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ISA-Japan Section
IS A - J a p a n S e c t i o n NEWSLETTER The International Society of Automation http://www.venus.dti.ne.jp/~isaj Volume 12 No.34 No.34 2009 2009 From the Webmaster of Japan Section 支 部 役 員 巻 頭 言 Hiroo Kanamaru, ISA 日本支部 Web 担当 神余浩夫 Mitsubishi Elecetric, Co., Ltd. 三菱電機株式会社 We had two big exhibitions; System Control Fair 11 月にふたつの大きな展示会；SCF とロボット展が and Robot Exhibition in November. This year, the scale 開催された。今年は世界同時不況の煽りを受けて、出 and attendances of SCF were reduced to 70 percent 展数もブースの大きさも前回に比べて約 7 割となった。 from the last time. There are not many guests in each ブースの客の入りは少なく、海外からは特に激減した。 booth, especially foreigners. In the other hand, Robot その一方で、ロボット展は、産業用ロボット、多様な Exhibition including industrial robots, various service サービスロボットからおもちゃまで幅広い内容で盛 robots and toy robots was success. For example, we 況であった。特に、子供がローラースケートで会場を cannot see kids running with roller-skate shoes in SCF. 走り回っているのは、SCF には見られない光景であっ The work of universities and ventures tell me that we た。大学やベンチャーの奮闘を見ると、まだまだ日本 are still having a desire of manufacturing and のモノづくりと技術開発への意欲は失われていない innovation. と感じることができた。 We can hear that Japanese students don't have 我々の計測制御分野はもちろん、自動車、コンピュ interests to an automobile, a computer and also our field. ータ分野を含めて理系の人気が高くないと聞く。しか However, we should have an advantage in technology し、日本が世界で生き残るには、ハイテクと品質を売 and quality in the global competition, and the り物にするしかなく、技術開発力はその源泉である。 innovation is a source of the advantage. The power of 日本が世界をリードするロボット展の盛況ぶりを演 young engineers who lead the exhibition would drive 出したのは学生や若手技術者であり、彼らの技術力が Japanese manufacturing. I can find brightness in a 今後も日本のモノづくりを支えていくだろう。未来に future. 光が見えた気がした。 ＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜ ＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞ December 2009 1 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ・One Event, Six Exchanges (Conference & ISA 日 本 支 部 Briefing) 2009-2010 年 度 総 会 報 告 ＊Enterprise Integration ISA-Japan 2009-2010 Annual Meeting ＊Environmental & Quality ＊Process Automation ＊Safety ISA日本支部の2009-2010年度の支部総会は、2009 ＊Security 年7月3日（金）学士会館（東京都千代田区神田錦町） ＊Wireless & Networking において開催され、会員出席者18名、委任状24名によ り総会の定足数（総会員数148名の20％）を満たし、 ３．ニュースレター発行 議事及び役員改選が行われ、引き続いて記念講演会で a）第 31 号（2008/5 発行） は次の３件の講演が行われ、活発な質疑が行なわれ ・支部役員巻頭言（三宅） た。 ・拡大する PLC 計装アプリケーション (オムロン・浪江 正樹） ・「工業用無線の国際標準化動向」 横河電機㈱ ・PLC 計装の最前線「STARDOM 計装」 林尚典 (横河電機・門脇勇一郎） ・「ワイヤレス計装によるプロセス監視強化」 ・MELSEC 計装の最新動向 (三菱電機・廣田 喜胤） 日本エマソン㈱ 吉田高志 ・支部連絡、その他 ・「産業用無線技術と安全制御」 シーメンス㈱ 原田光雄 b）第 32 号（2008/11 発行） ・支部役員巻頭言（小川） ・現場から考える製造業の情報化 e-F@ctory 午後5時30分から技術交流会が開催され、会員の交 (三菱電機・渡部裕二） 流を深め盛会であった。総会での昨年度活動報告およ ・ISA95 の現況 (森永エンジニアリング・杉浦彰敏） び来年度の活動計画を以下に示す。 ・総会報告、その他 ISA-J 2008-2009 年 度 活 動 報 告 お よ び 2009-2010 活 動 計 画 ISA-J 支部長 c）第 33 号（2009/6 発行） ・支部役員巻頭言（南雲） ・直接挿入レーザ方式ガス分析計 黒岩重雄 (富士電機・平山紀友） ・レーザ式ガス分析計 １．ISA-J・2008-09 年度総会（東京）：2008/7/4 (ノーケン・倉本拓司） ・支部連絡、その他 a) ISA-J 総会 14:00-14:30 ・ISA-J 活動報告/計画、会計報告、新役員選出承認、 ４．ISA-J Web 更新 来年度も引き続き、ISA-J の Web を更新していきます。 賛助会員報告 b) 記念講演会 14:30-17:30 ５．ISA の話題（InTech2009 より抜粋） ・「プロセス産業の発展と制御技術の課題」 ・委員会活動 前・名古屋工業大学教授 工学博士 伊藤利昭 ＊ SP-100 Wireless Standards Committee ・「ISA-95 活動内容と日本での WG 紹介」 ・InTech2009 の話題 森永エンジニアリング 杉浦彰俊 Wireless ＊Process Automation: Wireless networking in plant ＊Factory Automation: No Wild West wireless ＊Wireless and the Smart Grid ・「現場から考える製造業の情報化 e-F@actory」 三菱電機 渡部裕二 c) 技術交流会 17:30-19:00 ２．ISA2008 Houston: 2008/10/14-16 December 2009 2 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ＊Wireless: Get your feet wet ＊Nuclear power comeback sure to employ wireless tools Spot-on NOx Safety ＊High-integrity overflow protection ＊Safety first ＊Rust is risk ＊Intrinsically safe design boosts reliability, safety, productivity 2008-2009 年 度 決 算 報 告 ISA-J 会計担当 藤田雄一 2008-2009 年 度 決 算 報 告 書 収 入 支 前年度繰越金 会場費 1,074,311 206,929 印刷費 総会,フォーラム参加費 162,000 ISA からの会費戻し 144,000 ISA への支払い 100,174 賛助会費 ６．IS-J 賛助会員制度 58,687 講師車代 200,000 ご支援感謝いたします。 利息 ・（株）ピーアンドエフ 出 60,000 ｲﾝﾀｰﾈｯﾄ運営費 1,270 ・（株）ノーケン 27,534 輸送費(書類・機材) ・東洋エンジニアリング（株） 23,320 ・日本エマソン（株） 雑費 ・（株）フジキン 51,000 ISA-J賛助会員のご案内 繰越金 http://www.venus.dti.ne.jp/~isaj/sect/sanjyo 966,285 収入合計 ７．第11回フォーラム：2008/2/29（東京） 収入合計 1,537,755 1,537,755 次の３件の講演が行なわれ、活発な質疑があった。 備考 1) 技術講演会: 省エネ・環境への取り組み 1)H20 年 6 月１日より H21 年 5 月 31 日までを平成 20 （15:00～17:30） 年度の会計年度とする。 ・「三菱電機の環境への取り組み－環境ビジョン2021 の展開－」 2)会場費には交流会費用を含む。 三菱電機 環境推進本部 3)印刷費はﾆｭｰｽﾚﾀｰ印刷費。書類はニュースレター。 企画担当課長 田中 基寛 4)雑費は，会議費，封筒代、為替手数料など。 ・「直接挿入レーザ方式ガス分析計」 富士電機アドバンスドテクノロジー 機器技術研究所 平山 紀友 2008-2009 年 度 役 員 候 補 承 認 ・「In-situタイプレーザーガス分析計の国内現場 ＊総会において、下記の役員が満場一致で選出された。 での事例紹介と環境問題への貢献」 ノーケン ２）技術交流会 支部長(President) 技術部 倉本 拓司 ：黒岩重雄(ARC ｼﾞｬﾊﾟﾝｵﾌｨｽ） 副支部長(Vice President)：寒川史郎 (FSL-Future (17:45-19:00) System Laboratory） 副支部長(Vice President)：出町公二（横河電機） 会計担当(Treasurer) ：藤田雄一（東洋ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ） 企画担当(Program Chair) ：三宅 豊（ノーケン） 会報担当(Newsletter Editor)：小川和彦（大阪産業大 学） Web 担当(WebMaster) ：神余浩夫（三菱電機） 会員担当(Membership Chair) ：南雲 睦（富士電機） 以上 December 2009 3 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 実際に、ドイツ国内自動車製造企業のオートメーショ 技術報告 産業用無線と 産業用無線と安全制御 ン提案団体（AIDA）ではPROFINETを安全制御と標 Industrial Wireless communication and 準制御が無線を含む単一ネットワークで可能な自動 Machine Safety 制御バスとして業界の標準制御バスとするとのコメ ントを発信している。単一のネットワークによるメリ ットは短期的にはエンジニアリング・開発・統合コス シーメンス株式会社 原 田 光 雄 トの低減、長期的には保守・運転コストの低減であり、 Siemens K.K. Mitsuo Harada 更にアプリケーション開発から現場機器までの通信 をシームレスに行なうことによるネットワークコス １.はじめに トの削減である。 シーメンスは1958年にトランジスタ技術を自動制 御に導入して以来、1979年にPLC、1996年にPLCから センサー・デバイスレベルまでの全てを提案する TIA(Totally Integrated Automation)コンセプト、2002年 Management level (MES) に生産レベルのネットワークと経営レベルのネット ワークを統合するSIMATIC IT、そして、208年には産 Operation level 業用イーサネットであるPROFINETにて無線ネット (SCADA / DCS) ワークを用いた自動制御および安全制御を発表した。 Control level WinCC PCS 7 SIM これまで、自動制御業界では光通信などを用いた無 Field level 線接続が行なわれていたが、その用途は極限られたも のであった。シーメンスは産業用無線LANを用いるこ 図２ シーメンスが提案する統合ネットワーク とで無線接続の用途をより自由で使い易いものとし た。 2008 2002 1996 SIMATIC NET 革新的な にてWirelessでの でのSafetyを を実現 革新的な技術の 技術のProfinetにて にて での 生産工程と で統合 生産工程と経営管理を 経営管理をSIMATIC ITで 産業用ネットワーク の水平/垂直統合 産業用ネットワーク（ ネットワーク（SIMATIC S7, SIMATIC HMI, SIMATIC PCS7)の 水平 垂直統合 をTIAにて にて発表 にて発表 1979 最初の であるSIMATIC S5を を発表 最初のPLCである である 1958 SIMATIC Gにて にてトランジスタ にてトランジスタ技術 トランジスタ技術を 技術を自動制御に 自動制御に導入 図１ シーメンス開発の歴史 December 2009 4 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ２.産業用イーサネットPROFINET LANのノード数が有線LANのノード数を上回るとの PROFINETはPROFIBUS PROFINET Internationalに 予想もされている。産業分野においても無線LANのノ よって推進されるオープンなイーサネットベースの ード数の伸びは非常に大きく、近年非常に注目されて 自動制御ネットワークであり、既にIEEE802.1Qにて いる技術である。PROFINETでは汎用性の高い無線 標準化がされている。その特長は、 LAN (以下WLAN) の技術を取入れると同時に、産 業用に特化した産業分野向けの特別機能 (iFeature : ・リアルタイムに対応した産業イーサネットである iPCF, iQoS, iHOP)を付加することで、自動制御ネット ・TCP/IP(IT規格)との共存が可能である ワークの一部としてWLANの使用を可能とし、それを ・安全制御を行なうことができる 産業用WLAN（iWLAN）と称している。 ・産業用無線技術を使用することが出来る このiWLANの利用によりユーザのシステム設計に ・プロセス制御およびモーションコントロールに対応 置ける自由度が飛躍的に高まるだけでなく、保守費用 している の低減にも貢献している。 また、安全制御も無線を介して行なうことが可能で 等がある。すなわち、自動制御・安全制御・情報通信 あり、ほぼ全てのアプリケーションに対応することが を単一のネットワークで対応できるということであ できる自動制御システムとなっている。 る。 この結果、ネットワークの垂直・水平統合が可能とな ３.１ 産業用無線LAN（iWLAN） り、あらゆる場所から直接デバイスの診断を行うこと 自動制御にて制御ネットワークに求められる要求と や、生産状況のモニタを行うことが簡単にできるよう しては、 になった。すなわち、生産工程の「見える化」が出来 信頼性（Reliability） るネットワークである。 可用性（Availability） 操作性（Operability） 堅牢性（Robustness） インターネット があるが、シーメンスのiWLANは、これらの要求を 満たす下記の機能・性能を備えている。 1) 複数のRFによる無線接続の2重化 無線器本体に2つ(最大3つ)のRFを持つことで複数 のRFにて接続を行なうことが可能 図３ PROFINET接続イメージ ３.産業用無線LAN 図４ 無線冗長化接続（２RFによる２重化） 一般に有線LANと無線LANのノード数を比較すると 無線接続数の伸びは非常に大きく2010年には無線 December 2009 5 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 2) 帯域制限による定時アクセスの実現(iQoS) APの有線部分に不具合が発生した場合に、他のAP 制御通信部分の通信帯域を予約することで情報通 へローミングを行う機能。ClientはAPへの接続だけで 信のトラフィックと区別することが可能 Data rates Data rates 802.11 reserv. reserv. なくEthernet上の特定デバイスへの接続チェックをお こなっておりこの接続が切断された場合にも近傍の Data rates 802.11 reserv. 802. T1 APへのRoamingを実行する。 Ti T2 6) 冗長接続が可能(RSTP) T3 T4 無線でのメッシュネットワークによる冗長機能。下 T 記Active Linkに障害が発生した場合、Blocked Linkを T6 T1,T2,T3はアクセスポイントの 指示で周期ごとに帯域が予約 されています。 図５ 使用してネットワークの再構築を行う。 T4はT5,T6と伴にBest Effort で接続される。毎周期のアク セスは保障されていない。 iQoSのしくみ（帯域予約による周期通信） W788-2 3) 高速ローミングによるローミング時の接続状態の W788- W788-2 Conveyor Conveyor 6 Conveyor 7 Conveyor 維持(iPCF) W788-2 50ms以下のローミング速度により、ローミング時 Conveyor W788- の断線時間の最小化を保証 RSTP Result active Link Conveyor Industrial A A A WD Roamin blocked Link 図８ WD Roamin STP/RSTPによる接続切替 7) 高い環境性能(動作温度範囲、保護等級) -40℃－＋70℃の広範囲での動作、IP65、UV対策、 塩水霧対策 図６ 無線によるローミング 8) モバイル端末からのIO制御および安全制御 4) 周波数ホッピングによるノイズ耐力の強化(iHOP) (E-Stop) 2.4GH/5GHzのそれぞれまたは両方を使用した周波 無線端末を使用したリアルタイム通信が可能。特に 数ホッピングにより高い接続性を提供 移動台車などでは同軸漏洩波アンテナを使用するこ とで軌道上において安定した通信を維持することが 5) 論理接続異常時の接続先の切替(Forced Roaming) 出来る。 SIMATIC S7-300F Industrial Ethernet/PROFINET AP redundant Access Point Access Point (W788-1RR ) (W788-1RR ) RCoax cable RCoax A Client Client (W747-1RR) 図７ IO-Device IO-Device Forced Roamingのイメージ 図９ December 2009 (W747-1RR) 6 RCoaxアンテナ構成例 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 12) 専用メモリによる簡単な保守 9) 標準無線LANとの共存 専用メモリC-PLUGにより設定情報の引継ぎを簡 標準プロトコルをサポートし、制御通信とIT通信を 単に行うことが可能 同時に行なうことが可能（iPCFを除く） 設定データは全てこのC-PLUGに保存されるため、 下記Ethernet標準フレーム内のEther-typeにて識別 デバイスに不具合が発生した場合、このC-PLUGを新 が可能 0x0800 : IPテレグラム しいデバイスに挿入することで、全ての設定値が引き 0x8892 : PROFINETリアルタイムテレグラム 継がれる。このため専門知識のない方も簡単に交換作 業を行うことができる。 Ethernet Frame Preambel Sync Source MAC Dest. MAC 7 Byte 1 Byte 6 Byte 6 Byte Priority Tagging* Ethertype 4 Byte 2 Byte Frame ID 2 Byte Ethernet-Standard 図１０ Prozess data up to 1440 Byte Status Information PROFINET specific 4 Byte FCS 4 Byte * According to 802.1 Q PROFINETのEthernetフレーム 10) 最新セキュリティ技術の利用 ファームウェアの更新によって最新のセキュリテ ィ技術のインストールが可能 図１３ C-PLUG（本体の設定を保持する内蔵メモ リ） 13) シミュレーション・サイトサーベイツール 専用ソフトウェアSINEMA Eにより無線環境の事 前調査および設置後の電波環境の確認・一括設定変更 が可能 図１１ セキュリティ 11) 電波状態の測定および通信状態の監視機能 クライアントにて信号強度、ローミング状態のモニ タが可能 図１４ ３．２ SINEMA Eソフトウェア iWLAN製品 シーメンスは産業用としての機能を有する産業用無 線機器を様々な用途に適応するため、屋外屋内用をは 図１２ December 2009 じめビークル搭載用の小型無線機器を発表している。 Signal recorder画面 7 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 また、アクセスポイントには無線インターフェースを 最大３つまで搭載した機器があり、本体1台で複数の また、安全制御のプロファイルであるPROFISafeは 無線CHを使用することが可能となっている。 PROFIBUSとPROFINETで共通となっていることから PROFIBUSでの1999年からの多くの実績、40,000シス テムおよび410,000ノード以上の実績、に基く高い信 標準IWLAN 標準 耐環境性IWLAN 耐環境性 小型IWLAN 小型 エンジニアリング 頼性が証明されている。 アクセスポイント ４．２ W788-1PRO W786-1PRO W788-2PRO W786-2PRO 無線による安全制御 W784 PROFINETではiWLANを用いた無線制御が可能で SINEMA E あり、安全制御も無線にて行なうことが可能となって クライアント いる。一般に無線での安全制御には不安を抱くことが W744-1PRO W744-1 多いが、実際に多くのアプリケーションにて無線制御 を用いた安全制御が実施されている。これは、無線通 アクセサリ PS791-1PRO Omni-antenna Omni-antenna 図１５ 信が切断され場合に安全制御が動作し、システムを安 全側に制御することにより実施されている。この場合、 Directed-antenna RCoax 安全動作による稼働率の低下が懸念される。シーメン シーメンスiWLAN製品一覧 スの無線機器が一般のWLANではなくiWLANと称さ れる理由がここにある。前に紹介した、iQoS、iPCF、 iHOP等および導入・保守時に使用されるSINEMA E ４．安全制御 ４．１ を用いることで安全制御にて最大限の稼働率を実現 PROFISafe する。 PROFIBUS/PROFINETでは標準自動制御と安全制 御（カテゴリ４、SIL３）を1つの制御系に統合するこ とが可能である。このため、1つのPLCにて標準制御 と安全制御を行なうことが可能となっている。 F-CPU / PROFINETでは配線がイーサネットに統合されてい るため、機器間の配線を一本とすることが出来るほか、 無線を使用した省配線を実現することも可能である。 安全制御 標準制御 PROFIsa 標準プロトコル 標準プロトコル 安全制御 W788-1R 標準制御 PROFIsa 標準プロトコル 標準プロトコル 4x W747-1RR + ET 200 2x W747-1RR + ET 200 with Failsafe PROFIBUS PROFINET 図１６ December 2009 安全プロトコルの構成概念図 図１７ 8 無線による安全制御 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ５． まとめ recognized at THE forum for discussion of new 自動制御における無線技術の導入は既に始まって and innovative instrumentation techniques. おり多くの実施例が報告されている。また、安全制御 も無線を使用したシステムで実施されている。一方で Currently accepting abstracts for papers to be 無線による用途制限もあるため、無線を使用すること presented at the event. Contact Aubri Buchanan, による利便性との比較によって慎重に導入すること (601) 268-2681, for more information or read our が必要となる。 Call for Papers here. 無線接続はECOの面からも非常に高い効果を発揮 するため、使用条件を十分理解する必要はあるが、無 10th Annual ISA Fugitive Emissions-LDAR 線ネットワークの導入は生産性と企業イメージの向 Symposium 上に大きく貢献する。 18-20 May 2010 <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< San Antonio, TX USA 著者略歴：原田光雄 シーメンス株式会社 ISA's Annual Fugitive Emissions - LDAR 産業ｵｰﾄﾒｰｼｮﾝ&ﾄﾞﾗｲﾌﾞﾃｸﾉﾛｼﾞｰ Symposium is getting back to the business of 事業部 compliance with today's complex leak detection ｵｰﾄﾒｰｼｮﾝｼｽﾃﾑ&ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ部 and repair (LDAR) requirements, methods and ﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄﾏﾈｰｼﾞｬｰ management. Industry experts in leak detection SIMATIC NET担当 and repair discussed real-world implementations <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< and ways to improve/optimize LDAR programs. The event has become a unique forum where newcomers, professionals, and regulatory agencies ISA 会告 (～2010 May) network together for the common purpose of reducing emissions in ways that are effective and 56th International Instrumentation efficient. The 10th Annual Fugitive Emissions - Symposium LDAR 11-14 May, 2010 presentations, tutorials, and speaker panels, all Rochester, NY USA designed to transfer information from the world’s Symposium will offer informative leading experts to you. Sponsored by the Aerospace Industries, Test Measurement, and Process Measurement and Control Divisions of ISA, the 56th International Instrumentation Symposium—ISA’s longest running symposium— will provide an outstanding opportunity to gain valuable technical information and training in the traditional areas of measurements/sensors, instrumentation systems, data and advanced system/sensor technology as well as innovative papers in many other state of the art areas. The 56th IIS Symposium is December 2009 9 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 る現場も多々見受けられる。無線は、信号配線だけで 技術報告 なく電源配線が不要であることが大きな特徴として 工業用無線「 工業用無線「ISA SP100」 SP100」の紹介 挙げられる。配線が不要である特徴は、従来の有線か Introduction of Industrial wireless “ISA SP100” らの置き換えというだけでなく、今まで配線が困難な ために機器の設置ができなかった場所での測定を可 能とする。さらに、既設の設備に診断機能を付加した 横河電機株式会社 林 尚典 り、現場での調査のために一時的に設置したりするこ とも可能である。これらの効果として、現場の少人数 Hisanori HAYASHI Yokogawa Electric Corporation 化、安全性の向上、生産効率の改善、設備保全費の削 減、工事コストの削減が期待される。 １.はじめに 今から約 4 年前 2005 年に、ISA にて工業用無線規格 ２．２ アプリケーション の制定を目的として、SP100 委員会が設立された。長 アプリケーションの例としては、石油の井戸元やタ 期に渡り議論を重ね、本年 9 月 9 日にプロセスオート ンカーあるいはパイプラインなど多くの場面での応 メーションおよび関連アプリケーションの工業用オ 用が期待されている。井戸元としては、海上だけでな ートメーションのための無線システム ISA100.11a が く、ジャングルや荒野など人が行くことが困難な場所、 ISA 規 格 と し て リ リ ー ス さ れ た 。 本 報 告 で は 、 パイプラインは、砂漠や荒野などトラブル対応に苦慮 ISA100.11a の概要および ISA SP100 委員会の取り組 するような環境である場合が多い。また、タンクヤー みについて紹介する。 ドや工場現場の環境計測などの応用にも期待されて いる。さらに、回転体や貨物車などの移動体へのセン ２.工業用無線とは サの取り付けも可能となる。 これまでの工業用無線は、各ベンダより様々な製品 が提供されてきているが、それらの無線規格は各社独 ２．３ 普及の課題 自のものが多く、マルチベンダによる相互運用が難し 一般に無線というと、携帯電話をはじめ、無線 LAN い状況であり、工業用途を考慮した無線の標準規格の など、民生向けには様々な場面で使われており、無線 制定が望まれていた。 によるメリットは大きい。このような無線の効用は認 識されてはいるものの、実際にはオフィスや民生用に 比べて、工場への無線の導入が進んでいない。これは、 無線通信への不安や導入効果が見えないなどの課題 もあるが、工業用に特化していえば、工場現場特有の 要求事項への対応と標準規格の整備の問題が重要と 考える。 ・工業用途特有の要求事項への対応 工場での技術的要求としては、ミッションクリティ カル、マルチインターフェース、マルチベンダ環境、 写真１：とある現場の有線配線の状況 危険場所での使用、既存の無線システムとの共存、ラ ２．１ イフサイクルコストなどが挙げられる。これらの要求 工業用無線の特性とメリット プロセスオートメーションをはじめ、各分野のプラ 事項を満足するために、フィールド無線への技術的要 ント、工場では、様々なネットワーク機器や多様なフ 求として、有線による旧来からの要求に加えて、無線 ィールド機器が導入され、有線による配線が困難であ による新しい要求を満たす必要がある。無線による新 December 2009 10 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 しい要求である、電源配線不要にともなうバッテリ寿 ユーザは、導入、運用、保守、管理のコストが最小と 命の問題は、5 年以上のバッテリ交換が求められてお なるとともに、安心して無線を導入することができる り、電池の技術革新に加えて、太陽電池や振動発電な ようになる。機器提供ベンダにとっても、開発やハー どのよる外部供給電源への期待が高まっている。電波 ドウェアを最小コストで対応できるようになる。そし については、共通資源であるため、その利用方法は、 て、電波資源の有効利用により、全世界の資源を保つ 他の利用と合わせて、適切かつ効果的である必要があ ことができる。 る。また、電波規制も各国によって異なっており、そ れぞれの事情を把握して適切に合わせる必要がある。 ３.ISA SP100 委員会 セキュリティについては、無線ならではの対策が不可 ISA SP100 委員会は、2005 年に無線システムをオー 欠であり、安心して導入していただくためには、必須 トメーション環境に導入するための標準規格や関連 である。 情報を策定するために設立された。 無線については、フィールドレベルの無線センサー ネットワークだけでなく、上位レイヤのバックホー ル・バックボーン・ネットワークやセキュリティ、共 存性、相互運用性など、工場に無線を導入するにあた っての周辺技術全般を対象としている。 委員会のメンバーは、エンドユーザ、無線・DCS・ PLC などの専門家、システムインテグレータから研究 機関までさまざまなバックブランドを持った幅広い メンバーで構成されており、約 250 機関から 400 名以 図１：工業用無線に対する要求 上が参加している。つまり、エンドユーザと一緒にエ ンドユーザのための工業用無線規格を策定する幅広 ・標準規格の整備、国際標準化の重要性 い分野からのプロ集団である。 標準規格を整備する目的としては、マルチベンダ環 境の実現、インフラの共通化、電波の有効利用が挙げ ３．１ られる。マルチベンダ環境については、工場、プラン ・ファミリースタンダード ISA100 の特徴 トなどが、様々な機器の組み合わせで成り立っている 工業用無線の唯一の標準化活動として、統合的に関 ため不可欠である。そのためにも安心してフィールド 連情報までを視野に入れた規格策定を目指す。プロセ 機器の選択するためには、相互運用性が確保されてい スオートメーションの分野にとどまらず、ファクトリ ることが重要である。ネットワーク機器や管理システ ーオートメーションから通信、電波など幅広い領域を ム・ツールなど、共通インフラを導入することにより、 カバーする。 作業者や管理者への教育の負担を下げることができ ・マルチプロトコルの可能性 る。 ISA100 は、唯一の統合無線ネットワークを目指す。 また、限られた電波・周波数資源を有効に活用する 規格を１つに統一することにより、教育、保守、操作 ことは必須である。有線のシステムでは、その配線の が容易になり、セキュリティシステムも管理しやすく、 中で閉じていましたが、無線では、共通な空間を媒体 インフラが１つですむようになる。 とするため、その有効な利用や他のシステムとの共存 ・共存性 性が求められる。 共存性を考慮して設計することにより、複数の無線 これらの目的を達成するためには、適切な国際標準 システムを最高のパフォーマンスで実現することが 規格の整備が重要となる。そして、国際標準化により、 December 2009 できる。 11 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ３.２ また、ファクトリーオートメーションについても同じ 規格ファミリー ファミリー規格として、検討されており、RFP（Request ISA100 の規格ファミリーとして、関連する技術・ For Proposal ） と し て ま と め よ う と し て い る 。 要素について幅広く検討を行っている。 （ISA100.16）その他、関連技術として、ZigBee®や外 メインである、プロセスアプリケーションとして、 フィールド無線の規格が、ISA100.11a としてリリー 部供給電源、アプリケーションプロファイルに関する スされ、フィールド無線の導入にあたっては、そのバ 検討も行われている。 ックボーンとして、Wireless Backhaul Backbone ネ このように工場全体に関わる一連の規格を ISA100 ットワークの取り組み（ISA100.15）があり、フィー ファミリーとして開発を進めている。 ルド無線の情報とホストへと接続するための Wi-Fi や WiMAX などの無線ネットワークの検討がされてい ３.３ シングル無線ネットワーク る。このようなネットワークにはフィールド機器の情 ISA100 では、マルチプロトコルを考慮した唯一の 報だけでなく、監視カメラの映像や、人物・機器トラ 無線ネットワークを目指している。オートメーション ッキング、RFID などの情報も同居させたいという要 に関わるアプリケーションは数多くあり、プロトコル 望も強く、ユーザが積極的に参加して、ユースの収集 が存在している。ISA100 では、無線ネットワークは から始まり、具体的に運用するためのセキュリティや 唯一のものとして、それぞれのアプリケーションプロ QoS の検討がされている。初期の RFI（Request For トコルをトンネリングやマルチプロトコルゲイトウ Information）が 10 月に提示され、現在その応募を募 ェイなどを介して接続可能と考える。これにより、有 っている。また、この WG は、FOUNDATION FIELDBUS 線で培われたプロトコルを無線にも生かすことがで 協会との共同チームも組織されており、FF HSE も含 きるとともに、既存の有線との統合も容易である。 めて検討が進められている。 また、無線ネットワークが１つであることにより、無 これに関連して、先行して人物・設備機器のトラッ 線ネットワークについての技術教育、保守、操作、セ キングアプリケーションに関する規格も策定されて キュリティシステム管理、インフラが１つですむとい おり、すでに開発が完了している。 （ISA100.21） うメリットもある。 さらに、HART®規格の Wireless 版との統合、相互運 用 性 確 保 の た め の WG （ ISA100.12 ） も あ り 、 WirelessHART™を推進するメンバーも積極的に参加し て、ユーザメリットを念頭に置いた熱心に議論が行な われている。 図３：マルチプロトコルの概念図 ３.４ 会議の実施状況 会議はアメリカを中心にヨーロッパおよびアジア にて行われている。本年 5 月には京都で開催し、景気 後退の折にもかかわらず、主要メンバーが会議に参加 し熱心に議論が行われた。また、レセプションも行わ 図２：ISA100 ファミリースタンダードの概念図 December 2009 れメンバー同士で大いに親交を深めた。 12 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 写真２：ISA100 京都会議プレナリーの様子 図４：ユーセージクラス ４．２ ネットワーク機器構成 フィールド機器および制御システムまでのネット ワーク機器構成を示す。 緑はルーティングデバイス、ピンクは I/O デバイス、 P はポータブルデバイス、B はバックボーンルータ、G はゲートウェイ、M はシステムマネージャ、S はセキ ュリティマネージャを示している。フィールドデバイ スである、ルーティングデバイス、I/O デバイス、ポ 写真３：ISA100 京都会議レセプションの様子 ータブルデバイスにより、メッシュネットワークが形 成される。バックボーンルータは、フィールドデバイ ４.ISA100.11a 仕様 スとの情報送受信の入口となり、上位のゲートウェイ ISA100.11a 規格は、プロセスプラントのための工 へ接続し、コントロールシステムへ情報を伝達する。 業用無線規格である。用途として、定周期モニタリン また、システムマネージャでは、フィールドデバイス グをはじめ、将来的にはプロセス制御までを視野に入 のネットワーク構成を制御し、セキュリティマネージ れ て い る 。 本 規 格 は 、「 Open 」「 Easy 」 ャでは、ジョインキーの管理などを行う。 「Interoperable」のポリシーのもと開発が進められ ISA100 のフィールドネットワークは、ロバスト、 ている。 フレキシブル、拡張性のある構成であり、様々なプラ 「Open」誰でもが規格策定に参加 ントのニーズに適合する。 「Easy」エンドユーザが簡単に利用可能 「Interoperable」マルチベンダの相互運用を保証 ４．１ ユーセージクラス ISA100 のユーセージクラスを図４に示す。カテゴ リとして、安全から制御、モニタリングまで 0～5 ま でのクラスに分類したとき、ISA100.11a は、クラス 1 ～5 をターゲットとしている。クラス 5 は、履歴収集 や一連のイベント管理、予防保全であり、緊急性を要 しない用途、クラス 4 は、短い周期でのアラームで、 現状ではこのクラスまでのアプリケーションへの導 入が見込まれる。さらに、クリティカルな制御への応 用として、最終的には閉ループ制御への応用も視野に 図５：ネットワーク機器構成 入れている。 December 2009 13 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ４．３ 技術要件概要 認証体制としては、認証機関として、 Wireless 技術要件の概要をネットワークレイヤごとに示す。 Compliance Institute (WCI)が、ISA の下の ASCI の 物理層には IEEE802.15.4 を用いるとともに、エンド 下に設立されており、認証の準備を行っている。相互 トゥーエンドのセキュリティにも対応している。また、 運用性および規格整合性の検証、開発・検証用ツール、 IPv6 を採用することにより広いスケーラビリティが 技術サポート、教育を提供する準備を進めるとともに、 実現可能となる。また、上位には複数のアプリケーシ 市場認知のために、ユーザサイトテストなども実施し ョンへの接続が可能であり、既存システムとの親和性 ており、本年の ISA Expo 2009 にて、アルケマ社（米 も高い。 テキサス州クロスビー）の化学プラントでの相互運用 性テストの報告が行われた。 ５.今後の見通しと課題 認証の流れを図７に示す。策定された規格を WCI 課題としては、ネットワーク設計とインストレーシ で受けて、テスト仕様およびプロファイルが準備され ョンの簡易化、バックボーンによるプラント全体のネ る。そして、ISA100 規格認証を受けようとする無線 ットワーク統合、複数の無線システムの共存と周波数 機器サプライヤは、このテストを受けて、合格すると リソースの有効活用、そして、制御や安全応用をめざ 認証マークを対象製品に付けることができる。ISA100 した性能向上による応用範囲の拡大が挙げられる。 規格の仕様へのフィードバックにより仕様やテスト ISA100.11a については、ISA 規格化、ANSI 化後、 環境が改善されてゆくような仕組みもあり、本スキー IEC へ提案予定をしている。 ムに沿って、2009 年度中の提供を予定している。 表１：技術要件一覧 Item ISA100.11a Industrial wireless system specification ISA100 family standard Standards for relational technologies are under Significance consideration such as Factory automation, Backbone network, power source, RFID, Trustworthy wireless, etc. IEEE 802.15.4, 2.4GHz-band PHY, MAC DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum） Layer Channel hopping, TDMA, CSMA, Hybrid 図６：WCI (Wireless Compliance Institute) Channel Blacklisting Network IPv6 addressing (6LowPAN) Layer Mesh network ISA100.11a Native protocol - Publishing / Subscribe, Client / Server, Bulk, Alert (event notification) Upper Layer Object Mapping、Tunneling protocol (Available existing protocol: HART®, FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus Profibus, Modbus®, etc.) Encryption: AES128bit public symmetric key algorithm Security Join Key, Network ID, End to end security Public key cryptosystem (option) 図７：ISA100 認証スキーム December 2009 14 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 参考文献 presented at the event. Contact Denny Younie, a) ISA100, Wireless Systems for Automation (870) 443-4098, for more information or read our <http://www.isa.org/MSTemplate.cfm?MicrositeID Call for Paper here. =1134&CommitteeID=6891> b) 長谷川敏：産業用ワイヤレスネットワークの最新 5th ISA Water/Wastewater Automatic Controls 動向, 計測技術 2008.7, 41/45 (2008) Division Symposium (WWAC) c) 出町公二、鄭立：「工業用無線通信技術」、計測と 4-5 August 2010 制御 (2009/07) Orlando, FL USA <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Sponsored by ISA’s ACOS, and WWID Divisions 著者略歴： The Water & Wastewater and Automatic Controls 林尚典:1994 年横河電機株式会社入社。光応用技術研 Division Symposium (WWAC) is sponsored by 究・開発、医用画像表示システムの開発を経て、現在、 the ISA Water & Wastewater and Automatic IA 事業部マーケティングセンターにて、工業用無線 Controls Divisions and will help professionals in の国際標準化に従事。IEC/SC65C/WG16・WG17 国内委 the Water & Waste Water Industry understand 員会幹事・国際エキスパート、ISA100 委員、JEMIMA how 無線技術調査・研究 WG 委員、技術士（機械）。 processing and distribution of water treatment. <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Expert Speakers will discuss water & wastewater automatic control applications effect processing. Other topics will focus on water collection and water treatment. Attendees will review the latest controls equipment as well as ISA 会告 (2010 June) Instrumentation to fit today's industry needs. A technology focused one day training seminar and 53rd Annual Power Industry Symposium two days of technical sessions will provide the 20th Annual Joint ISA POWID/EPRI Controls latest in applications, networking, communications and Instrumentation Conference and instrumentation Technology associated with Advances in Power Generation Industry this water treatment industry. Attendees will also Automation enjoy 7–10 June 2010 showcasing the latest technologies and an evening Summerlin, NV USA reception. ISA will host the 53rd POWID Symposium and in For more information, contact Joe Provenzano, partnership with EPRI the 20th Annual Joint ISA (203) 753-1536 x16. working luncheons, vendor exhibits POWID/EPRI on Controls and Instrumentation Conference. The conference will provide power industry leaders with information on the latest innovations in instrumentation, automation, security, and business systems technology. Currently accepting abstracts for papers to be December 2009 15 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34 ニュースレター原稿募集 本 号 目 次 会員の皆様からの原稿を募集しております。 支部役員巻頭言（英・和） (Web Master・神余浩夫） ―――１ 技術的な内容のものから、各種の展示会、学会 などに参加した感想、随筆まで分野は問いませ ISA 日本支部 2009-2010 年度総会報告 ――２ ん。会報担当までメール、FAX でご連絡下さ るようお願い申し上げます。 技術報告 産業用無線と安全制御 （シーメンス・原田光雄）―――４ 支部役員連絡先 ISA 会告 (2010 May) 支部長 黒岩重雄 e-mail : [email protected] ―――９ 技術報告 工業用無線「ISA SP100」の紹介 （横河電機・林 尚典 ） ―――１０ 副支部長 寒川史郎 FSL(Future System Laboratory) TEL: 06-6904-2160 FAX:06-6904-2165 e-mail : [email protected] 副支部長 出町公二 横河電機株式会社 IA 事業部ﾏｰｹﾃｨﾝｸﾞｾﾝﾀｰ ﾃｸﾉﾛｼﾞｰ MKGr 〒180-8750 東京都武蔵野市中町 2-9-32 TEL：0422-52-5519 FAX：0422-52-7048 e-mail：[email protected] ISA 会告 (2010 June) ―――１５ ISA 日本支部案内・連絡先 ―――１６ 事務局（Web 担当） 神余浩夫 三菱電機株式会社名古屋製作所 FA システム 部 〒461-8670 名古屋市東区矢田南 5-1-14 TEL:052-712-2348 FAX:052-712-2391 e-mail：Kanamaru.Hiroo@ db.MitsubishiElectric.co.jp 会計担当 藤田雄一 東洋エンジニアリング株式会社 国内事業本部ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞｿﾘｭｰｼｮﾝ本部 医薬品質マネージメントシステム 〒275-0024 千葉県習志野市茜浜 2-8-1 TEL:047-454-1906 FAX:047-454-1837 e-mail: [email protected] 事務局（会員担当） 南雲 睦 富士電機システムズ株式会社 オートメーション事業本部 事業企画室 〒141-0032 東京都品川区大崎 1-11-2 ゲートシティ大崎イーストタワー TEL: 03-5435-7279 FAX:03-5435-7438 e-mail：[email protected] 事務局（企画担当） 三宅 豊 株式会社ノーケン 海外事業本部 〒564-0052 大阪府吹田市広芝町 15-29 TEL:06-6386-8427 FAX:06-6386-6195 e-mail: [email protected] ISA 日本支部ニューズレター ISA Japan Section 事務局（会報担当） 小川和彦 大阪産業大学工学部交通機械工学科 〒574-8530 大阪府大東市中垣内 3-1-1 TEL:072-875-3001 (Ext:7535) FAX:072-871-1289 e-mail: [email protected] December 2009 Newsletter,Vol.12,No.34 2009 年 12 月 10 日発行/ December 10, 2009 http://www.venus.dti.ne.jp/~isaj E-mail: [email protected] 16 ISA-Japan Section Newsletter Vol.12 No.34