自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ手法確立に向けた 取り組みと課題 ～FF導入事例に

自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ手法確立に向けた
取り組みと課題
～FF導入事例にもとづいて～
三菱化学ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ株式会社
ｴﾝｼﾞ部 制御・情報ｼｽﾃﾑGr
原田 宜之
日本フィールドバス協会
ユーザセミナ in Japan (大阪)
アクスネッツうめだ 2008/09/19
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自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ手法確立に向けた
取り組みと課題
１．ＦＦ設備概要 （FF範囲，規模）
２．自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ取り進め
３．設計、工事
４．ＦＦ導入に関するトピックス
（計器ﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ，DCS，FF信号診断）
５．ｺミｯｼｮﾆﾝｸﾞの取り組み紹介
（ﾊﾞﾙﾌﾞｼｸﾞﾈﾁｬｰﾃﾞｰﾀの活用）
６．まとめ
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1-1. 設備概要 （ﾌﾟﾗﾝﾄ概要）
建設場所：三菱化学㈱ 黒崎事業所
工場名称：ポリカーボネート工場
（KP2ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ）
・ｶﾞｽ／腐食流体／ﾓﾉﾏｰ／ﾎﾟﾘﾏｰなど
複数のﾌﾟﾗﾝﾄからなる。
◎
・ｲﾝﾊﾞｰﾀ機器も多数存在
・非防爆エリア（一部、防爆エリアあり）
・試運転 2008年2Q終了
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1-2. 設備概要 （FF及び通信採用範囲）
1.フィールドバス
3.ﾓﾊﾞｲﾙ
2.光通信ｼｽﾃﾑ
RI/O SYSTEM
CDL伝送 SYSTEM
FOUNDATION FIELD BUS
無線LAN SYSTEM
DＣＳ
DＣＳ
DＣＳ
電源UNIT（MTL）
PLC
総合ＥＪＢ
ＪＢ（MTL）
現地EＪＢ
光-NET
8点入力ﾓｼﾞｭｰﾙ
（ｴﾏｿﾝ）
・・・
温度指示
渦流量計
電磁流量計
質量流量計
ＰＡ／ＦＡ
調節弁
ﾕﾆｯﾄ機器
制御盤取合
Ｉ／Ｌ計器，保安計器
PDA
温度制御
ﾍｯﾄﾞﾏｳﾝﾄtype
温度計は、省配線目的でFF導入
圧力伝送器
差圧伝送器
非FF対応計器
ＰＨ計
導電率計
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ON-OFF弁
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1-2. 設備概要 （補足）
FF採用計器について
・通常の端子箱の中にFF変換器内臓
（ﾍｯﾄﾞﾏｳﾝﾄtypeを採用）
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1-3. 設備概要 （FFﾃﾞﾊﾞｲｽ規模）
フィールドバス機器導入率
ＦＦデバイス内訳
全体： 140ｾｸﾞﾒﾝﾄ
全体： 4,480点
ｱﾆｭｰﾊﾞ流量計 2％
DI/O 730点
AI/O 410点
電磁流量計 4％
29%
FF 1300点
ＰＨ計 1％
導電率計 1％
質量流量計 4％
渦流量計 5％
CDL 510点
調節弁 23％
ﾏﾙﾁﾌﾟﾚｸｻ取込
RI/O(AI /O) 100点
温度計 28％
圧力／差圧伝送器 23％
RI/O(DI /O) 1430点
温度計（ＦＦ） 9％
ﾕﾆｯﾄ機器比率が高いため、全体のFF導入率として
は低めであるが、RI/O採用により、ﾊﾞｽ導入比率は
高い。
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2. 自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ取り進め
H/W設計
DCS
FF用ﾌｨｰﾙﾄﾞ計器
FF用電源装置,避雷器
ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ
TYPE-Aｹｰﾌﾞﾙ
圧着器／端子
S/W設計
ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞ
I/Oﾘｽﾄ
機能仕様書
FFﾋﾞﾙﾀﾞ ﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ
ﾙｰﾌﾟﾁｪｯｸ
ｱｾｯﾄｼｽﾃﾑ（PRM）
ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ
ﾋﾞﾙﾀﾞ構築
FFﾋﾞﾙﾀﾞ構築
ｼｰｹﾝｽ構築
（ 診断技術 ）
・社内において、初めてのFF本格導入プロジェクト
・基本設計～ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞまで、FF導入に対するﾉｳﾊｳを蓄積し、
自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ手法を確立
全て自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞにて取り進め
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3-1. 設計，工事 （ｾｸﾞﾒﾝﾄ設計）
1. 最大接続台数
１０台／セグメント（但し、調節弁４台迄）
・LAS（定期通信＜500msecﾒｰｶ推奨値）
・FF用電源装置（＜350mA）
・ｹｰﾌﾞﾙ距離（＜1900m）
制約から設計余裕を考慮
2. ｾｸﾞﾒﾝﾄ系統分け
計器配置からｾｸﾞﾒﾝﾄｸﾞﾙｰﾌﾟを決定
・DCS／電源ｶｰﾄﾞ冗長化により信頼性向上
・電流制限付きﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ採用により、短絡時の影響なし
→ セグメント設計上制約の自由度をあげる
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3-1. 設計，工事 （セグメント設計 補足）
１０台（調節弁４台含む）設計のスケジュール結果一例
0msec
267msec
500msec
ﾊﾞﾙﾌﾞ①
1000msec
ＬＡＳからみた場合、結果的に余裕の
あるスケジューリングとなった。
ﾊﾞﾙﾌﾞ②
ﾊﾞﾙﾌﾞ③
各フィールド計器の処理（通信）速度は、
年々、進歩しており、
ＬＡＳ制約 ＜ 電源装置容量制約
である（本PJの場合）。
ﾊﾞﾙﾌﾞ④
計器①
計器②
計器③
計器④
計器⑤
計器⑥
電源装置容量や多点用ＪＢ（ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ）等、
付帯設備の容量ＵＰも必要。
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3-2. 設計，工事 （ﾃﾞﾊﾞｲｽ情報）
1) Node_Address
2) PD_TAG
3) Device_Class（Basic or LAS）
ﾃﾞﾊﾞｲｽ情報の入力済み計器を入荷
・建設サイトでの作業最小化
・通信確立のスムーズ化
を考慮
（Node_Address）
ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ端子
Terminal-1
Terminal-2
Terminal-3
Terminal-4
・
・
ﾉｰﾄﾞｱﾄﾞﾚｽ
0XF7
0XF6
0XF5
0XF4
・
・
（PD_TAG）
PJ-NAME + ﾙｰﾌﾟNO. + T or V
※現地でのﾉｰﾄﾞｱﾄﾞﾚｽやPD_TAGの変更は
時間が費やされる
設計する上でNode_Address管理は負荷が大きい。
→ ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞする上で今後の課題
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3-3. 設計，工事 （現地施工）
FF用JBBOX
・SUS-IP65BOXに格納
・計空ﾊﾟｰｼﾞ施工
FF用ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ
・12点用／ｾｸﾞﾒﾝﾄで統一採用
・ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ端子ﾒｰｶ推奨の
圧着棒端子採用
8点入力用ﾏﾙﾁﾌﾟﾚｸｻｶｰﾄﾞ
TYPE-Aｹｰﾌﾞﾙは、従来のｼｰﾙﾄﾞｹｰﾌﾞﾙよりも細いため、ｹｰﾌﾞﾙ外径とﾊﾟｯｷﾝｼｰﾙ径
の確認が必要。
→ 本PJにて採用したTYPE-Aｹｰﾌﾞﾙは、計器標準取付の耐圧ﾊﾟｯｷﾝｼｰﾙ径
（防爆施工分）よりも細いため、ｹｰﾌﾞﾙｼｰｽ厚みを厚くすることで対応した。
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3-4. 設計，工事 （ループチェック）
圧力伝送器のループチェック手順例（概要）
DCS（PRM）
→ 通信・計器ﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ時点でループが確立
FF用通信ｶｰﾄﾞ
a) 個別ループの間違いない縁切確認
FF用電源ｶｰﾄﾞ
b) PRMの有効利用
CCR
現場側
を考慮した手順。
1) ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸのﾌﾞﾛｯｸ端子取外
2) 計器側 ： 無電圧であること
DCS側 ： IOPとなること
3) ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸのﾌﾞﾛｯｸ端子復旧
4) 伝送器を均圧状態にする
5) 復旧確認後、PRMよりｾﾞﾛ調整実施
＋ Ｓ －
FF用ﾒｶﾞﾌﾞﾛｯｸ
取出弁
a)
＋
Ｓ
－
取外可能なﾌﾞﾛｯｸ端子
b)
FF計器 圧力伝送器
→ 解結線，模擬入力作業etcないため、作業負荷低減
（但し、計器調整時のPRM作業順番待ち発生）
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4-1. ＦＦ導入のトピックス （計器単位）
ﾋﾞﾙﾀﾞからﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ不可の単位が存在する
FF単位系変換ﾋﾞﾙﾀﾞで規定されていないため、工夫が必要
FFﾋﾞﾙﾀﾞ
ﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ
FF計器
1) T/H
FF-AIﾌﾞﾛｯｸの単位をTNE/Hへ変更しﾀﾞｳﾝﾛｰﾄﾞ
2) KPa/abs
計器側単位をKpaaに設定し対応
→ FF協会やホストベンダーで規定されている単位表現の使用
3) μS/cm
計器側単位をS/cmに設定し、10^6を乗じて対応
→ ｾﾝｻｰの使用単位は、FF協会で定義（ｺｰﾄﾞ化）されることを望む
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4-2. FF導入のトピックス （DCSｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ）
1. 開平演算
開平処理は、DCS側での設定は無効のため、計器側で設定することで対応。
（PVIﾌﾞﾛｯｸの開平処理は、FF-AIﾌﾞﾛｯｸと接続される場合、無効になる）
⇒ 従来ｱﾅﾛｸﾞﾍﾞｰｽでの設定項目は、「無効」ではなく、別の方法で機能の充実
2. ﾃｽﾄ機能
FFﾌﾞﾛｯｸ計器は、機器登録がされていないと従来ｱﾅﾛｸﾞﾌﾞﾛｯｸ計器と同様な方法で
「ﾃｽﾄ機能」の確認ができない。工夫が必要。
⇒ FFﾌﾞﾛｯｸ計器のﾃｽﾄ機能充実
3. 等値化機能
PRMで計器ﾊﾟﾗﾒｰﾀ（ﾚﾝｼﾞ，単位・・・）変更しても、自動的にENGﾋﾞﾙﾀﾞへ反映されない。
全てのﾊﾟﾗﾒｰﾀは、変更履歴が残るPRMを正として、管理している。
⇒ ﾊﾟﾗﾒｰﾀ一括管理するための等値化機能の充実 （ｹｰﾊﾟﾋﾞﾘﾃｨFILEも一括管理）
⇒ DCSのFFｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞの充実
（DCSﾍﾞﾝﾀﾞｰにより異なると思われる）
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4-3. ＦＦ導入のトピックス （FF信号診断）
（事象）
ｺﾈｸｼｮﾝｴﾗｰ（ｼｽﾃﾑｱﾗｰﾑ）が時々発生
～ﾌｨｰﾙﾄﾞｻｲﾄﾞの原因により～
（診断事項）
1) 物理層診断 ： 抵抗，ｷｬﾊﾟｼﾀﾝｽ測定
31.25KHz のFF信号
ｹｰﾌﾞﾙ損傷，ｱｰｽ健全性，誘導ﾉｲｽﾞ・・・
2) ﾉｲｽﾞﾚﾍﾞﾙ測定
ﾋﾟｰｸﾉｲｽﾞ，ﾘﾄﾗﾝｽﾐｯﾄ回数・・・
3) FF信号波形確認
全体／1ﾌﾚｰﾑ信号波形に歪み，崩れがないか・・・
→ FF信号診断アイテム及び手順の確立
（但し、作業負荷が大きく、専門知識が要求される）
（全体信号波形一例）
「FFｼｽﾃﾑｴﾝｼﾞｱﾘﾝｸﾞｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ」の「ｻｲﾄ設置要領」記載ｱｲﾃﾑを網羅した、ＦＦ信号診断
ﾂｰﾙの導入／実証ができれば、負荷低減 （ﾄﾗﾌﾞﾙｼｭｰﾃｨﾝｸﾞ，工事検収） になる。
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5. ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞの取り組み紹介
建設時に全ての調節弁に対し、２種類のｼｸﾞﾈﾁｬｰﾃﾞｰﾀを採取
1) 25%STEP応答
毎回のｽﾃｯﾌﾟ設定値をStepSizeとして、
設定されたｽﾃｯﾌﾟ量ごと増加させながら
指定された範囲に渡り繰り返す。
＜測定結果（自動算出）項目＞
・ｵｰﾊﾞｰｼｭｰﾄ幅
・86％応答時間
（25%STEP応答）
上記算出結果及びｸﾞﾗﾌから読み取った無駄時間／制定時間比較で
制御性能状況の良否を判断する。
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5. ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞの取り組み紹介
2) 標準静特性
10～90%間で、10%毎にﾊﾞﾙﾌﾞへの
出力圧力と実開度の関係を往復で
測定
＜測定結果（自動算出）項目＞
・ｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾚﾝｼﾞ（動作圧力）
・摩擦の大きさ（ﾋｽﾃﾘｼｽの1/2）
（標準静特性）
上記算出結果及び経年使用後の採取ﾃﾞｰﾀ比較でｸﾞﾗﾝﾄﾞの緩み、固着度合い
の推定を行う。
→ ﾃﾞｰﾀ収集に、15min／台必要。自動で複数台バッチ採取する機能があれば、
負荷低減となり、効率的 （ﾙｰﾌﾟﾁｪｯｸと兼ねることができる）
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5. ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞの取り組み紹介
バルブ再ﾁｭｰﾆﾝｸﾞ実施事例
ﾊﾝﾁﾝｸﾞが生じるバルブが存在（青色）
再ﾁｭｰﾆﾝｸﾞを実施して改善（赤色）。
ｼｸﾞﾈﾁｬｰﾃﾞｰﾀを採取することにより、
・ﾊﾝﾁﾝｸﾞ
・応答遅れ
など、今まで、目視確認だけでは見落
としていたバルブ動作を改善。
（ﾊﾝﾁﾝｸﾞが大きいﾊﾞﾙﾌﾞの一例）
→ 口径により、しきい値（無駄時間，時定数，制定時間etc）を決め、
外れたバルブ（約10％）は再ﾁｭｰﾆﾝｸﾞ実施
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6-1. まとめ （課題）
・課題 （提案）
1) 設計時点での課題
・ｾｸﾞﾒﾝﾄ設計の自由度UP（台数）
・ﾃﾞﾊﾞｲｽ情報管理（Node_Address）
・TYPE-A（ｹｰﾌﾞﾙ径）などのFF特有H/Wの選定
・効率的なﾙｰﾌﾟﾁｪｯｸ手法の確立
2) 負荷低減ｱｲﾃﾑ（ﾂｰﾙ）の導入及び実証
・FF信号診断ﾂｰﾙ
・DCSｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞの向上
・ｼｸﾞﾈﾁｬｰﾂｰﾙ（自動複数台ﾊﾞｯﾁ採取）
3) 計器診断等、診断技術の実証及び確立
・ﾌﾟﾗﾝﾄ特有の診断ｱｲﾃﾑからﾊﾟﾗﾒｰﾀの検証
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6-2. まとめ （手法と取り組み）
FF導入のｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞに対するノウハウを蓄積中。
自社ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞの手法と取り組み
基本設計～ｺﾐｯｼｮﾆﾝｸﾞまでの手法において、様々な導入事例を
参考にしながら、ｹｰｽｽﾀﾃﾞｨを実施し、ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞを行った。
各フェーズでの設計項目を検証し、先述した課題をフィードバックさ
せることにより、自社のｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ手法を確立させる
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