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計装連載

第6回

《エンジニア回顧録》「現場経験で後輩に伝えたいこと～失敗を恐れずに」

CONTENTS“とんでもない”二人の上司

2022 Vol.65

ケムビジョン和田

哲也・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2

現場改善・作業支援への新デジタルソリューション(２)トレンド●運転・保全の各種手順をデジタル化－業務変革ソリューション
Ｈｅｘａｇｏｎ 末定 啓介・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・9
デジタルソリューション
●印刷配線とＲＦＩＤ技術を活用した液漏れ検知システム－簡単かついち早い液漏れ検知の現実－
東北電力 石田 竜也 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14●作業負荷や点検コスト削減に貢献するプランド点検ＵＴドローン
西華産業 渡邊 悟 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14●検診・記録業務の省力化に貢献するメータ自動読取りソフト
岩崎通信機 廣岡 裕樹 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20●社会インフラの遠隔監視を監視カメラで実現する先進映像ソリューション
アムニモ 和田 篤士 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・22

最近のプロセス分析・監視技術の現場ニーズと先進機能
トレンド●石油・天然ガス向けフローコンピュータおよび監視システム
ＡＢＢ 須古 弘規・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・25
プロダクツ＆ソリューション
●ダイヤモンド電極を採用した食品洗浄液の残留塩素濃度モニタ
堀場アドバンスドテクノ 宮村 和宏 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・28●マルチパラメータ・マルチチャンネル変換器による排水処理 IoT の実現
エンドレスハウザージャパン 川端 和宏 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32●ボールＳＡＷセンサを応用した微量水分計と超小型ガスクロマトグラフ
ボールウェーブ 宮川 重雄/岩谷 隆光/赤尾 慎吾/山中 一司・・・・・・・・・・・・・・・・36●レーザ式ガス分析計の特長とその効果的な適用事
ノーケン 杉原 慎一郎・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 40
特別記事●デジタルソリューションとサイバーセキュリティ～安全対策に関する考察と注視点
日本シノプシス 松岡 正人 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・44
Solution●既設線の多重化と長距離伝送が可能な省配線装置による遠隔監視制御
豊中計装
連載

小谷勝也 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・48

パンデミックに対応可能な安定操業－石油・化学工場での自動化の課題と解決策－●第 5 回 タンク切替えのオンサイト/オフサイト自動連携とＴＱトラッカー
Ｅテックコンサル 本田 達穂・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51
参考資料●「プラントにおける先進的ＡＩ事例集」～ＡＩプロジェクトの成果実現と課題突破の実践例～
石油コンビナート等災害防止 3 省連絡会議(経済産業省、厚生労働省、総務省消防庁) ・・・・・・・・55

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「計装」2022 年 10 月号掲載

【Solution】

既設線の多重化と長距離伝送が可能な省配線装置による遠隔監視制御
豊中計装 小谷勝也

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はじめに昨今，SDGs（持続可能な開発目標）への社会的関心が日増しに高まっている。そこで本稿では，既設配線の多重化と長距離伝送が可能になる省配線装置「マルチプレクサー2」を紹介する。
この装置は現状ある配線を有効利用することで，カ

写真 1

省配線装置「マルチプレクサー2」

ーボンニュートラルの考え方にも合致する，省資源で3.2 特長

省エネルギーの遠隔監視制御が可能になる装置である。

・ 1 対の電線で 2 つの接点信号の監視制御が可能

これは SDGs の 17 の目標の一つ「つくる責任・使う責となり，どのような電線でも使えるのが大きな任」という点で大いに役立てることができる。

特徴で，これにより既設配線の倍線化による既存装置の機能アップが可能となる。

2. 開発の背景

・ 原理的には非常にシンプルな位相弁別方式で，弊社は，1 ペアの電線で多重伝送が可能になる汎用

往復の配線抵抗が 600 Ω までの配線が使えるた

電線伝送システムの「ユニバーサルラインライン」をめ，線間静電容量の要因はあるが配線径を太く1989 年から販売している。これは既設線が利用できるすれば，ほぼいくらでも伝送距離が取れる。

上に，有線で確実に安定した双方向通信を行うことが・ 入力ユニットは感度が高く，出力電流が DC 数可能なので信頼度が高い。さらには 30 年近い連続使用

十 mA のセンサ等を接続することが可能なため，実績もあり，広域多点の遠隔監視制御に数多く活用さ出力側の AC200V5A までのトランスファー接点れている。

を利用して機能拡大が図れる。

これをベースとしてより手軽に莫大な費用をかける・ 非常にノイズに強く安定した動作のため，インことなく，遠隔監視制御の情報が追加できることを目

バータのパワーケーブルの配線ルートでの使用的に開発されたのが「マルチプレクサー2」である。そが可能である。の基本内容はわずか 2 接点の伝送ではあるが，10km を上記のような仕組みのため長距離の場合は，直接の超すような超長距離でも，1 本の線で 2 接点信号を伝配線よりも安定した監視と制御が可能となる。

送する倍線化ができるものである。

3.3 導入と使い方
このユニットの使い方としては，図 1 にあるように3．メンテナンスのための有効活用

まず左側の入力ユニットに接点入力信号を接続する。

3.１「予防保全」と「予兆保全」
機器は，写真 1 のような左側の接点入力ユニットと右側の接点出力ユニットのセットで構成されるものである。たとえば，10km 離れた場所に入力ユニットと出力ユニットを設置して，1 ペアの電線で 2 つのユニットを接続することで 2 点の接点信号の長距離伝送が可能になる。

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図1

接続方法

次に，そのユニットから 1 対の線で右側の接点信号●【タイプ②：T2N のセット】

を受け取る出力ユニットに接続する。そして，出力ユ出力側に電源を供給するタイプで，離れた場所のニットのトランスファー接点を用途に応じて使用する

電源のない接点系のセンサ等の増設等に便利なユニことで，左側と右側の位置が大きく離れた場所に非常ットである。この場合はラインの短絡時は出力がに大きな効果を発揮する。

ON になる。いずれのタイプの出力ユニットも接点

一般に配線距離が長くなると，リレー接点を用いた構成は A 接，B 接，コモンのあるトランスファー接監視や制御においては何かと不都合なことが多い。具点タイプなので，用途に応じた回路での使用が可能

体的な理由としては，まず配線抵抗が増大するので抵になる。

抗の電圧降下により A 地点の入力側の信号が ON の場●【タイプ③：RTX のセット】

合でも，離れた B 地点の出力側では ON と認識できな

１接点入力１接点出力の双方向接点伝送のタイプくなる。また，同様に距離が長い場合の交流回路ではで，使い方は，たとえば遠隔地のポンプの ON/OFF逆の現象が起きる。実際には A 地点の入力は OFF な制御をしている場合，ポンプの ON 制御をした際にのに，出力側の B 地点では ON のままという現象が起

現地のポンプが動作して液体が流れているかどうかきる。の確認等に使う。また制御とは別に遠隔地の故障監

これは配線距離が長い場合の交流回路のみで起こる視を追加する場合や，あるいは逆に監視信号線とし現象で，原因としてはご存知の通り交流の場合は電気て使っている場合，その情報のリセット等の操作信の流れ道に静電容量経由のルートがあるためと，出力号を追加する場合に既設配線をそのまま利用して使リレー動作を ON するとき（動作時）と OFF するとき用できる。

（開放時）では電圧が異なるヒステリシス（磁気履歴）

電源付／電源無の設置は逆でも可能だが，ライン特性があることに起因する。そのため距離の長い離れ短絡時の動作が異なるので注意を要す。ライン短絡た場所のポンプ，電磁弁の制御，あるいは満減水や装時に電源側の出力は ON，電源のない端末側の出力置故障等の重要な信号伝送にエラーが発生して正確なは OFF となる。したがって A 接/B 接を組み合わせ信号伝送が不可能になる。てフェールセーフの回路で使用することが必要とな

このユニットは図 1 のような接続で使用するが，特る。に用途が多いのは，既存の接点信号の配線がある場合である。新設の配線工事が不要で，既存の 1 接点と追加の 1 接点の信号伝送が可能である。CPEV1.2Φ の電線を使用する場合，20km の長距離伝送が可能である。
また，このユニットは 10 年以上の実績があるノイズに強い伝送方式で，ノイズの多いインバータモータの配線と 1km 平行配線で使用も可能である。
ユニットは図 2 のように，電源供給と接点構成により３タイプあり，用途に合わせて選ぶことができる。
3.3 導入と使い方●【タイプ①：T2P のセット】
接点入力側に AC100V を供給するタイプで，この電源側に入力信号の 2 接点を接続して 1 対の電線で伝送し，受信側で 2 点のリレー接点が個別に出力できる。
長距離伝送でも ON の後の OFF ができないような保持現象がないので，確実に ON/OFF の遠隔制御が可能になる。ケーブルの断線，短絡，電源や装置の故障等，どの場合でもフェールセーフ側の OFF になるものである。

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図2

電源供給位置と接点構成

３.5 共通仕様

また，新設の導入でも，少ない接点数の遠隔監視制

各ユニットの共通仕様は表 1 のようになり，タイ御を行いたい場合も大いに活用できる。1 ペアの電線プ別と線形径による伝送距離は表 2 のようになる。

で 2 接点信号の長距離伝送が可能になるので，必要最伝送距離については，ケーブルの静電容量（被覆低限の資材での遠隔監視制御が叶う。

材質の誘電率，線間距離，被覆厚み）および電源配

そ の ほ か ， 既 設 LAN 回 線 も 使 用 可 能 で あ る 。

置の違いによって変化する。表の数値は隣接した電100Mbps までは通常空いている LAN ケーブルの 4，線での数値で，別ペアの線や多芯ケーブルの対角配5，7，8 ピンの予備線での伝送も，低速通信（50~500BPS）

置の電線を使用すれば，線間静電容量が減少するのなので LAN の通信に影響を与えずに接点増設としてで伝送距離はさらに延びる。

使用可能である。
また，ノイズに強いので多芯動力ケーブルの予備線

表1共通仕様も使用可能である。基本的にはどのような電線でも使用できるが，特に長距離の場合は多くの阻害要因があるので物理的に堅牢なものを推奨する。
さらに，電源はセットのどちらか片側だけからの供給で伝送可能なので，電源がない場所のエリアの遠隔監視制御が可能となる。

5．導入事例
ここでは，新規で 2 点の接点信号を導入した工場について紹介する。目的は，既存の高圧受電盤で管理している高圧電力の地絡事故と逆電力（短絡・断線）事
表2

タイプ別・線の種類と線径による伝送距離

故の信号検出があった場合に，新設の電気室側データ収集装置での発報である。
ユニットタイプは② T2N を導入。既存の高圧受電盤内にユニット・TX2-N を設置，OVGR（地絡過電圧継電器）と RPR（逆電力継電器）の接点出力に接続する。一方，電気室側にはユニット・RX2-P（電源側）を設置，データ収集装置の接点信号入力端子に接続する。
設置したユニット間を 1 ペアの電線で繋ぐことで，容易に離れた電気室から工場の高圧電力の地絡と逆電力4．導入のメリットと注意点の遠隔監視が可能になる。

メリットは 1 接点信号の既設線を利用して簡単に 1高圧受電盤側の既存の OVGR，RPR と新設の電気接点追加できる点である。配線工事が不要で，現在す室側データ収集器に接点入出力が可能な端子があったでにあるものを最大限に活用することで資源ロスを防ため，これらを活用。高圧受電盤側は電源不要で，かぐことができる。必要最低限の資材で低コストでの監つユニットサイズもコンパクト（横 73mm×縦 107mm

視制御を実現する。

×高さ 27mm）なため限られたスペースでも容易に設

線種は，IV，KV，同軸，AC コード，CVV，VVS，CPEV，CPEVS，AE 線，VA，VCTF，MVVS，電話用電線，多対のケーブルの一部，異なるペア線の各 1本，ステンレス線，鉄線，アルミ線，補償導線，2 本のシールド線の外側，光ケーブルの内部銅線等で，電気が通り絶縁がしっかりしているものであればすべて使用可能である。（静電容量が少ない時は往復配線抵抗600Ω まで）
p. 5置できる。

6．今後の展望
少し言葉歩きが先行しているような感じもあるが，かなり以前から IoT という言葉がはやり始めて各種の商品や提案が飛び交っている。しかし，お試し版はともかく，実際の産業用の現場で長期安定して使えるものは意外と少ない。やはり過酷なノイズ環境の FA 現場では失報や誤報なく，長期間確実に情報を伝送することは必須である。
その点から言うと，IoT は手っ取り早く無線等を多用してはいるが，電波法内での無線通信の場合は FA 現場で使用すると場所によっては困難を極める場合も多い。さらに無線の場合は混信防止の発信制限や長距離対応の中継機能はあるものの，ダメであればリトライするという無線の仕組みは FA の用途には使えない場合も多い。
その点，今回紹介したマルチプレクサー2 の場合は確実に伝送するリトライなしを大前提として，汎用の電線を使用して長距離でも確実に信号を伝送する仕組みである。また，この仕組みの元となる汎用電線伝送のユニバーサルラインは，同様に 1 対の汎用電線を利用して 256 点の接点伝送が N：N で 10km 四方に渡って伝送できるものであるが，少し用途が異なるので機会があればあらためて紹介したい。

7．最後に
本稿では，既設線を有効活用することで簡単に 2 接点の遠隔監視制御が可能になる装置を紹介した。マル
チプレクサー2 での遠隔監視制御は，資材やエネルギーの削減だけでなくその業務に割いていた時間や人員を見直すことができ，労働環境の改善や人件費の削減にも多いに役立つ。少子化や熟練者の不足等の要因でFA 現場での省力化につながる遠隔監視制御は必要不可欠である。今後も様々なニーズに答えるため，シンプルで長く使える伝送機器を開発していきたい。

コタニ・カツヤ
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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