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計装連

載CONTENTS《仮想ドキュメント》-工場活性化に技能・技術・弾力性を活かす技術コンサルタント

江口

第 11 階弾力性の定量的評価(上)元

最近の防爆規格の動向と計装からみた適応方向
巻頭概論●NECA がが考える防爆型式検定制度の課題について
日本電気制御機器工業会(NECA)防爆委員会
トレンド：視点・論点●危険場所選定と防爆電気工事～現状と課題
旭化成 EIC ソリューションズ

定野 恵

防爆計装ソリューション/ツール●Industrial IoT 向け小型無線センサの防爆対応
横河電機

藤原俊輔

●グローバル展開を見据えた本質安全防爆圧力センサ
長野計器

関秀文

●仮設モニタリングも可能な無線式防爆対応サーモグラフカメラ
日本アビオニクス

伏間正弘●防爆タブレットによる現場モービル通信ソリューション
バルテック・ジャパン 上原 重利
特集関連資料●防爆技術の基礎解説「防爆技術情報」
旭化成 EIC ソリューションズ(株)公開資料より●「プラント内における危険区域の精緻な設定方法に関するガイドライン」
経済産業省New Products●最大 256 点の多点監視・管理が可能な倍線化システム
豊中計装 垣内 太一
Solution●空気式調節弁によるプロセス制御システムへのリセット制御の適用
龍谷大学

岩井正隆

特別記事
●石油工場での安全管理「真剣に考えれば知恵がでる。中途半端だと言い訳がでる」
KW 保安管理システム研究所

渡辺

要《参考資料》●「5G(第 5 世代移動体通信システム)の世界市場調査」
矢野経済研究所

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調査レポートより

2019 Vol.62

「計装」2019 年 11 月号掲載

最大 256 点の多点監視・管理が可能な倍線化システム
豊中計装 垣内太一

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生産管理などにおいて、末端機器から信号を採取・伝送してによるクロック波形を既存線に流して２本線のみで複数の信号伝送を可能とさせることである。

管理する場合は、個別に多数の配線、さらにはそれこの倍線化システムを用いると、幹線工事を不要に伴う工事費用が必要となってくるものである。とし、工場内の一元監視が大幅にコストダウンして通常の方法では各末端機器から信号を送る場合、導入できるようにするものである。

個別に信号線を張る必要があるが、この部分を省配簡略化、さらには将来的な増加も視野に入れた配線

2. 製品概要
前述のように、当社の倍線化システムにおいては、のメンテナンス簡略化や、ラインの変更等に伴った時分割多重伝送方式と呼ばれる伝送方式を採用して移動に柔軟に対応できるようになるなどのメリットいる。これは２本のメタル線に DC24V を基軸としを生み出すことができる。

た ON/OFF のクロック波形を 0.5 秒毎に 256 ビッ線化してしまえばランニングコストの削減、施工の今回当社では、この信号線の省配線化を目的とした倍線化システムを提案させていただく。

ト流しているもので、各ビットには順番に１～255の番号が割り振られており、個別に信号として認識

図 1 に示すイラストで倍線化システムの概要と特できる。これにより 2 本の線さえあれば 256 点の接徴について簡略的に触れてはいるが、このシステム

点信号を N：N で伝送することを可能としたものでは、当社の信号伝送機器を工場内の既存信号線に取ある。

付けて、その線自体を多重化することによって実現倍線化とは、従来１点の信号のみ伝送していた既する。ここでいう多重化とは、時分割多重伝送方式

存線に当社の伝送化ユニットを取り付けて上述の多重伝送を実施し、256 倍の信号を送れるようにするという意味である。
具体的な手順について、図 2 のような工場の既存配線の倍線化について以下に述べる。
1.

警報信号入力線を伝送化ユニットで倍線化して警報信号に１番の番号を付ける。

2.

１番の警報信号を伝送ユニット経由で取出してパトライトを点灯する。既存の処理は完了。

3.

後は既存警報線を分岐して伝送ユニット経由で残りの 2～256 の番号を付けて自由に使う。

図1
p. 3

倍線化システムの概要と特長

図2

倍線化の手順3．現場活用法と留意点
上述のやり方により、これで幹線工事不要で大元抵抗不要で敷設の配線ルートに制限が無く、途中の既存線からの分岐のみで接点監視ネットワークを分岐が自由で工事が簡単なため工期の短縮が可構築できる。

能。

さらに、重要な信号に関しては正常時 ON 信号の4.

長距離伝送が可能

開路警報型のユニットを延長線上に取り付け、常時通常は不可能な、接点信号を中継なしで 10km断線監視の機能を盛り込んで安心感をプラスするこ送ることができる。また数 mV のアナログ信号もとも可能である。基本は時分割の伝送であるので、劣化せずに 10km の伝送が可能なものである。

1 接点情報当り 2mS の伝送遅延(タイムラグ)を考慮5.

しておく必要がある。

ノイズに対して頑強であり、動力線との平行配

この伝送の情報はリレー経由で入出力することが線が可能。数百 m 以上の配線では、直接の個別配可能で、さらに LAN や RS232C を経由して PC やシーケンサ等で監視計測することが可能である。

耐ノイズ性能抜群線よりも確実。
6.

アドレス設定の柔軟性とプログラムレス機能

そしてこの伝送は 1 信号当り 2mS の遅延はある

個別 ID ライクの端末を認識する入力と出力のが全ビット同期型の伝送であるので、ビット効率がアドレスを合わせることで N：N のダイナミック会話型通信よりも 100 倍～1000 倍も高い。このたな信号伝送が可能。ソフト不要でハード to ハードめ、たとえば 0.5 秒間で 256 箇所の個別制御や、あの伝送が可能。(拡張用の LAN ポートも具備)

るいは 256 台のセンサや故障等の情報が瞬時にでき7.

るものである。

接点、アナログ、パルス信号の混在伝送可能
デジタル(接点信号)、アナログ信号、パルスデータを混在させての伝送が可能。

4．活用メリット
1.

8.

直接接続の安心感

シンプルでバージョンアップ不要。基本システ

RS485、TCPIP 等の会話型通信と異なり、瞬時ムは互換性を踏襲して 30 年の連続運用実績を持に入力地点と出力地点が時分割で確実に接続される。
2.

大幅な省配線
一番のメリットで既存線を一気に 256 倍まで倍線化することが可能。そのため増設拡張が容易。

3.

工事が非常に簡単
2 本の線の接続のみで未経験者でも即システム構築が可能。シールド不要、ツイスト不要、終端

p. 4互換性踏襲で長期間の実績っている。
9.

線種不問
いわゆる専用線は必要なく、電気が流れるメタル線であれば図 3 のようにほとんどの電線が使用可能である。現場の既存配線や予備の配線がそのまま使えるので幹線工事不要でコストダウンが図れる。

図3

使用可能な電線

5．今後の開発・進展方向、他集してきたデータを確実な有線伝送に変換する。そし現在の倍線化システムにおける時分割多重伝送方式て、無線種別や通信プロトコルの異なる複数の IoT 親をベースとした今後の開発及び進展方向としては、究局を束ねさせ、安定した大規模な IoT システムの構築

極 の 省 配 線 の 部 分 で 大 きな 可 能 性 を 秘 め て い る 。

を可能とするものである。

ON/OFF クロック波形の負極の部分に信号を乗せるだけでなく、正極の部分に電力を乗せることにより、２本線のみで負荷に対する電力の供給と信号の伝送を同時に行うことを可能とした新製品「ローランシリーズ」も既に開発がほぼ完了し、今後の市場投入が期待される。
また、ローランのラインナップの中には、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り、これら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。
具体的に述べると、現在の IoT デバイスは設置の簡便性に焦点があてられ、ほとんどの場合は各種の無線をベースとしたものが多い。この IoT での無線活用において、センサを内蔵した無線子局はワイヤレスベースなので必ず電池や自然エネルギーを使用したものになるが、これら無線子局を束ねる無線親局はデータ収

カキウチ・タイチ

集と継続的な電源供給が必要なため必ず有線接続とな豊中計装株式会社る。

〒561-0841・大阪府豊中市名神口 3-7-13

この必須となる有線の部分を前述のシリアルインターフェース付きローランデバイスと接続することで、無線親局に電源供給しながら、個々の無線親局から収
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