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温度計測により他の物理量を計測する事例（2） 第 3 回 （有）ケイ企画 代表取締役 ／（株）エム・システム技研 顧問 西 にし 温度センサ 2−2 熱放散量を利用した質量 t（時間） 流量計 流速 T 熱源 白金測温抵抗体のコイル （温度セ す。図 1 に点線で示す A − C 曲線 は、センサの周囲気体または液体 が静止状態にあるときのセンサ電 お とし ひこ の精密な計測は温度計測 を介して 行われています。 示差熱分析に見られるように、 L ンサ） に電流を流すとジュール熱が 発生してコイルは自己加熱されま 尾 壽 彦 対象物質と計測内容に応じて最適 ヒータ印加電圧 流速 T ＝ 温度計測 一定距離 L 時間 t 図2 な装置を工夫、製作して、温度制 御・記録を行うことにより、20 世 紀の新材料であるプラスチックな どの高分子材料や半導体材料に関 流とセンサ抵抗値の関係を示して テーテルの血流速の測定に適して する基礎的かつ重要な研究に大き います。周囲の流体に流速 （気体で いる方式です。 く貢献しています。 は風速ともいう） が生ずると、セン 図 2 に示すように、パイプ内の上 その中で最もわかり易い簡単な サ表面からの放熱量が増加してセ 流に熱源 （ヒータ） を、下流に温度セ 事例として、共沸点式アルコール ンサは冷却され抵抗値は低くなり ンサを間隔 L で配置します。ヒータ 濃度計について紹介しましょう。 ます （A − B 曲線） 。 にパルス的に短時間電圧を印加する アルコールは酒、焼酎だけでな と、加熱された液体は t 時間後に温 く、食品、化粧品、工業溶剤として 度センサで温度変化として観測する 広く使用されており、大蔵省に ことができます。流れは低流速で層 とっての重要な課税対象でもあり 流であるため、図 2 中に示す算式に ます。かつては、和洋酒メーカーの よって流速を求めることができま 工場には工場長室以上に立派な国 センサ電流 す。ヒータ加熱パルス信号とセンサ 税局検査官の部屋があり、アル 図1 からの温度変化パルス信号を、電子 コールの濃度を比重式の浮き計り このように白金コイルの熱放散 回路上で工夫して高い信頼性をもっ で検定し、課税算定していました。 量が流量により変化することを利 て検出し、 両信号の時間間隔 （t ） を計 工場では、その検査官に対し格 用し、流量−センサ抵抗特性 （B − 測することにより流速を求めます。 別の応対をしていたものです。目 センサ抵抗値 Ω C 流速目盛 B A mA C目盛） の検量線を作成することに よって、質量流量計や風速計が製 盛の目視読み取りにおけるわずか 3．濃度・純度の測定 な差違によって、工場収益は大き 作されています。 固体、液体、気体の温度、また融 い影響を受けたようです。 測定の信頼性を高くするために 解（凝固）温度、蒸発（液化） 温度な 共沸点式アルコール濃度計は、 は、流れが層流状態か理想的乱流状 ど臨界状態、変態点や熱転移点を 東京通産局千葉アルコール工場を 態であることが望ましく、そのため 正確に測定することにより、対象 はじめ洋酒大手メーカーのアル に種々の工夫が施されています。 とする物質の様々な性質を調べる コール工場、石油化学会社などに 2−3 温度のデジタル検出を利 ことができます。 納入されたプラント中のインライ 用した流量計 シリコンやガラスなどの無機物 ンシステムです。 深海底、地下水などに見られる 質や高分子・有機物質の純度、濃 共沸点式アルコール濃度計以前 毎分数センチの低流速や心臓カ 度、分子量、粘度、活性度など各種 のアルコール濃度測定は、有効数 2 MS TODAY 2000 年 6 月号 字 3 桁目があやしい程度の精度で ℃ 100 り4桁目までの信頼性が得られ、プ 90 ラントのインライン制御装置とし て安定稼働しています。 沸点 したが、沸点の精密温度計測 によ 80 ℃ 著 者 紹 介 760mmHg 70 一般に有機溶媒 （アルコール、ベ ンゼン、アセトンなど） は、加熱さ れてその蒸気圧が大気圧と等しく 0 100 なったときに沸騰現象を起こし、 沸点に達します。同様に、多成分の 50 100％ （エタノール） 50 成分濃度 0％（水） 図 3 水−エタノール 2 成分系沸点曲線 西 尾 壽 彦 （有）ケイ企画 代表取締役／ （株）エム・システム技研 顧問 溶液の場合には、各成分の蒸気圧 コールがつくり出されます。 の和が大気圧と等しくなったとき 制御目標値に近い濃度の溶液を下 に沸騰が起こります。 段ループの基準溶液として沸点を測 つまり、溶媒成分の濃度比率に 定し、本管からバイパスで導入した います。現在大量生産されている よって沸点が異なるため、2 成分溶 微量の試料を測定容器に流します。 お酢は、空気を吹き込んだ最適な 液の沸点温度を測定することによ この双子セル間の温度差は 2 ∼ 3℃ 温度環境のコンクリートミキサー り、含まれる成分の濃度を知ること 程度であり、その値を低ドリフト精 のようなタンク内で深部培養され ができます （エタノール沸点曲線） 。 密温度計測 により3／1000℃の精度 ています。酢酸菌はモロミのアル 水・エタノール溶液で、濃度差に で測定し、アルコール濃度を0.01％ コールを栄養として増殖しつづけ、 よる沸点差が約 20℃とすれば、2／ まで正確に検出しています。このア アルコール濃度は反比例して低下 1000℃まで温度差を正確に測定す ルコール濃度測定法を利用して、食 して行きます。 アルコールが1％以 ることにより、概略 1／ 10,000 の分 酢醸造メーカーで食用の酢酸菌発酵 下になると、増殖した酢酸菌は栄 解能で濃度計測ができます。 のコントロールに活用している例が 養が不足してふらふらになり弱っ この装置では双子セル型構造を採 あります。 てしまいます。したがって発酵プ 用しており、一方のセルで水や基準 現在我々が食している食酢はサ ラントでは、 アルコール濃度が1％ 濃度 （94.3％） のアルコール溶液の沸 トウキビ、いも類、穀類、果実を 以下になったら、温度を下げて発 点を測定し、他のセルで未知の試料 原料として酢酸発酵されたもので 酵を止めます。温度検出精度は 2／ の沸点を測定し、両方のセルの温度 あり、お寿司屋さんに供給されて 100℃であり、アルコール濃度の信 差と成分濃度の間の検量線を求めて いる高濃度の酢酸が上等とされて 頼性は0.1％です。 ■ （FAX No．045-984-1632） います。この双子型セルには特殊な 工夫が施され、セル内は気・液平衡 が十分図られた構造であり、高感度 にもかかわらず大気圧、外気温の影 響をまったく受けない安定した測定 を可能にしています。 図 4 に示すブロック線図は通産 ア ル コ ー ル 溶 液 の 流 れ ︵ フ ィ ル タ アルコールを原料とし、配管中に 設けた三方弁を用いた加水制御に よって所定の正確な 9 3 . 4 ％アル Vol. 9 No. 6 予 熱 容 器 測サ 定ー ミ 容ス 器タ ︶ レベル計 ポンプ 省のアルコール工場で実用された システムです。毎時 32kl の高濃度 流 量 調 節 タ ン ク ︵ 予 熱 容 器 ︵ 変ブ 換リ ッ 器ジ ︶ タンク 容 量 ポ ン プ サ ン プ ル ア ル コ ー ル レ コ ー ダ 制 御 出 力 比サ 較ー ミ 容ス 器タ ︶ 基準溶液 図 4 共沸点式アルコール濃度計ブロック線図 3 警報設定器と変換器を一体化 AE・UNIT シリーズ （株）エム・システム技研 開発部 山 本 始 やま もと はじめ 直流アナログ信号を出力できます。 警報設定値に、独立したヒステリシ （1） 簡単で分かりやすい設定方式 ス幅を設定できるサムロータリス サムロータリスイッチ式警報設定 始めにも触れましたが、警報設定 イッチ （0.5∼9％） を用意しました 。 器は、現在最も普及している警報設 方式の中でも定評のあるサムロータ ③ 警報リレーの動作状態を表示 定器といってよいでしょう。その理 リスイッチ方式を採用しました。実 するランプ（リレー励磁時点灯）を 由は恐らく、メカニカルなスイッチ 際の回路設計面から考えると、大き 用意しました。 部分が設定操作と数値目視を両立し い容積を占有するサムロータリス ● その他の機能 ていて、直感的な信頼感を得ている イッチの採用は不利です。加えて変 ご注文時に、次の機能をご選択 点ではないでしょうか。もちろん性 換器機能も押し込むわけですから、 いただけます。 能的にも優れていますが。 構造的にも熱的にも技術的ハードル ①上限警報・下限警報の選択 エム・システム技研においても、 は必然的に高くなりました。それで 従来の警報設定器と同じように、 サムロータリスイッチ形は 100 種 もなお、この設定方式にこだわった 警報の動作を上限警報にするか下 類に近い警報設定器の中で最もご のは、開発者魂（笑） とお考えくださ 限警報にするかを注文時にご選択 好評いただいている警報設定器で い（図 1 参照） 。 いただけるようにしました。 す。そして今回、この警報設定器と （2） 警報設定器としての機能 ②リレーの励磁状態 変換器の機能を融合した警報設定 警報設定器として遜色のない機 従来の警報設定器と同じように、 器を AE・UNIT シリーズとして開 能を次のように盛り込みました。 警報動作時のリレーの状態を励磁と 発しました。ここにその機能と特 ● 前面パネルに集中表示 するか非励磁とするかを注文時にご 徴をご紹介します。 前面パネルを見れば、一目です 選択いただけるようにしました。 べての設定／動作状態を確認するこ ③動作遅延タイマ とができます （図 2 参照） 。 警報と判定した時点から警報動 一言でAE・UNITシリーズの特徴 ①第 1警報・第 2警報それぞれに 作（リレー動作）までの時間を決め を説明すれば、 「警報設定器と変換 対し、独立した警報値設定用のサ る動作遅延タイマを用意しました。 器の 2 台を一体化した製品」です。 ムロータリスイッチ（0 ∼ 99％）を タイマの遅延時間は注文時にご選 センサ直入力が可能で、2 点警報接 用意しました。 択いただけます。 点が取り出せ、かつ、リニアな各種 ②第 1 警報・第 2 警報それぞれの ④電源投入時の遅延タイマ は じ め に 1．AE・UNIT シリーズの特徴 ●第1警報 警報動作点設定サムロータリスイッチ 電源を投入してから警報動作 （リ ヒステリシス幅設定サムロータリスイッチ レー動作） までの時間を決める動作 モニタランプ ゼロ調整 スパン調整 ●第2警報 モニタランプ ヒステリシス幅設定サムロータリスイッチ 警報動作点設定サムロータリスイッチ 図 1 AE・UNIT シリーズ 4 注） 図 2 AE・UNIT シリーズの前面パネル 遅延タイマを用意しました。タイ マの遅延時間は注文時にご選択い ただけます。 ⑤出力接点 第 1 警報・第 2 警報それぞれの警 MS TODAY 2000 年 6 月号 警報設定器と変換器を一体化 AE・UNIT シリーズ サムロータリ 9 9 スイッチ 9 比 較 回 路 3 入力信号 電圧 4 増幅 12 回路 絶 回 は DC0 ∼ 10mV（許容負荷抵 10 R 15 第1警報出力 9 出力 回路 縁 路 ∼＋ 10V （許容負荷抵抗：10k 5 ＋ 直流出力信号 6 − 比 較 回 路 サムロータリ 9 9 スイッチ R Ω以上） までを用意しました。 （4） 豊富な供給電源仕様 2 11 9 抗：10k Ω以上） から DC − 10 第2警報出力 供給電源電圧については、 1 電源 回路 一般の変換器と同じように 7 U（＋） 供給電源 14 V（−） AC100V から AC240V までの交 必要がありましたが、ディストリ 流電源と DC12V から DC110V ビ ュ ー タ リミッタラーム（ 形 式 ： ソケット 図 3 AE・UNIT シリーズの簡易ブロック図 報接点用として、トランスファ形 までの直流電源に対応しています。 AEDY）を 1 台用意すれば対応でき （c 接点） を用意しました。 すなわち、現在考えられるほとんど ます。併せて、 2線式変換器のフィー （3） 変換器としての機能 すべての電源仕様に対応しています。 ルド側と AEDY の直流出力信号が ①アイソレーション アイソレーションされますから、 変換器の基本機能は絶縁です。 2．アプリケーション例 AE・UNIT シリーズでは、入力信 「警報設定器の入力信号をモニタ アイソレータという 3 台の機器を 1 号・直流出力信号・第 1 警報接点・ したい」、 「変換器に警報接点を設け 台にまとめることができます。 第2警報接点・電源の各間を絶縁し たい」などの問題でお困りではあり （3） 回転体の速度を近接センサで ています （図 3 参照） 。 ませんか？ 対策として、AE・UNIT 検出し、その回転速度をモニタする ②豊富な入力信号 シリーズをご提案します。 と同時に、速度超過を判断してト AE・UNIT シリーズとしては、直 （1） 測温抵抗体を使って温度計測 リップ信号を発生させたいときに 流信号、熱電対、測温抵抗体、ポテ と温度警報を行うには、変換器と は、迷わずパルスリミッタラーム （形 ンショメータ、ディストリビュー 警報設定器を個別に用意する必要 式：AESP） をご選択ください。 タ、交流信号、タコゼネ、CT、PT がありました。しかし、測温抵抗体 に対応する下記の 12 機種を用意し リミッタラーム （形式：AER） を1台用 お わ り に ましたから、大多数の信号に対応 意すれば、両方同時に実現できま 今回ご紹介したAE・UNITシリー できます （表 1 参照） 。 す。変換器と警報設定器間の配線 ズは、エム・システム技研が用意し ③豊富な直流出力信号 が不要であるため、システムはシ ている警報設定器シリーズのごく一 電流出力については DC0 ∼ 1mA ンプルになります。 部にすぎません。このほかにも、低 （許容負荷抵抗：7 k Ω以下）から （2）2 線式変換器の出力信号の計 価格の機種や高機能の機種、新しい DC0∼20mA （許容負荷抵抗：350Ω 測と警報を行うには、従来ディスト 機能を備えた機種などを豊富に用意 以下） まで、また電圧出力について リビュータと警報設定器を用意する しています。詳細についてはエム・ 表1 AE・UNITシリーズのラインアップ 製品名称 直流入力リミッタラーム カップルリミッタラーム 測温抵抗体リミッタラーム ポテンショメータリミッタラーム 形式 AEV AET AER AEM パルスリミッタラーム AESP タコゼネリミッタラーム AETG 交流入力リミッタラーム AEAC PTリミッタラーム CTリミッタラーム ディストリビュータリミッタラーム ディストリビュータリミッタラーム 加算演算形直流入力リミッタラーム AEPT AECT AEDY AEDN AEAD Vol. 9 No. 6 入力信号 各種DC信号 各種熱電対 各種測温抵抗体 全抵抗100Ωから10kΩのポテンショメータ ・電圧パルス（50Hz∼10kHz） ・無電圧パルス（50Hz∼10kHz） 入力電圧レンジ：AC50mV∼AC250V 入力周波数レンジ：15Hz∼1kHz 入力電流レンジ：AC0∼1A 入力電圧レンジ：AC0∼250V 周波数範囲：40Hz∼1kHz 実効値演算形 実効値演算形 2線式伝送器用電源：DC24∼28V 2線式伝送器用電源：DC24∼28V 開平付 各種DC信号の加算演算 ディストリビュータ、警報設定器、 価 格（円） 55,000∼75,000 65,000∼85,000 65,000∼85,000 55,000∼75,000 システム技研のホットラインまでご 55,000∼75,000 ＊エム・システム技研では警報設定器を「リ ミッタラーム」 （登録商標） と名付けており ますので、具体的な製品名としてはこの 名称を使用します。 60,000∼80,000 照会ください。最良の提案を準備し て、お待ちしています。 ■ 60,000∼80,000 60,000∼80,000 60,000∼80,000 65,000∼85,000 70,000∼90,000 70,000∼90,000 注）ヒステリシス設定用のサムロータリス イッチは“0 ∼ 9”の数字を選択すると、 その選択した値が警報動作のヒステリ シス幅 （単位は％） となります。ただし、 “0” を選択したときは0.5％となります。 5 新形 PC レコーダのハードに対応する PC レコーダ用ソフト（形式：MSRS32）の新機能 （株）エム・システム技研 PC レコーダ開発チーム 立 川 雄 造 たて かわ ゆう ぞう 手順をご説明します。 これで接続手続きは完了です。 ①まず、R1MとPCを付属のシリア ④ペンの設定を行います。図1に チャートレス記録計／データロ ルケーブルで接続します。すなわち、 ペンの設定画面を示します。 ガーとして、PC レコーダソフト（形 R1M の RS-232-C ポートと PC の標準 まず、R1M の測定レンジすなわ 式：MSRS32）が持つ豊富な機能は シリアルポートとを接続します。し ち熱電対の場合にはその種類、DC 市場で高い評価を受けています。新 たがって、特別なハードウェアを必 直入力の場合には測定電圧レンジ、 形 PC レコーダ（形式：R1M シリー 要としません。 測温抵抗体の場合には測温抵抗体 ズ、以下 R1M と呼ぶ）には、各種熱 ② PC レコーダソフトをインス の種類を選択します。次に記録画 電対、測温抵抗体および種々のセン トールします （インストーラを起動 面の 0％および 100％に相当する測 サ信号を直接入力できます。この するだけです）。PC レコーダソフ 定値を設定します。これで基本的 R1M の登場によって、PC レコーダ トは、IBM PC／AT互換機を対象と な設定はすべて完了です。 ソフトはますます使いやすくなりま し、Windows95／ 98、WindowsNT4.0 ⑤記録開始 した。今回は、これらの導入時のス などの OS 上で動きます。 次に「スタート」ボタンを押す タートアップ方法や、 R1Mに対応す ③システム設定を行います。PC と、R1M がデータの収集を始め、 るとともにバージョンアップされた レコーダソフトを起動し、システ 「チャート」ボタンで収集したデー ソフト機能（自動収録、アラーム監 ム設定画面を呼び出します。シリ タのスクロール表示を始め、 「デー 視）についてご紹介します。 アルポート番号およびR1Mのノー タ」ボタンでフォルダにデータの ドアドレス、タイプを選択します。 格納を開始します。 は じ め に 1．簡単なスタートアップ そのほか、ペンの名称や色、実用 R1M の企画段階では、パソコン 単位で表示するためのスケーリン （以下PCと呼ぶ） との接続方法をい グ、上下限アラーム監視のための ろいろ検討しました。 ハードウェ アラーム設定値など、各種の設定 アの構成は、最終的に RS-232-C と が行えます。 RS-485 を標準装備することにしま 2．自動収録機能 したが、検討段階ではUSB、 PCカー ド、Ethernet といった方法も候補に 自動収録機能を用いると、トリ あがりました。後者は通信速度面 ガー信号によって収録の開始と終了 で有利ですが、価格を押し上げる を制御することができます。 異常 要因になることや、PC との相性の 診断や過渡応答などのデータ解析に 面で、まだ十分な信頼性をご提供 は欠かせない機能です。トリガー信 できない場合も起こり得ると判断 号としては、ハードトリガーとソフ し、不採用としました。 トトリガーの2種類をサポートして では、具体的なスタートアップ 6 図 1 ペン設定画面 います。ハードトリガーでは、接点 MS TODAY 2000 年 6 月号 新形 PC レコーダのハードに対応する PC レコーダ用ソフト（形式：MSRS32）の新機能 入力の ON ／ OFF で収録開始・ 終了を制御します。R1M-GH2 ／J3には、アナログ入力のほか にトリガー端子があり、これ を用います。ソフトトリガー の場合は、上下限アラームの 図 3 警報設定された画面と D o 出力の例 ON／ OFF で収録開始・終了を制御 れています。PC レコーダソフトを します。この機能によってアラー 使用すれば、任意のアラームをこ ム発生時のデータを収録すること の警報出力ユニットの警報接点に ができます。また、トリガー開始／ 割り付けることができます。 終了のタイミングを指定すること この機能を使えば、警報出力 ができます。トリガー発生時点よ を外部接点として取り出せる り前の時点からトリガー終了時点 ため、外部の装置（たとえば より一定時間後までのデータを収 PLC） へ自動的に警報を伝える 録できるため、異常要因などの ことが可能です。アラーム設 データ解析に威力を発揮します。 定画面の例を図3 に示します。 収録データはトリガーON／OFF毎 に、別ファイルに保存されるため、 お わ り に 図 5 リフロー槽温度分析 繰り返しデータが収録できます。 エム・システム技研では、 また、収録データファイルは CSV SMT ライン （チップ部品の表面実装 れなど）以外にも、部品の挙動（立 形式のファイルになっているため、 工程（図 4））のリフロー槽温度分析 ち上がり、ズレなど） が問題になっ Excel など他の PC 上のツールを 用に本PCレコーダを用いています。 ています。これらの諸問題の解決 使って、目的に合ったデータ解析 に新形PCレコーダが役立つことを が可能です。自動収録設定画面を 自ら実証するとともに、R1M 自身 図 2 に示します。 のプリント基板実装の品質向上も 果たしています。採取した温度分 布データの例を図 5 に示します。 図 2 自動収録設定画面 3．アラーム監視 上下限アラーム値を設定すること により、アラーム監視を行うことが できます。アラームが発生すると、ペ ンにアラーム状態が表示されます。 また、R1M には警報出力ユニッ ト （形式：R1M-D1） が新たに用意さ Vol. 9 No. 6 図 4 SMT ライン 新形 PC レコーダを用いれば、こ この分析の目的は、プリント基 のような分析システムを簡単に低 板や実装部品の温度分布、ピーク コストで構築することができます。 温度、変化率、風量、搬送速度等と、 また、PC レコーダソフト（形式： ハンダ付け特性の相関関係を調べ MSRS32） は、今後登場するであろ ることにあります。また最近では、 う新形の入出力機器に対応すると チップ部品の小型化が進み、ハン ともに、その操作性／機能の向上を ダ付け特性 （ブリッジ、ボール、濡 も目指しています。 ■ ◆◇◆ 来 月 号 の 予 告 ◆◇◆ エム・システム技研では、PC（ソフトも含 む） とリモートI／Oの組合せアプリケーショ ンの一例として、PC レコーダを位置づけて います。R1M も、例外なくリモート I ／ O で あり、オープンネットワークの Modbus に対 応しています。 今後のキーワードとして、以下に挙げる諸 項目が重要です。 ● オープンネットワーク ● アプリケーションソフト ● センサ技術 ● 低コスト設計 ● コンポーネント製品 これからのシステムに必要な製品づくりに は、これらの諸技術、諸製品の融合が必要で はないかと考えています。 なお来月号では、 製 品コンセプトを交えて、リモート I／ O の今後 をご紹介する予定です。 7 ホットラインフリーダイヤル 0120 -18 - 6321 こんなことがしたいが何かいい方法はないか すぐに変換器がほしい ● 製品の接続がわからない ● 資料を読んでも内容がわからない ● 納入された製品が動かない 定価を知りたい 納期を知りたい ● カタログ、資料がほしい ● セミナーに参加したい ● ● ● ● このような 経験があり 雑賀 正人 オリフィスと差圧伝送 2A）を使って変更すれば、簡単に温度・圧力自動 器による蒸気流量の測定 補正が行えるようになります。なお、温度、圧力 を検討しています。当面 のどちらか一方だけ補正する場合には、2 入力の は、開平演算だけ行い、未 デジタル式演算器 （形式：JF） を使用します。 補正流量を計測します。しかし、将来は温度、圧 3入力デジタル式 演算変換器 （形式：JFK） 力補正を行う計画です。これを考慮し、変換器に は当初開平演算だけを設定し、後に温度信号、圧 力信号を取り込み、簡単な設定変更で温・圧補正 ホ ッ ト ラ イ ン 日 記 ができるようにしたいのですが、 良い変換器はな 差 圧 伝送器 いですか。 3 入力デジタル式演算 ださい。 圧 力 伝送器 測温抵抗体変換器 （形式：RBS） 将来増設 オリフィス 図1 変換器 （形式：JFK） を使用 ;; ;; ;; することで実現できます。 貯水槽に取り付けた水 下記の演算式をお選びく 位計からの信号 D C 4 ∼ 20mAを測定値として、ポ K 2X 2＋ A 2 X0＝K1 X1 K 3X 3＋ A 3 ンプ運転により水位制御 （補正済み流量信号） ただし、X0：出力 を行う設備を検討中です。このとき、警報設定器 K1、K2、K3：係数 を用いてポンプの運転・停止を行うとすれば、設 A2、A3：バイアス 定値付近でのハンチングを防止する必要がありま X1：差圧信号 X1：未補正流量信号 す。上限設定とハンチング防止を 1 台の機器で行 X2：圧力信号 X3：温度信号 う方法はないですか。 初期の段階で開平機能だけを使用する場合、 差 圧入力信号 （X1） だけ接続し、パラメータ K1 ＝ 1、 警報設定器のヒステリ K2 ＝ K3 ＝ 0、A2 ＝ A3 ＝ 100％、 “開平機能あり” シス設定により、ハンチン とご指定ください。 演算式は、X0 ＝ X1・ 1 ＝ X1 ;; ;; ;; グを最小限に押さえるこ とができます。エム・シス となり、開平演算器として機能します。 テム技研のアラームセッタ （形式：ASD1） 、デジア 温度発信器、圧力発信器を設置し、温圧補正機 ラーム （形式：AS4V） などでは、ヒステリシスを警 、温度信号 （X3） 能を追加する段階で、圧力信号 （X2） 報出力ごとに設定できます。ASD1 を例に挙げる を接続し、パラメータ K2、K3、A2、A3 を算出し、そ と、上限警報を 70％、ヒステリシスを 5％に設定 の値を現場でプログラミングユニット （形式：PU- した場合、水位計信号が上昇し、70％を超えたと 変換器のことなら何でもお電話ください。すべてのご要望に 10 MS TODAY 2000 年 6 月号 http：//www.m-system.co.jp/ Eメールアドレス [email protected] インターネットホームページ ホットライン そんなときはエム・システム技研の お客様窓口 悩みをかかえた ませんか？ 「ホットラインテレフォンサービス（フリーダイヤル）」を ご利用ください。お客様の大切なお時間を節約します。 加藤 博久 ころで警報が働き、ポンプが起動します。この結 ご検討中の組合せでは、 注） 果、水位が下降し始め、65％ に達すると警報が 電磁流量計の出力回路に 解除され、ポンプは停止します。 対して調節計から無用の 注）70％ （設定値） −5％ （ヒステリシス） ＝65％ ＊デジアラームは、エム・システム技研の登録商標です。 電源が供給されることに ●第1警報 モニタランプ ヒステリシス幅設定ロータリスイッチ 9 9 9 9 警報値設定サムロータリスイッチ ●第2警報 警報値設定サムロータリスイッチ モニタランプ ヒステリシス幅設定ロータリスイッチ 図 2 アラームセッタ（形式：ASD1） の前面パネル図 なり、問題が生じます。これを解消する一案とし ては、両者間に2線式直流入力変換器 （形式：BVS） を挿入し、調節計からの電源をBVSで受ける方法 が考えられます （図 3 参照） 。このようにすれば、 BVSは入出力が絶縁されていますから、現場と制 御機器間が絶縁され、信号の回り込み防止など安 全性の向上にも役立ちます。 現在、2 線式差圧伝送器 AC100V とそれに対する電源供給機 DC 4∼20mA 能付き調節計とを組み合わ DC 4∼20mA 4線式 電磁流量計 せて、流量制御を行ってい 電源供給 機能付 調節計 ます。近日中に、流量計のみを4線式電磁流量計 （出 2線式 直流入力変換器 （形式：BVS） 力は DC4 ∼ 20mA） に変更することを検討していま すが、何か問題はありますか。 ホ ッ ト ラ イ ン 日 記 図3 エム・システム海外研修ツアー エム・システム海外研修ツアー ISA ISA EXPO／2000 視察研修ツアー参加者募集のご案内 EXPO エム・システム技研は、国際計測制御学会の後援による北米最大の計測制御および自動化に関する展示会“ISA EXPO”に出展するとともに、独自の視察研修ツアーを企画し、多くの皆様をISA EXPOにご案内しています。 ISA EXPO／2000 の魅力ある視察研修ツアーを下記のとおり企画しておりますので、ぜひともご参加いただき、ご自 身の目と肌で世界の動向をご確認いただきたく、ここにご案内申しあげます。 【旅行取扱業者：近畿日本ツーリスト（株） 運輸大臣登録旅行業第20号 大阪中央支店】 日 時 2000 年 8 月 20 日（日）∼ 27 日（日） 場 所 アメリカ合衆国 ルイジアナ州 ニューオーリンズ 参 加 費 38万円 募集期間 2000 年 2 月∼6 月 30 日（金） 募集人数 50 名 ( 訪問先：ニューオーリンズ、ラスベガス ) 全行程食事付、ISA EXPO／2000 入場料を含みます。 成田発着になります。 ● ISA EXPO／2000 の詳細については、ISAのホームページ（http：//www.isa.org/techexpo/）をご覧ください。 ツアーの詳しい資料のご請求、お問合せ、お申込み先 大阪 06−6659−8200（担当：前川）／ 東京 045−451−6060（担当：飯室、高野） お応えできます。クレームについても対応します。 Vol. 9 No. 6 11 本文の内容に関してご質問やご要求があ りましたら、MsysNet 専用フリーダイヤル No.2 0120-18-1291 にて担当の野田までお気軽に お申し付けください。 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ A 測定場所 超音波水位計 新製品情報 遠隔地の河川水位 テレメータ システム DAST-10 M s y s N e t 製品の PLC インタ フェースに、次の機種が新たにラ 管理者A テムで NTT 専用回 管理者B NTT専用回線 公衆回線 インアップしました。 SMDL （定価：150,000 円） -C1：キーエンス KZ-A500 用 PWR RUN TEL LINE 管理者D -S1：シャープ用 警 報 システム デジタル プリンタ -E1：東芝用 小形信号監視・ 報告ロボット てれとーく W TLW 常勤務時間しか勤 務していません。勤 務時間外に豪雨な 管理事務所 どがあった場合に 図 1 河川水位警報通報システム -R2：オムロン用 ます。河川管理事務 所には、管理者は通 MODEM -M2：三菱 A,Q シリーズ用 SMDK （定価：300,000 円） 線を経て管理事務 所に伝送されてい 管理者C DAST-10 B 測定場所 超音波水位計 は、テレメータシス は、どこからでも河 SMDL は、アナログデータだけ 〒 157-0061 川の増水状況を確認できるメリッ の場合は 32 点、接点データだけの 東京都世田谷区北烏山 1-8-2 トがあります。河川水位は、定刻に 場合は 512 点まで取り扱えます。 TEL：03-3305-8812 デジタルプリンタによって記録さ SMDK は、仮想カードの設定が可 FAX：03-3305-8833 れているため、水位の変化を後日 能で、アナログデータだけをさら ［河川水位警報通報および水位 確認することができます。本シス に 160 点まで追加できます。また、 報告システムのご紹介］ テムは小形信号監視・報告ロボッ 上記のほかに富士電機用と三菱 最近手がけたジョブをご紹介し トの一応用事例ですが、今後いろ AJ71C24-S8 用も用意しています。 ます。このジョブは、某市へ納入し いろな場面で遠隔地の監視システ SMDLの従来のラインアップは、 た河川水位警報通報システムです。 ムとしての活用が期待されます。 本誌 1998 年 2 月号の M s y s N e t 本システムは、主として小形信号 三笹理化計装（株）は、主にゴミ ニュース欄に記載しています。 監視・報告ロボットてれとーく W 焼却場、下水道システム、食品プラ （形式：TLW） とテレメータシステ ント、薬品プラントなどの計装シ エムシスネットクラブ 新メンバーのご紹介 ム （形式：DAST-10） から構成され ステムの設計、製作、据付工事、メ ています （図 1 参照） 。 ンテナンスを担当していますが、 新たに入会されたメンバー会社 2 箇所の河川水位を常時監視し、 そのほかに、医療関係のソフト開 を、表 1 によりご紹介します。 設定された警報水位に達すると、 発も行っています。 管理者 （4箇所） へ公衆回線によって 計装システム、ソフト開発など エムシスネットクラブ メンバー紹介 通報するシステムです。また必要 でご用命があれば、ご連絡をお願 に応じて管理者から小形信号監 いいたします。 ■ ● エムシスネットクラブメンバー 視・報告ロボットへ電話すること ＊ MsysNet およびてれとーくはエム・システム技研 の登録商標です。 三笹理化計装 株式会社 で、現状の河川水位を音声によっ 岩野 英樹 様 て報告を受けることができます。 【野田 恒三： （株） エム・システム技研 東京営業部 システム技術グループ】 表1 新たに入会されたエムシスネットクラブメンバーの会社（2000年3月10日∼2000年3月30日） 会 員 名 （株）電陽社 TEL 076-432-7588 FAX 076-432-7793 郵便番号 930-08531 住 所 富山県富山市永楽町32-13 お問合せ先（敬称略） 竹内 崇 金子 猛 様 【エムシスネットクラブメンバー会社連絡先等変更のお知らせ】 ＊担当者変更：大豊産業（株） 12 MS TODAY 2000 年 6 月号 簡単な加減算の例（2） きが異なる点に注意してください。 直流入力変換器の入力として 制御の世界ではいろいろな演算 は、DC0 ∼ 4V を指定します。出 が行われています。一般的に使わ 力のDC4∼20mAは2つの流量信 れる PID 制御でも、比例、積分、微 号が同じ値のときの 0m3 ／ h ∼流 分の各種演算を行っています。最 量計 A の最大流量 100m3 ／ h から 近では複雑な演算を行うファジー 流量計 B の最小流量 0m3 ／ h を引 制御なども登場し、ボイラーの燃 いた差 100m3 ／ h に相当します。 焼制御などに採用されています。 ただし、これには常に流量信 ここでは、加減算の様々な用途 号 a が流量信号 b より大きな値で と変換器を使った簡単な演算処理 あるという条件があります。流 をご紹介します。 量信号 a が流量信号 b より小さな 値をとると、出力信号は 4mA 以 流量の加減算 下になり計測不能となります。 加減算で一番多いのが流量の加減 2 つの流量信号の大小に関係な 算です。今回は、同じ流量レンジの2 くその差を取りたい場合は、入力 つの流量信号の減算を例として示し は−4 ∼ 4V を指定します。その場 ます。前号にてご紹介した加算の例 合の出力信号DC4∼20mAは−100 と同じ方法で実現できます。すなわ ∼100m3 ／h （流量差がゼロの場合、 ち、直流入力変換器（形式：SV）を 出力は 12mA） に相当します。前号 使って減算を行います。 図1に示す構 の加算例の場合と同様、流量計に 成で、流量計 A から流量計 B の信号 とって負荷抵抗が 250 Ωでは大き を差し引いた値を得たい場合は、図 すぎる場合は、直流入力変換器の 2に示すように配線します。 前号で述 入力抵抗を小さな値に選定し、そ べた加算の場合とは、流量信号の向 れに見合った入力レンジを指定し 加算器 （直流入力変換器 形式：SV） DC4∼20mA DC4∼20mA DC4∼20mA 流量計A 0∼100m3／h （A−B） F 流量計B 0∼100m3／h ます。たとえば入力抵抗を 62.5 ΩとすればDC−1V（＝（−20mA ＋ 4mA） × 62.5 Ω） ∼ 1V（＝（20mA −4mA） ×62.5Ω） を指定します。 直流入力変換器 形式：SV −□□−□ （価格：6 ∼ 8 万円） 入力信号 ◆電圧入力 ◆電流入力 A : DC 4 ∼ 20 mA 1 : DC 0 ∼ 10 mV ＊ A1 : DC 4 ∼ 20 mA 15 : DC 0 ∼ 50 mV B : DC 2 ∼ 10 mA 16 : DC 0 ∼ 60 mV C : DC 1 ∼ 5 mA 2 : DC 0 ∼ 100 mV D : DC 0 ∼ 20 mA 3 : DC 0 ∼ 1 V E : DC 0 ∼ 16 mA 4 : DC 0 ∼ 10 V F : DC 0 ∼ 10 mA 5 : DC 0 ∼ 5 V G : DC 0 ∼ 1 mA 6 : DC 1 ∼ 5 V H : DC 10 ∼ 50 mA 4W : DC -10 ∼ +10 V J : DC 0 ∼ 10μA 5W : DC -5 ∼ +5 V K : DC 0 ∼ 100μA 0 : 指定電圧レンジ GW: DC -1 ∼ +1 mA FW : DC -10 ∼ +10 mA Z : 指定電流レンジ ＊ A1 の入力抵抗は 50 Ωです。 出力信号 ◆電流出力 A : DC 4 ∼ 20 mA B : DC 2 ∼ 10 mA C : DC 1 ∼ 5 mA D : DC 0 ∼ 20 mA E : DC 0 ∼ 16 mA F : DC 0 ∼ 10 mA G : DC 0 ∼ 1 mA Z : 指定電流レンジ 供給電源 ◆交流電源 B : AC 100 V C : AC 110 V D : AC 115 V F : AC 120 V G : AC 200 V H : AC 220 V J : AC 240 V ◆電圧出力 1 : DC 0 ∼ 10 mV 2 : DC 0 ∼ 100 mV 3 : DC 0 ∼ 1 V 4 : DC 0 ∼ 10 V 5 : DC 0 ∼ 5 V 6 : DC 1 ∼ 5 V 4W : DC -10 ∼ +10 V 5W : DC -5 ∼ +5 V 0 : 指定電圧レンジ ◆直流電源 S : DC 12 V R : DC 24 V V : DC 48 V P : DC 110 V 付加コード （無指定および複数項指定可能） ／E : 入力指示計付 ／K : 高速応答形 SV 抵抗モジュール 形式：REM −□ （価格：2 千円） 抵 抗 値 10 : 10 Ω 250 : 250 Ω 50 : 50 Ω 500 : 500 Ω 62.5: 62.5 Ω 1 k : 1kΩ 100 : 100 Ω 図 3 SV と REM の仕様 F この例の場合に注意しなくて エム・システム技研では、次の加 0∼100m3／h はならない条件は、2つの流量信 減算専用機種も揃えています。 号は互いに独立しており、絶縁 アナログ式加算器 （形式：ADS） されていることです。互いの信 アナログ式減算器 （形式：SBS） 号が絶縁されていないと、思わ 次回は、流量レンジが異なる場合 ぬ信号の回り込みがおこり、指 の加減算についてご紹介します。■ 図1 流量信号 a 4∼20mA 直流入力変換器 （形式：SV） 出力信号 3 1 抵抗モジュール 4∼20mA （形式：REM）250Ω 2 4 7 4∼20mA 流量信号 b Vol. 9 No. 6 8 図2 供給電源 示誤差や他の計器に異常をきた す場合もあります。 【畠 健治：（株） エム・システム技研 広報室】 13 ;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;; 計装豆 知 識 の 豆 今 識 月 知 調節弁の基礎知識 （2） 性はイコールパーセ ンテージもしくはリ ● Cv 値計算式 ニアで、レンジアビ 調節弁の Cv 値の計算式は、流体の種別 （液体、気体、 リティは30∼50：1程 水蒸気） によって異なります。 それぞれの計算式を以下 度です。全レンジに に示します。いずれの式においても、流量が一定であ 渡り制御性に優れた 1.1 単座形弁 るとすれば、Cv 値が弁前後の差圧の平方根の逆数に比 調節弁です。 例し、反対に Cv 値が一定であれば流量が差圧の平方根 ②ダイヤフラム弁 （図2参照） に比例することが分かります。このことから、調節弁 サンダース弁とも呼ばれま の原理が可変絞り機構であることが理解できます。 す。弁本体の中央にせきを持ち、 注 1） 注 2） Cv 値計算式 （FCI の式 による） ： （1）液体に対する式 Cv ＝1.17Q l Gl ΔP （2）気体に対する式 Cv ＝ Qg 273 G gT 1 （ただし、ΔP ＜0.5P1 ΔP （ P1＋ P 2） Q g G gT1 Cv ＝ ΔP ≧0.5P1 の場合は ） 236P1 （3）水蒸気に対する式 Cv ＝ W（1＋0.001 3TSH） （ただし、ΔP ＜0.5P1 13.5 ΔP （ P 1＋ P 2） W（1＋0.001 3TSH） ΔP≧0.5P1 の場合は C v＝ ） 11.7P1 Cv ：弁容量係数 Gg ：標準状態の空気に対する標準状態の当該気体の比重 G l ：標準状態の水に対する使用温度の当該液体の比重 P1 ：弁入口圧力〔kg／cm2abs〕 P2 ：弁出口圧力〔kg／cm2abs〕 〔Nm3／h〕 ΔP：弁差圧P1−P2〔kg／cm2〕 Qg ：気体の体積流量 Q l ：液体の体積流量〔m3／h〕 T 1 ：弁入口温度〔K〕 TSH：水蒸気の過熱度〔℃〕 W ：重量流量〔kg／h〕 1.2 複座形弁 図1 グローブ弁の構造 ダイヤフラムによって開閉しま す。スラリ流体などの制御に適 しています。流量特性はリニア 図2 ダイアフラム弁 に近く、レンジアビリティは 10 ∼ 15：1 程度ですが、 低流量域での制御性はあまりよくありません。 ③バタフライ弁 （図 3 参照） 弁本体内でディスクが回転 して開閉します。構造がシン プルで、大口径の弁でも比較 的安価です。流量特性はイ 図3 バタフライ弁 コールパーセンテージに近く、レンジアビリティは 20 ∼ 30：1 です。完全閉止時の漏れゼロも可能です。 ④ボール弁 （図 4 参照） 弁本体内に穴の明いたボール ● 固有レンジアビリティ を入れ、これを回転させて開閉し 調節弁の弁容量の可変範囲を示すものであり、 ます。閉止時の漏れが少なく （完 R ＝ Cv max／ Cv min ＝ Q max／ Q min で表されま 全締め切りも可） 、遮断弁として す。調節弁による制御範囲の指標になります。 多く用いられますが、ボールに V ● 各種調節弁 字の切り込みを入れて特性を改善し、 調節弁として 調節弁には、 基本構造の違いにより各種の形式が 用いることもできます。その場合の流量特性はイ あります。基本的には、弁軸の運動方式からリニア コールパーセントに近く、レンジアビリティは 100 タイプとロータリータイプに分類できます。 以下に ∼300：1と大きくなります。 ■ その代表的な形式と特徴について説明します。 ①グローブ弁 （図 1 参照） 図4 ボール弁 〈参考文献〉オーム社「計装システムの基礎と応用」 千本 資、花淵 太 共編 注 1） Cv 値計算式は慣用的に用いられるため、SI 単位系ではな く、旧単位系のままで示します。 注 2） FCI-62：Recommended Voluntary Standard Formulas for Sizing Control Valves ;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;; 調節弁の中でも最も一般的に使用されます。 球状の 弁本体を持ち、 出入り口の中心線が一直線上にありま す。構造から単座形弁と複座形弁があります。流量特 14 【村上 良明：（株） エム・システム技研 商品企画室長】 MS TODAY 2000 年 6 月号