットのレーム当たりのサイズが大きくなると，動画データの蓄開発内容及び工夫点について紹介した。

積処理が高負荷になってしまう。そして動画データの蓄積処理よりも低優先度である処理が動かなくなる問題がレコーダユニットを用いたシステムレコーダで、事後ある（例： SD メモリカードの取り出し操作に反応しな保全の支援を行いダウンタイムの削減ができた。今後もい）。

保全業務をターゲットとするソリューションの重要性は

この問題は H.264 というコーデックを使用するケース高まっていくと思われる。レコーダユニットの開発で得において主に発生した。H.264 はフレーム全ての情報（60た知見を活かし，社会に貢献できる製品開発に取り組んフレームごと）と，前回フレームとの差分情報（毎フレーでいく所存である。

ム）で扱われる。撮影対象が画面全体で動き続けると差最後に，開発にあたりご支援，ご指導いただいた三菱分情報がとても大きくなる。その結果，フレームサイズ

電機（株）名古屋製作所 FA システム第二部の関係各位にが増大して動画データの蓄積処理が高負荷になり，SD感謝の意を表する。

メモリカードの取り出し操作などを受け付けなくなり，商標・登録商標についてユーザはユニットが異常停止したと勘違いしてしまう。

■ MELSEC，MELSEC iQ-R は三菱電機株式会社の登負荷が高い場合、動画データを破棄することで蓄積処録商標です。

理を減らし負荷を下げるようにした。この処理によって，ユーザの操作を受け付ける処理を優先するようにした。

参考文献

高負荷であることは，最低優先度のタスク（以降カウ■三菱電機技報 Vol.95 No.3（2021）

ンタタスク）の動作状況から判定した。カウンタタスク
は定期的にカウンタ値を加算していく。最高優先度のタ

執筆者紹介 スク（以降確認タスク）は定期的にカウンタタスクのカウンタ値を確認し，カウンタ値が閾値よりも小さい場合

松下

は動画データの蓄積処理が高負荷であると判定する。高

2006年入社負荷であると判定した場合は，動画データの蓄積処理をMELSEC侑資i Q-R情報連携製品の開発に従事。現在，名古屋事業所途中で破棄させるようにした。破棄することで負荷が下部

がり，ユーザ操作の受付けなどの動画データの蓄積処理

情報通信システム技術部

F Aシステム統括
F A情報通信技術第三課

よりも優先度の低い処理が動くようになる。

渡辺2017年入社

MELSEC大介
i Q-R情報連携製品の開発に従事。現在，名古屋事業所部

情報通信システム技術部

F Aシステム統括
F A情報通信技術第三課
堀田2015年入社

MELSEC怜i Q-R情報連携製品の開発に従事。現在，名古屋事業所
部

図 8. 動画データの蓄積処理の負荷軽減

三課
6

情報通信システム技術部

F Aシステム統括
F A情報通信技術第