光源加速器インターロックシステム更新計画○濁川 和幸 A)、 長橋 進也 A)、石井 晴乃 B)
A)高エネルギー加速器研究機構 加速器研究施設、 B)高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所

1.はじめにLINAC のインターロックシステムとも信号のやり高エネルギー加速器研究機構（KEK）の光源加速取りを行い、相互に安全を確保する仕組みとなって器は蓄積リングの加速器で、入射器（LINAC）からいる。さらに、放射光を使用した実験のためのビーの電子ビームを入射し、放射光と呼ばれる強力な X

ムラインと呼ばれる複数の実験ラインにも安全な実線や真空紫外線を発生させ、新薬や新材料の開発に験を行うためのインターロックシステムがビームラ活用されている加速器である。本報告書では、このイン毎に設置されている。このインターロックシス

光源加速器を安全に運用するために必要なインターテムとも信号のやり取りを行い、安全を確保する仕ロックシステム更新計画について報告する。

組みになっている。そのため、今回の光源加速器イ

光源加速器のインターロックシステムは設置からンターロックシステム更新にあたっては、各インタ

40 年近い年月が経過し、途中更新されたインターローロックシステム担当者とも情報交換を行い、それックシステムの心臓部である PLC（Programmable

ぞれのシステムとの接続方法や信号の種類についてLogic Controller）も既に 12 年以上が経過しメーカーも再検討して構築を行うこととした。の推奨する耐用年数（10 年）も経過している。また、表示器についても、使用している蛍光灯の入手や処分が難しくなってきており、今後の維持管理が非常に困難な状況になっていた。

3.現システム
現インターロックシステムは、図 1 のイメージ図のような構成となっている。安全を担保するためのそこで、数年前からインターロックシステムの更各種機器（インターロックドア・非常停止スイッチ・新を行うべく、現システムの問題点洗い出し、規制各種表示器等）からの信号配線は、写真 1 にあるよ庁への申請書の確認などを行い、新システムへの更うに光源加速器の制御室横や加速器本体が設置して新に向けて、システム構成を検討し始め、同時に実ある光源棟の地下の中継端子で一度信号線をまとめ現に向けた予算要求も行ってきた。

るなどしてはいるが、ハードワイヤーによる一極集今年度（令和 3 年度）に、光源加速器の高度化計中型の配線となっており、配線そのものも古く配線画や老朽化対策を行う一環としてインターロックシ図が残っていないなどのため、実際の配線経路が不ステム更新についても予算化され、更新作業を開始することとなった。今回の更新作業は、複数年計画でインターロックシステムの全面更新を行うこととし、詳細な全体システムの設計から始めたところである。
2.基本方針
光源加速器インターロックシステム更新については、全面更新を行うことを基本として、安全に関係

図 1

現インターロックシステム・イメージ図する各種配線についても出来る限り新しいものに置き換え、老朽化対策を行いつつ、加速器運転の更なる安全系強化も視野に入れたシステム構成とする方針である。また、今回の更新作業の経験を次期放射光建設時のインターロックシステム構築時に役立てられるよう、技術の積み立てや技術開発の推進も行う予定である。
第 1 章でも述べた通り、光源加速器は LINAC からの電子ビームを入射して運用している。そのため、

写真 1

現システムの配線明になっている配線があるなどが現状である。

更新に際して、非常停止ボタンと表示器は現状ものを置き換えることとして新規に作成した。表示器は

4.新システム
更新後のインターロックシステムの構成は図 2 のイメージで構築することを考えている。

現システムで問題となっている蛍光灯タイプではな
く、LED タイプで作成した。
加速器の運転（光源加速器においては、電子ビームを入射して放射光実験が行える状態）前には、加速器室内に残っている者がいないことや、加速器の各機器に異常がないかを確かめるために、必ず加速器室内のパトロールを行ってから運転を開始している。現状ではパトロールが終了したことを確認するためのスイッチなどは特に設置していないが、加速器室内を隈なく見て回った事の証明にするためにも、

図 2

新インターロックシステム・イメージ図心臓部となる PLC は、KEK では光源加速器制御系や他の加速器施設でも多く使用されている
Yokogawa の FA-M3 を使用することとした。これは、KEK 内での機器についての情報共有や、故障時などにモジュール類の調達が素早く行える可能性が高いことを考慮したものである。
全体構成としては、加速器の制御システムとも必要な情報を相互にやり取りすることが可能にするものの、インターロックシステムの情報表示などを含め、新システムだけで完結するように構築することを目指している。情報表示とログの収集については
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）の使用を考えており、現在幾つかの SCADA について退避確認スイッチを加速器室内に複数設置し、パトロール中に退避確認スイッチを押し、すべての退避確認スイッチが押されていないと加速器の運転が出来ない仕様にする。
写真 2,3,4 がそれぞれ新たに作成した非常停止ボ
タン、退避確認スイッチ、表示器となっている。非常停止ボタンには小型の黄色回転灯を備え、加速器の運転を視覚的にも知らせる一種の表示器としての機能も備えている。
また、インターロックシステムとは直接接続されているわけではないが、安全系の一部として加速器室内の監視用カメラも更新を行う。監視用カメラはPoE（Power over Ethernet）で給電可能なネットワー
クカメラで構築し、PC 画面上でカメラ画像が確認可能なものを設置予定である。

情報収集などを進めている最中である。インターロ
ックシステムへの指示出しについては、従来のシステムと同様にタッチパネルの使用を考えている。
システム構築に必要な各種機器については非常停止ボタンと表示器を新しいものに置き換えることとして新規に作成する。また、更なる安全確保に向け、退避確認スイッチも新たに設置する考えである。これらの構成機器については、次章で詳しく説明する。
配線についても、新規に作成した機器と PLC 間

写真 2

非常停止

写真 3

退避確認ボタンスイッチ

写真 4

表示器（運転状態表示）の接続に関しては勿論のこと、加速器本体がある加速器室入口に設置してあるリミットスイッチなど現システムのものを使用する場合でも、できる限り新規に配線し直すことを目指している。配線の詳細については第 6 章で説明する。
5.各種構成機器
インターロックシステムには加速器運転の安全確保のために非常停止ボタンや加速器の運転状態表示を行う表示器などの各種機器が設置されている。
先にも述べたが、今回のインターロックシステム

6.新システムの配線関係
第 5 章で説明した構成機器や加速器室に複数ある入口の扉が確実に閉まっていることを確認するためのリミットスイッチ等と、PLC 間の配線については、
図 2 にあるようにリモート IO を使用した省配線シ

ステムを利用したものを考えている。

ムを供給している Super KEKB などとの間で信号を省配線システムについては、フィールドバスか産やり取りする際に使用していて、実績がある YDK テ

業用 Ethernet のどちらかを使用することを考えていクノロジーズのデータ伝送システムである VITY-るが、次期光源計画も見据え幾つかの形式を実際にLINER を使用することとした。

テストし、その使い勝手や通信速度などを考慮した上で採用する計画である。第 2 章でも述べた通り、

7.出入口扉用鍵管理ボックス

実験用の各ビームライン・インターロックシステム

加速器室への入るための入口は搬入口を含め全部とも信号のやり取りを行っており、その点数も多くで 7 か所ある。また、LINAC との間にあるフェンスなっている。このため配線方法は、ビームライン・が 2 か所ある。

インターロックシステムの担当者とも連携して考えすべての扉は電気錠などで管理されているが、扉るのが重要であり、今回の配線に関するテストも協を開けるためにはそれぞれの場所に応じた鍵を使用力して行っている。テストに関しては、本研究会のする方式となっている。

石井晴乃氏の発表である「放射光源加速器インター現状では、鍵は写真 6 のボックスで管理されておロックシステム更新に伴うフィールドバスの検討」

り、インターロックシステムとも信号のやり取りを[1]で詳細を述べているので、そちらを参照されたい。

行い、鍵が全て返却されていないと加速器の運転がリモート IO の設置についてはどの方式を採用す出来ないようになっている。

るか決めていないこともあり、小型の 19 インチラックに設置することを考えていたが、実際の配線作業を行うことを考えていく上で、リモート IO を設置したい場所に、新たに 19 インチラックを設置するスペースのないなど上手くいかない可能性があることが判明した。そこで、リモート IO や 24 V 電源、各種リレーなど必要に応じて設置可能な壁設置タイプのリモート IO ボックスを作成し、ここにリモートIO を設置した中継点とすることとした。写真 5 が、実際に作成したリモート IO ボックスである。中に

写真 6

現状の鍵管理ボックス

は 24 V 電源と DIN レールを設置し、リモート IO や鍵管理ボックスは新しいものに置き換わっていた

リレー、端子台などが DIN レールに設置できる構造が、先の東日本大震災で故障し、現在は初期のものにしてある。

を再利用している状況にあり、このボックスについても老朽化対策をする必要があり、今回のシステム更新にあたって、この鍵管理ボックスも作り替えることとした。
新しい鍵管理ボックスが写真 7 である。加速器の運転状況をインターロックシステムからの信号で把握し、特殊なキーシリンダー（MIWA U9KE-01）を使用することで、鍵の抜き差しが制御可能なボックスとなっている。

写真 5リモート IO ボックス

光源加速器に電子ビームの供給をしている
LINAC とも信号をやり取りしているが、こちらとの配線は配線距離が長い（ケーブル長で 1 km 程度）こともあり、光ケーブルを使用して接点信号を送信できる装置を使用することとした。この方法でも幾つかの方式があるが、今回は LINAC の安全担当者と相談を行った結果、LINAC が光源加速器の他にビー

写真 7

新規に作成した鍵管理ボックス

8.進捗状況第 1 章でも述べた通り、更新作業は複数年度で行うが、これは光源加速器の運転計画に影響を与えないようにするために、各種工事などを運転休止期間中のみで行うよう考えたためである。年度当初は 2年計画で更新作業を終える計画であったが「新型コロナウィルス（COVID-19）」による部材調達の遅れなどがあり、計画終了までの期間は流動的である。
計画の初年度にあたる今年度は、年度当初に第 5

写真 9

光源加速器側データ伝送システム

写真 10

LINAC 側データ伝送システム

章でも述べたように、非常停止ボタンなどの各種構成機器の作成、鍵管理ボックスの設計と作成から始めるなど、新規に作成するものについては、現時点（令和 4 年 2 月末）ですでに完成している。
機器設置を含めた各種配線作業の検討や、PLC などの購入手続きも初年度から始めている。非常停止
ボタンなどの仮取り付けと配線作業は、夏季の運転休止期間に可能な範囲で行うことを考えていたが、先に述べた部材等の長納期化で納品までに時間がかかり、夏季の運転休止中の作業を諦め令和 3 年 12 月

表示器についても作成は終了しているが、現シス末から令和 4 年 1 月末までの冬季運転休止期間中でテムの表示器と混同しないようにするため、今回の行った。写真 8 は配線作業後の非常停止ボタンと退配線作業では前倒しで運用する表示器のみを設置し避確認スイッチであり、一番左側は現状の非常停止た。写真 11 の赤矢印で示した部分が、今回の作業でボタンである。ただし、新たに設置した非常停止ボ設置した表示器である。LINAC との間にあるフェン

タンと退避確認スイッチについては、新システム稼スに設置してあり、運転状況によって、フェンスよ働時からの運用開始とするため、現在は使えない旨り先に立ち入らないよう注意喚起を行っている。の表示でボタン等を覆っている状態である。

写真 11
写真 8

設置後の非常停止ボタン等

LINAC との間で使用する光ケーブル配線とデータ伝送システム機器の設置も冬季に配線を完了している。写真 9,10 が設置したデータ伝送システムの写真である。写真 9 は光源加速器側の設置写真で既存の 19 インチラック内に必要な機器を設置してある。
写真 10 は LINAC 制御室地下の設置状況である。こちらは、新規にボックスを作成して壁面に設置している。このボックスには、24V 電源とデータ伝送システム用モジュール、DIN レールが設置され、端子台や必要に応じてリレーなどが設置可能なものとなっている。

先行運用中の表示器

9.謝辞
今回の更新作業を進めるにあたり、物構研放射光のインターロックシステム担当者である小菅隆氏、仁谷浩明氏、LINAC のインターロックシステム担当者である白川明広氏、佐武いつか氏にシステム構築のための助言や更新作業の協力をしていただいた。
この場を借りてお礼申し上げます。
参考文献[1] 石井晴乃 他 放射光源加速器インターロックシステム更新に伴うフィールドバスの検討 令和 3
年度核融合科学研究所技術研究会 報告書 (2022).