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計装連載《計装実践講座》機能安全導入の考え方・進め方

CONTENTS
2018 Vol.61

多様化する非接触レベル計測の最新事情とソリューション
ユーザーレポート●産業ガスプラントにおける液面計の選定と非接触液面計の適用検討
太陽日酸

對馬

臣輔

Products/Solution●ラインナップ拡充により適用範囲を広げたマイクロウェーブ式レベル計
エンドレスハウザージャパン

正木 義久●超音波式レベル計とマイクロウェーブ式レベル計―それぞれの利点と適用例
ノーケン

益井浩司

●計測アプリケーションを拡げる非接触レベル計
日本エマソン

加藤守/川口裕●最新 80GHz レーダレベル計の利点と適用例
横河電機 菊池 雄一●使用環境が広がりはじめたマイクロ波レベル計―測定周波数の拡大とアンテナ形状の多様化
東京計装

谷多久二

New Products●産業 IoT を推進するケーブル一体型多点温度センサ
三洋電工

定成

寛

●逆転の発想による省配線システムの新機能と現場対応アプリケーション
豊中計装 小谷 勝也/竹内 雅俊
Solution●スマートフォンを利用した放射温度計の現場活用
GMI ジャパン 田中 健一
連載

スマートファクトリを目指して

第 10 回●工場のプロセスシステム熟成度について
ProActs

LLC

和田 哲也

参考資料
●第 4 次生産革命検討 WG 成果報告書「NECA が目指すものづくりの将来像～5ZERO マニュファクチャリング～」(下)日本電気制御機器工業会(1016 年 12 月)●JPCERT/CC

インシデント報告対応レポート[2017 年 7 月 1 日～2017 年 9 月 30 日]

JPCERT コーディネーションセンター●「スマート農業に関する国内市場調査(2017 年)」
矢野経済研究所：調査レポートより

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「計装」2018 年 2 月号掲載

逆転の発想による省配線システムの機能と現場対応アプリケーション
豊中計装 小谷勝也
竹内雅俊

1 開発の狙いと現場ニーズ
従来から工場内のメンテナンス管理やエネルギー２本の電源ケーブルのみで各センサーまでの電源供管理等に 100 点規模でのアナログ計測やパルス積算の際にセンサー設置個所を電源の有無にかかわらずを行う場合、多数のデータ収集端末と多くの配線さ選定することが可能で、システムの自由度を広げるらには工事費用が必要である。

ことができるようにしたものである。

給とセンサーからの情報を収集でき、システム構築省配線化が著しい昨今でも、センサーから上位側さらには従来 PC、シーケンサーなどを通して処システムに信号を送る配線部分は従来からおこなっ理をしていた信号を機器単体でも行えるため、N 対ている工事が必要であり、センサーの数が増えるにN の制御通信や多点の警報信号などもこれらの機器

つれ導入時の工事費用がかさみ対費用効果を充分にで完結させることができ、省配線で施工、かつ機器得ることが難しい。通常の方法ではセンサーからデのスペースも小規模に抑えることが可能である。(図ータ収集機まではセンサーごとに電源線と信号線が1)必要であるが、この部分の省配線化をすることでランニングコストの削減、施工の簡略化、増え続ける配線のメンテナンスの簡略化、ラインの変更等によるセンサー類の移動・計測点の増加に柔軟に対応可能である。
さらに、省配線機器は PC やシーケンサーとの通信を前提に開発されているため、広域多点に広がったセンサーからの信号を上位側機器に送り処理させることで計測や制御を行うことができるものである。
ある程度の省配線化は従来の省配線機器でも充分に効果を得ることができるが、計測機器とは別にセンサーごとに別途電源が必要である場合が多く、電力の供給が難しい箇所などではセンサーの取り付け

図1

機器導入による省配線化のイメージを工夫しなくてはならない。
を開発し、電源供給と多点の信号収集を２本の配線

2. 製品概要
従来の電力線搬送通信は、交流電力に高い周波数のみで行うことができる「LOWLAN（ローランシリで信号を重畳させて高速で通信することを前提としーズ）」を開発した。て開発されており、ノイズ等の影響が大きく確実性

そこで当社は、信号線に電力を供給できる仕組みに問題がある。当社が今回開発したローランシリー
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配線は使用する電力と電線径を考慮し、主力デバイスと端末デバイスを接続することでシステムが完結する。伝送の総延長距離は、電線径と負荷にもよるが 1～２ｋｍまで可能である。また配線はマルチドロップ配線、T 型配線、ループ配線、スター型配線とどのような配線にも対応しており、既存の設備を移動することなく柔軟な設置が可能であり、システムの構成時に段階を踏んだ部分的な導入も可能である。
写真 1「ローランシリーズ」外観

電線線種もシールド線、ツイスト線等を問わずにシステムの構築が可能であるため、設備に既存の空ズ(写真 1)は、従来の電力線搬送とは逆転的な発想

き線があればその線を利用することで導入費用を抑で信号線にインピーダンスの低い直流電力をのせるえることができ、システムを拡張、補修する際にもことで情報通信の確実性、耐ノイズ性の工場を図っ専用線を用意する必要がないため早急に対応が必要たものである。

な場面にも対応ができる。

開発機器は主局デバイス・端末の各種デバイスに特に省配線機器を使用する制御機器などは故障時機器構成となっており、主局デバイスから伸びる２に素早い対応が要求されるため、線種を問わないシ

本の信号線の任意の自由な箇所に端末デバイスを取ステム構成は現場の要求にマッチしている。

り付けることが可能である。(図 2)

また、ローランシリーズは最大で 1,000bit の信号

端末デバイスには接点系１点、２点、４点、８点を取り扱うことができ、接点の場合は１つのセンサの入力デバイス、１点、４点、８点、１６点の出力ーの確実な情報が１bit のみで認識できるため、デバイス、アナログ系入出力デバイス、各種デバイ

1,000 点の接点信号を１つのラインで監視・管理・スと同サイズの監視デバイスがある。それぞれのデ制御することができる。

バイスからは機器によって異なる 3.3Ｖ～24Ｖのサさらに同一ラインで接点、アナログを混在して通ービス電源を具備しているため、センサー類、無線信できるため、温度などのアナログ情報と警報やラ機器類への電力供給が可能であり、距離やノイズのイトの ON/OFF 管理などを同時に行えることから影響で長距離の無線使用が難しい現場でも短い距離ラインを一度構築してしまえば後からどのようなセに無線を使用することでより配線の簡略化を行えるンサーが増えても信号を取り込むことが可能である。

ものである。

図2
p. 4「ローランシリーズ」機器構成イメージ

3．適用分野と適応システム
省配線機器の適応分野は工場内部の配線以外にも動的に計算し、日々のセンシングデータや情報を蓄適応できるものである。鉄道や高速道路のインフラ

さらにローランシリーズは従来の省配線機器とは系に使用することで長距離の配線を省配線化するこ異なりＰＣなどの上位機種を必要としない構成も可とができ、敷設費用や配線費用のコストダウンを見能であるため、特別な知識や資格がなくとも設置で込める。防犯のシステムにおいては、電気錠やパッき、機器運用後に新たに取り込みたい信号が増えたシブセンサーなどの各種センサーを省配線化するこ場合にも容易に追加が可能である。

積し各設備の安全性を向上するものである。とで、センサー側からの信号をウェブ上で監視する

また、配線が減り管理等も容易になるため従来のことが容易に実現可能である。特にローランシリー

多芯ケーブルで多くのセンサーを配線する場合、設ズでは２本の配線のみで電力を供給しながら信号の置から時間が経ちどの配線にどのセンサーが接続さやり取りがおこなえるため、既に存在する施設を移れているかが分からなくなるようなケースを防ぐこ

動することなく新しい機能を追加することができるとが可能であるものである。
例えばすでにある電気錠の扉とセンサー類やＰＣな5．今後の開発・進展方向

どからの操作を組み合わせて使用する場合には通常現在のローランシリーズをベースとした今後の開発新たに配線を敷設する必要がある、しかしローラン及び進展方向としては、究極の省配線の部分で大きなシリーズの場合電源線に信号をのせることが可能であるため新たに配線をする必要がなくなる。
特にローランシリーズでは２本の配線のみで電力可能性を秘めている。まず、信号線に電力を同時に送る部分については供給する電圧の高電圧化、電流の大電流化がある。
供給する電圧を上げて現在の DC24V から最終的には DC380V 程度まで昇圧して、電流も現在を供給しながら信号のやり取りがおこなえるため、の 5A から 100A 程度まで供給可能なようなものとす

既に存在する施設を移動することなく新しい機能をる。
このことにより数十 KW の電力供給が可能になり、追加することができる。

制御線不要の比較的大規模なシステムコントロールやたとえば、すでにある電気錠の扉とセンサー類や情報取集が可能となる。方向性としては次世代のスマＰＣなどからの操作を組み合わせて使用する場合にートグリッドの端末装置としての用途拡大を視野に入は、通常新たに配線を敷設する必要がある。しかしローランシリーズの場合、電源線に信号をのせることが可能であるため新たに配線をする必要がなくなる。

れている。
また、現在のラインナップの中に、ローランの伝送機能を持ちながら RS232C、UART、I2C 等のシリアルインターフェース機能を持ったデバイスがある。このデバイスは現在進化しつつある IoT と非常に相性の良いものである。

4．省配線によるユーザーメリット
今省配線機器・システムは配線作業の簡略化だけ性に焦点があてられほとんどの場合は各種の無線をベでなく、メンテナンスの簡略化、導入費用の削減、ースとしたものが多い。この IoT の無線通信は、セン安全性の向上、追加工事の容易化など導入時からそサーを内蔵した無線子局はワイヤレスベースなので必の後のメンテナンスの部分までを効率化することが可能である。
広域に点在したセンサーからの信号を人間の手で具体的に述べると現在の IoT デバイスは設置の簡便ず電池や自然エネルギーを使用したものになるが、これらの無線子局を束ねる無線の親局はデータ収集と継続的な電源供給が必要なために必ず有線接続となる。
この必須となる有線の部分を前述のシリアルインタ収集し計算することは効率が悪く確実性も低い。しーフェース付きローランデバイスと接続することで無かしローランシリーズを使うと各センサーからの信線親局に電源供給しながら、個々の無線親局のデータ号を省配線機器で上位側の PC やシーケンサーで自を確実な有線伝送に変換する。そして複数の無線種別や通信プロトコルの異なる IoT の親局を複数束ねて、p. 5

安定した大規模な IoT システムの構築が可能になるものである。

コタニ・カツヤ／タケウチ・マサトシ
豊中計装株式会社

技術部〒561-0841・大阪府豊中市名神口 3-7-13
電話(06)6336-1690
E-mail：tk@toyonakakeisou.com

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