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日本フィールドバス協会ユーザセミナ in Japan (東京)長井記念ホール 2008/01/17

- よくわかるフィールドバス -

2008年1月17日NPO法人日本フィールドバス協会

理事長森岡義嗣（横河電機株式会社）

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目次

なぜフィールドバス？

フィールドバスで何が変るの？

私のプラントへの適用性は？

何をすればいいの？




生産効率を上げ、

コストを削減し、

グローバルに競争力を高めたい

生産効率＝運転コスト

稼動率・品質



トータル設置コストの削減（配線の削減、省スペース、コミッショニングの短縮）、プラントライフサイクルにわたるコストの削減（機器診断、予知保全）: by Suncor

保守・点検のための広範囲な移動の削減: by BP

導入コストに利、新技術への期待: by クラレ

工事費低減（省配線工事）、省スペース、測定精度向上、マルチバリアブル・センシング、新技術調査・評価： by 新日石

新技術導入による将来への期待、プラント建設費削減、機器保全・管理方式の革新、負荷(危険)分散と情報集約の両立： by 帝人

プラントの安定性と信頼性の改善、機器(装置)の利用率改善、運転費・保守費等の固定費の削減、変動費の削減: by Shell

ユーザの導入理由（ユーザ会発表資料より）



フィールドバスとは

情報を統合するオープンなトータルアーキテクチャであり、フィールド機器、制御監視システムを相互接続する全ディジタル、シリアル、双方向通信システムである

P

L

F

制御システム

フィールドバス

プロセス

ホスト

デバイス



フィールドバスで何が変わるの？

1対1配線からマルチドロップ配線へ1本の配線に複数の機器を接続できる




マルチドロップ1本の配線に複数の機器を接

続する

トランク配線の削減マルチコア→シングルペア

ダクトの小型化

配線の軽量化

55kg → 7kg (/100m)セグメント設計（同じ配線に接続する機器を決めること）が必要

マーシャリングが不要になる

端子台の機能化並列配線

機器故障の切り離し




情報量の増加・視野の拡大一台の機器から主プロセス値以外の情報が得られる

機器状態情報、プラント状態情報

運転状況が迅速に、リモートで把握できるようになる




情報量の増加一台の機器から主プロセス値以外の情報が得られる

マルチセンシングセンサー（複数のプロセス値を提供する機器）

不要配管内圧測定用圧力伝送器

流量測定用差圧伝送器

不要

レベル測定用差圧伝送器

タンク内圧測定用圧力伝送器

マルチバリアブルだと

流量測定

レベル測定

マルチバリアブルだと

差圧静圧

差圧静圧

多点温度計

差圧と静圧

流量と温度

流量・質量流量・温度（コリオリ）

多層レベル（レーダ）など




情報量の増加一台の機器から主プロセス値以外の情報が得られる

機器の稼動情報– 機器の稼働時間

– 機器の周囲温度（トレース温度）

– バルブの総トラベル量

– バルブの静特性

機器診断情報– 導圧管つまり

– 配管付着

– 配管振動

– 断線

H L




制御機能分散制御機能の一部をフィールド機器で実行できる

タイトコントロール、プラント・環境保護用ループなど




配線、中継端子盤の削減

I/Oモジュールの削減

本安バリアの削減

ディストリビュータ、キャビネットの削減

計器室の削減

機器数の削減

－マルチバリアブル機能

コミッショニング時間の短縮

－ループチェック簡略化

運転効率UP、品質向上

－適切に分類された豊富な情報の取得

－センシングデバイスの高精度化

停止時間低減、保守効率、安全性向上

－診断機能の充実

－相互運用性、マルチバリアブルによるスペア在庫の削減

－標準機能ブロック、ソフトウエアダウンロードによる容易なアップグレード

－機器のリモート調整設定

－フィールド情報のシステマティックな活用

設計設置運転

「設置費用の9％を削減」 by ARC 「運転費用の20％を削減」 by ARC

保守



フィールド作業適正化への期待

現場訪問の63%は巡回と問題無しであった。

これを最小限に減らしたい




どこをフィールドバスにすればいいの？

フィールドバスにするところ、できないところ

アナログ主体 or 接点（リミットスイッチ、電磁弁等）？

安全計装（ESDシステム、Fire & Gasシステム）

対応機器の種類

配線は？

既設ケーブルの使用は？

信頼性は？冗長化できるの？

バス電源ユニット、H1カード、コントローラ、LAS、フィールド機器

危険場所にも使える？

国内防爆（TIIS防爆）の状況と将来

サポート体制は？

EPCベンダー




フィールドバスの適用範囲

出典：IPC-PEJ-22-05Yプロセス計装制御技術協会資料

接点関係フィールド機器緊急遮断回路はFF不可

接点関係フィールド機器緊急遮断回路はFF不可接点関係フィールド機器緊急遮断回路はFF不可接点関係フィールド機器緊急遮断回路はFF不可

ガスクロはFF対応製品無し

多点温度計が使える



フィールドバス協会登録機器

311機種が登録されている（2007年8月現在）

差圧伝送器アクチュエータ

圧力伝送器（ゲージ、絶対圧）回転弁用アクチュエータ

電磁流量計オンオフバルブコントローラ

渦流量計 pH/ORP計コリオリ流量計導電率計

レーダーレベル計溶存酸素計

超音波レベル計酸素濃度計

レベルゲージ連続ガス分析計

温度伝送器フィールドバス／電流変換器

多点温度伝送器フィールドバス表示器

バルブポジショナレコーダーなどhttp://www.fieldbus.org/index.php?option=com_mtree&Itemid=324



配線

フィールドバス用のケーブル：Type A, Type BType C, Type D

既設配線の利用についてツイストペアケーブルであれば評価対象になる

現場端子台の配線変更もしくは端子台の変更が必要



Controller

冗長化

冗長化できる部品フィールドバスインターフェースカード

電源、電源コンディショナ

トランクケーブルは冗長化できないフィールド機器のフィールドバス端子は1組となっている

擬似的にトランクを冗長化する方法が提案されている

支線での短絡事故をアイソレートする端子台も広く使われている

Interface

Interface

Power ConditionerTerminal Board

事故！



国内防爆（TIIS防爆）対応

FISCO計装例フィールドバリア計装例

2007年9月現在は耐圧防爆のみ選択可

FF-JのTIIS防爆推奨案を提示、ベンダへ対応を呼びかけた

FISCO認可状況：バリア認可済み、フィールド機器は準備中



サポート体制

国内EPCの状況EPCは早くからフィールドバスへの取り組みを開始し、既に海外で多

くの実績があり、体制は万全である

適用できるところはすべてフィールドバス(EPCセミナー2006 千代田化工建設㈱殿発表事例より)

実績が増え、ブラックボックスから脱却し不安感なし(EPCセミナー2006 日揮㈱殿発表事例より)

ベンダーの状況海外で多くの実績を積んでいる

TIIS防爆対応など国内特有仕様もラインアップ構築

エンジニアリングツール、ソフトウエアなどの使い勝手向上

知識、経験の水平展開

IO点数分布例



エンジニアリング方法の変革

セグメント基本設計（方針の策定）セグメント割付条件の決定

– 1セグメント当たりの機器台数（ループの重要度、消費電力、防爆を考慮）

– 配置要求（P&IDより配置を想定し、極力距離の近いものを配置）

– 危険分散（冗長化ループは別セグメントに）

– 制御周期要求（高速制御要求、時定数を考慮、接続機器台数にも影響）

– 増設（予備）要求（一時的なデバイス追加も考慮）

制御機能分散（制御機能をどこに置くか、LASをどこに置くか）

ケーブル長の決定

セグメントリストの作成

計器リスト、制御システム仕様書

検査計画書（機器受け入れ検査、FAT、SAT)教育



プラント運転方法の変革

機器からの情報を利用する運転

機器からのアラームを利用する

機器の稼動状態をリモートで確認する

プロセスインターフェースの状態情報を利用する

教育



メインテナンスの変革

機器の情報を利用するメンテナンス

機器の稼動履歴を参照

機器の状態情報を参照

機器の自己診断情報を参照

作業記録の自動化

機側での作業をリモートから

教育



PAMの運用上の有効性

-60 -40 -20 0 20 40Unplanned Breakdowns

Spare Parts Inventory Costs

Production Downtime

Product Defects

Plant Availability

Workforce Efficiency

Asset Performance

% Improvement Beyond Maintenance

出典：ARC Advisory Group

Plant Asset Management (PAM) Offer Solutions Beyond Maintenance to Operations

効率・稼働率の向上

コスト・損失の削減



EUC-Jとセミナーのご紹介

エンドユーザ委員会：日本（EUC-J）へご参加ください

年3～4回の会合を持ち、活動をしています

委員長：株式会社三鈴エリー布川了様

事務局：株式会社山武笹嶋、小島

会員数：33 アドバイザー：日本フィールドバス協会ベンダー会員

お申込み：http://www.fieldbus.org/index.php?option=com_content&task=view&id=172&Itemid=351&limit=1&limitstart=4

フィールドバス協会公認「フィールドバス技術セミナー」（日本フィールドバス協会主催）

フィールドバス協会の公式トレーニングサイトである早稲田大学理工学術院総合研究所「産業オープンネットワークラボラトリー」で開催

定例セミナー（入門コース・エンジニアリングコース）は年4回の開催

3/3（月）入門コース, 3/4（火）エンジニアリングコース

お申込み：http://www.fieldbus.org/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=120&Itemid=353



参考資料日本フィールドバス協会資料（和文）

AG-181 システムエンジニアリングガイド

http://www.fieldbus.jp のニュース

過去のユーザセミナの資料

http://www.fieldbus.jp のニュース

JEMIMAフィールドバス規格JEMIS038-2006http://www.jemima.or.jp/issue/index.htm

フィールドバス協会資料（英文）

FD-043 Technical Overview (技術概要)AG-140 Wiring and Installation Application Guide (配線と設置ガイド)AG-163 31.25 kbit/s Intrinsic Safe Systems (本質安全防爆システムガイド)AG-170 Function Block Capabilities in Hybrid/Batch Applications(ハイブリッド／バッチアプリケーションにおけるファンクションブロックの機能)AG-181 System Engineering Guidelines (システムエンジニアリングガイド)

http://www.fieldbus.org

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