富士時報　第 84 巻　第 4号（通巻第 869 号）　2011 年 9 月 10 日発行 ISSN 0367-3332

特集 社会・産業を支える計測制御　　　技術

　　　　　　　

目　次

表紙写真

　持続可能な社会の実現に向け，エネルギー

の見える化や省エネルギー活動が加速してい

る。また，放射能汚染や地球規模の環境変動

などに対する社会の安全・安心を築くことが

求められている。

　富士電機は，社会環境や産業分野における

省エネルギーや安全・安心のために，各種セ

ンサなどの計測技術，エネルギー・環境の見

える化技術，監視制御などのシステム技術を

開発し製品を提供している。

　表紙写真は，フィールド計測器のガスセン

サ，放射線モニタリングポスト，ガス分析計，

現場を監視制御するプログラマブルコント

ローラ，および上位監視システムが，連携し

て社会・産業を支えている様子をイメージし

ている。

特集 社会・産業を支える計測制御技術

計測制御技術の現状と展望 　228（ 2）黒谷　憲一　・　戸髙　雄二

省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション 　234（ 8）東谷　直紀　・　項　　東輝　・　竜田　尚登

プラントの省エネルギーを実現する制御技術 　239（13）伊藤　秀之　・　鈴木　　聡　・　松本　宏治

エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム 　245（19）｢MICREX-VieW｣福住　光記　・　笹野 喜三郎　・　石野　浩二

高速・高精度なモーション制御を可能にする 　251（25）「E-SXバス」と「SPH3000MM」西村　英二　・　西脇　敏之　・　永塚　一人

小型高感度赤外線ガス分析計「ZPシリーズ」 　256（30）増永　祐紀　・　小西　英之　・　赤尾　幸造

超低消費電力通信方式によるテレメータリング技術 　261（35）畠内　孝明　・　星野　充紀　・　浅野　貴正

プロセスオートメーション向け工業用無線システム 　265（39）日向　一人　・　四蔵　達之

MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング 　269（43）坂上　　智　・　矢尾　博信　・　鈴木　　健

配管厚さ測定装置 　274（48）東　　泰彦

環境放射線モニタリング設備の震災対策 　282（56）前川　　修　・　宮入　　岳　・　江波戸 輝雄

コードレス都市ガス警報器用メタンセンサ 　278（52）鈴木　卓弥　・　相馬　伸一　・　長瀬　徳美

〔巻頭言〕計測制御とシミュレーション 227（ 1）香川　利春

特集 社会・産業を支える計測制御技術

略語　 　289（63）

商標　 　290（64）

解説　 MEMS，原単位，シーケンス制御とモーション制御，ドリフト性能， 287（61） 表示付認証機器

特

集

特集 社会・産業を支える計測制御技術

計測制御とシミュレーション

香川　利春東京工業大学 精密工学研究所 教授

昨今 2011 年 3 月 11 日 東日本大震災 端 発 自然災害 津波問題 誘起 原発問題環境問題 医療問題 人間 安全 安心 関 諸問題

工学 人間生活 安全 安心 関 現在 筆者 関与計測制御 考 直計測 様々 工学的手法 現実 状態 認識 行

動作 現在 情報 入力 部分呼 用 広

範囲 計測 検討 行 意味 用 計測機器例 関連 温度 圧力 流量

知 機器 動作状況 把握上 大変重要 要素 計測分野 体系化 真島

正一先生 磯部孝先生 計測論 行 認識分野 広 深 工

学分野 任 形制御 各状態量 望 値操作端 駆動 動作 示 制御遺跡 水利設備 水時計 蒸気 用 駆動装置

原型 産業革命時代遠心力 用 蒸気圧力 制御装置 有名

制御 実用機器 完成7 80 年 間 関連 1950 年頃

米国 石油精製装置 温度 圧力 制御 空気式 PID制御機器 用 同時期

紹介 制御理論 発展期待 現在 制御理論 現実

泥臭 制御 対象 感

一方 近年 複雑化 状況下

技術 重要性 増加 技術 解明可能 事項 増 社会的要求高 従来 解明 行 分野次々 複雑 挙動 明昭和 40 年代 計算機 未発達物理現象 現象

回路 行環境 多 計

測 制御 行 要素 存在 細 計測 制御 行 省 安全運転 実現 近年 無線技術 用 多 機器開発 行 物理現象 細 伝送事 物理現象 化 新

制御 PC 組込進展 考機器 進展 処理速度 関

言 待 組込 大 変化従来 大型計算機

領域 PC 領域 変化考察 十分 行 場合

不都合 境界条件 解 得 場合 多 散見特 安全 安心 課題 複雑大規模

妥当性 計算精度 問題 注意 要省 安全 安心 満 運転

計測制御技術 技術 有効 活用実際 物理現象 把握 上

適切 計測制御 構築 事 重要環境 領域 計測制御

進展 考

227（1）

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特

集

228（2）

1　まえがき

2011 年 3 月 発生 東日本大震災 被災皆 心 見舞 申 上

一日 早 復興 心 祈 申 上富士電機 電力 交通 水処理 社会基盤 鉄鋼 化学 自動車 電気電子 産業用設備 店舗 自動販売機 車載機器 民生分野 省力化 自動化 高効率化 高信頼度化 実現 計測制御技術 展開 多 先駆的実績 挙

⑴

現在 地球温暖化 少子高齢化 安全 安心 実現 社会的課題 化 競争力向上 経営的課題 解決 貢献 計測制御技術 実現 目指 環境分野 注力 技術開発 進 東日本大震災 契機 持続可能 社会 実現 向 新 取組始本特集 省 省 社会 安全 安心 実現 計測制御技術 適用

紹介 本稿 計測制御技術関 日本 戦略 技術動向 製造業中心 課題 対 富士電機 取組述

2　 グローバル市場における計測制御技術の動向と課題

2.1　日本の新成長戦略

2010 年 6 月 次 7項目 ｢新成長戦略 元気 日本 復活 ｣ 閣議決定

⑵

⒜　 環境大国戦略

⒝　 健康大国戦略⒞　 経済戦略⒟　観光立国 地域活性化戦略⒠　科学 技術 情報通信立国戦略⒡　雇用 人材戦略⒢　金融戦略

強力 推進 経済成長 特貢献度 高 21 国家戦略 選定

計測制御技術 貢献 次注目

⑴　｢固定価格買取制度｣ 導入 再生可能急拡大

⑵　｢環境未来都市｣ 構想

2.2　エネルギー基本計画と省エネルギー技術戦略2011

2010 年 6 月 基本計画 全面的 見直行

⑶

東日本大震災 引 起福島第一原子力発電所 事故 受 見直必要 政策 基本 3E

温暖化対策 効率的 供給加 基軸 経済成長 実現

産業構造改革 新 追加 2030 年向 自主 比率電源注1

比率 向上 産業部門 世界最高利用効率 維持 強化 目標 掲2011 年 3 月 資源 庁 基本計画 重要 要素 省 大 貢献 重要分野 特定 ｢省 技術戦略 2011｣ 策定

計測制御技術の現状と展望

黒谷　憲一 戸髙　雄二

安全 安心 持続可能 社会 実現 計測制御技術 必要不可欠 富士電機 電力 産業 水処理民生 分野 計測制御技術 展開 多 実績 挙 国 新成長戦略 基本計画 市場 技術 動向 踏 環境分野 注力 技術開発 進化 化 化 技術 鍵 供給 流通 需要 最適 運転 運用 省

省資源化 環境負荷 低減 安全 安心 確保 実現 取組 進

In order to realize a safe and reliable sustainable society, measurement and control technologies are essential. Fuji Electric has developed measurement and control technologies in many fields including power, industrial, water treatment, and commercial fields and achieved good results. In accordance with Japan s New Growth Strategy and Basic Energy Plan, as well as global market and technological developments, we are moving forward with technological development focused on energy and environment. The key for these technologies is to create them smarter, safer, and greener. We are pushing forward with approaches for solutions that achieve the optimal service and operation of energy supply, distribution, and up to the demand side, realize energy conservation, resource conservation, and decrease the environmental burden, and that ensure safety and peace-of-mind.

注 1 電源 原子力 太陽光 風力 地熱

　水力 再生可能 由来 電源

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計測制御技術の現状と展望

229（3）

⑷

戦略 全面的 見直 技術化 大 省 効果 発揮 製品

使用段階 省 効果 極 高 省製造 普及 寄与 技術 全 新 切 口 省進展 追求 従来 視点 新

省 可能性 提示図1 示 重要技術 産業部門

家庭 業務部門 運輸部門 技術 部門 横断 技術 高効率

技術 地域内 利用最適化 図 次世代EMS 熱 電力 次世代 技術 挙

計測制御技術 貢献 期待

2.3　計測制御技術の動向

市場 計測制御技術 関 最近動向 述⑴　国際標準化

工業 計測制御分野 標準化IEC 国際電気標準会議 TC8 TC59 TC65

TC95 中心 活発 進 電子化化 工業用無線 視点

国際標準化 活発化 対応米国 NIST 国立標準技術研究所 中心

IEC 連携 活発 進 工業用無線HART Communication Foundation Wireless-

HART ISA International Society of AutomationSP100 規格化 進 遠隔

検針用 通信 IEEE 802.15.4 g 多段中継無線方式 日本 提案 機械 機器 安全 ISO 12100 機械安全 IEC 61508 電気系 機能安全 上位規格 分野 機器 規格化進 安全計装 導入 国内進EMS 品質 ISO 9000 環境

ISO 14000 同様 規格化 進 2011

年 6 月 ISO 50001 発効⑵　 技術大地震 事故 踏 安全 安心 観点 放射線線量計 地震計 検知器 注目地球温暖化 環境対応 観点 電力

工場 焼却炉 排 分析計 注目 一方 設置 容易 無線化 電池 自己給電 長期間駆動

化 求 実現MEMS Micro Electro Mechanical Systems 287｢解説 1｣ 参照 技術 活用 小型化 省電力化

図⑶　制御技術1990 年代 予測制御

最適化技術 情報技術 進歩 相産業 社会分野 家電製品 車 適用 制御性能 向上 省 大 効果 挙 一方

端 発 需要低迷 生産低 生産量 変動 対応

望 実現手段 一 PID 制御器 調整 用

制御性能監視 閉 化調整 方式 注目

⑷　 技術情報通信技術 活用 次世代 送配電網

電力 熱水 社会 全体 化 環境調和型都市空間向 拡張 国内 北九

州市 横浜市 実証実験 行 中国中東 海外 桁違 投資 新 都市開発

一環 進行今後 太陽光発電 風力発電 分散型電源 飛躍

的 導入拡大 備 配電系統 細 制御 行計測 制御端末 次世代配電系

統 制御技術 開発 地域CEMS Cluster Energy

Management System 開発 行⑸　 EMS太陽光発電 再生可能 導入 省

実現 向 取組 進 実現需給全体 統合 連携 管理 運

転 必要 EMS 役割 担 従来 工場 EMS BEMS Building & EMSFEMS Factory EMS 加 地域 CEMS店舗流通向 REMS Retail EMS 家庭向 HEMSHome EMS 用途向 開発 進

2.4　事業環境変化と課題

富士電機 顧客 製造業 取 巻 最近 事業環境 変化 伴 主 課題 述

産業

部門横断

家庭・業務 運輸

™ZEB・ZEH™省エネ型情報　機器・システム™快適・省エネ　ヒューマンファクター™定置用燃料電池

™エクセルギー損失最小化技術™省エネ促進システム化技術™省エネプロダクト加速化技術

（出典：経済産業省. 省エネルギー技術戦略2011概要）

™次世代自動車™ITS™インテリジェント　物流システム

™次世代型ヒートポンプシステム™パワーエレクトロニクス™熱・電力の次世代ネットワーク

図1　省エネルギー技術戦略2011における重要技術

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計測制御技術の現状と展望

230（4）

⑴　持続可能 環境社会 対応従来進 地球温暖化抑制 省 加国 節電 必要 具体

的 2011 年夏期 東京 東北電力管内全域需要家 最大使用電力 2010 年 対 15%削

減 求 従来進 設備 機器小型化 省電力化 運用効率 定常的 監視 改善

新 含 自家発電設備効率的 運用 必要 一時的 対策 東北地方 新 復興 視野 入 持続可能 社会 実現 取組 必要 電気自動車 PHV Plug-in Hybrid Vehicle 普及 有効手段 一 車載側 安全 高効率 駆動制御技術 急速充電 整備進 必要 環境面 有害物質規制 大気汚染 水質汚染 RoHS

注 2

REACH注 3

対応 事業所 排出 排水 低濃度 微量成分 測定 必要

⑵　高 信頼性 安全性 確保現場設備 複雑化 高度化 一方国 先進国 現場作業 従事 熟練者 高齢化 次々 退職 非常時 対応 危惧状況 設備 高 信頼性 安全性 求

故障 前 対策 打 異常兆候 早期 発見 設備機器 寿命予測

運転支援技術 期待 従来 信頼性 加可用性 向上 耐故障性 耐震性

含 設計技術 求 新任 作業者 短期間 教育 作業 従事 役務 単純化 熟練者 容易 操作 可能 安全 設備 機器必要 実現 上 設備側 自己診断機能安全 性 持 作業者 補助

作業者 健康 意識状態 監視 安全性 確保求

⑶　 生産体制 対応製造業 需要 減退 原材料 電力 供給不足生産 縮小 移転 余儀 生産設備

運用制御 最大 生産量 前提 設計 多限 生産量 効率 低下 制御系

安定性 制御精度 保 場合 先行 不透明状況 生産体制 対応 安定 手間 計測制御求 生産拠点 構築 変更移転 短期間 最小費用 実現 必要設備 化 汎用化 可搬化 進対応 現場機器 省配線化 無線化 設備

動作 機能 持 機器求

⑷　 事業環境 対応製造業 必要 市場 市場 合

製品 供給 求 有望 市場 近 製造拠点 開発拠点 営業拠点 配置 進一方 人件費 低 国 地域 製造

拠点 統合 進 対応 分散拠点 統合管理

注 2 RoHS 指令 電気電子機器 含 特定有害物質 使用制

限 EU 欧州連合 指令

注 3 REACH 化学物質 登録 評価 認可 制限 関

EU 欧州連合 規則

持続可能な環境社会 フレキシブルな生産体制

高い信頼性と安全性の確保 グローバルな事業環境

地球温暖化 少子高齢化 安全・安心 競争力向上グローバル化

顧客課題

技術動向デバイスの省エネルギー化・小型化・ネットワーク化

小型化・省電力化無線化

見える化・高度情報処理（予測・運用最適化・連携制御） 業務・運用効率化 スマート化

セーフティ化

グリーン化

高信頼度設計自己診断

耐故障性・高可用性・耐震性（ディペンダブル化）

規格・規制対応（機械・機能安全）

エネルギー・環境計測エネルギーマネジメント

省エネルギー化・省資源化 環境負荷低減ゼロエミッション

機器の自律分散化・インテリジェント化・ソフトウェア化

標準化・プラットフォーム化

エンジニアリングとサービス（メンテナンス）のシームレス統合化

◆センサ・計測技術　　◆制御技術　　◆情報技術　　◆電子通信技術　　◆パワーエレクトロニクス技術

図2　富士電機の目指す計測制御技術

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231（5）

知的財産保護 技術 重要異 文化 持 人材 混在

異文化 相互理解 尊重 前提 作業標準化 作業履歴管理 従来以上 現場設備 安全設計 求

3　富士電機の計測制御技術への取組み

2章 述 課題 対 生産 見 化運用 操業 快適 省 安全 実現

経営競争力向上 貢献計測制御技術 求 構成

機器 物理的分散 自律化 進 一方 標準化 面 統合環境 求 踏 富士電機図2 示 ① 化 ② 化 ③

化 鍵 技術開発 商品化 進化 機器 小型化 省電力化 最適

運転 高度情報処理 業務 運用 効率化 意味化 高信頼度設計 耐故障性 国際規格

対応 機能安全 提供 安全 安心 確保取組 化 環境負荷

計測 省 化 省資源化 環境対応 取組計測技術 制御技術 情報技術 電子

通信技術 技術 技術 基 実現 図図3 示 事業領域 地熱発電 燃料電池 供給 創 鉄鋼電機 機械 食品 化学 産業分野 店舗流通

IDC 需要 省流通 区分

供給 流通 需要 最適安全 運転 運用 省 省資源化 環境負荷 低減注力 実現 商品開発

商品 商品商品 各階層 進 世界

富士電機 目指 取組 以上 積極的 推進 世界 各地域 合致

開発 進 中国 米国 欧州開発拠点 設 現地開発 強化 行次 具体的 取組 述

3.1　センサ技術

制御系 構成 自体 省電力化 省資源化 実現 MEMS 有効手段 富士電機 長年 MEMS技術

取 組 使 計測機器 放射線線量計 分析計 開発 製品化 最近

制御 使 高速 高感度 多成分 分析計警報器 内蔵 電池駆動 建築物異常 異常兆候 検出 健全性 診断 行 高性能 振動 車 搭載 種々 制御 利用圧力 開発 取 組 小型化 省電力化大 効果 挙放射線計測 分野 原子力発電所 事例

踏 安全確保 目指 震度 7 性能 維持 耐震型体表面汚染 開発 本装置 原子力発電所 放射線管理区域境界 設置 区域外 退出 作業者 体表面 放射性物質 汚染 測定

環境放射線 設備震災発生時 監視 測定 継続 種々 震災対策 講 近年 発電 安定

24

モジュール

組込みソフト

デバイス

供給サイド（創エネルギー）

コンポーネント商品

パワーエレクトロニクス

機器

フィールド機器

制御機器実装機器

電子基板

センサデバイス

パワーデバイス

システム商品

システム構築

ソリューション商品

店舗

電力

公共プラント工場

火力・地熱発電プラント水力発電プラント太陽光発電システム燃料電池放射線管理システム

流通サイド（つなぐ）

系統・配電制御システムエネルギー最適制御システム同時同量制御システムスマートメータリングシステム

需要サイド（省エネルギー）

パワー半導体インバータ電源装置ＥＭＳ

計測機器グリーン IDC自動販売機

図3　エネルギー・環境の事業領域と商品階層

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計測制御技術の現状と展望

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稼動 観点 配管 肉厚管理 必要 新型 放射線透過型配管厚 測定装置 開発 3演算方式 適用 測定性能 向上 保温材 上肉厚 測定 可能

3.2　制御技術

機器 省 化 化 図最適化 予測 診断 実現 制御技術 核 技術

富士電機 技術 長年取 組中 1 入力 1 出力系 PID 制御技術 多変数

系 予測制御技術 予測 診断用技術 多変量統計的 管理技術

電力網 大規模複雑 問題 最適化 非線形最適化技術 重点的 取 組 予測制御PLC Programmable Logic Controller 実装 長期間 安定的 運用 適用

応用 外乱抑制方式 制御性能向上 実現

⑸

多 制御系 制御対象 特性変化 制御性能劣化 調整不足

対処 制御性能監視機能 開発

3.3　監視制御システム

富士電機 大中規模向 分散型監視制御｢MICREX-NX｣ 鉄鋼 水処理 化学多数納入 MICREX-NX 安全計装機能

一般計装機能 同混在可能 用 製造

安全計装 構築 納入中小規模向 低 化 図 監視制御共通 ｢MICREX-VieW｣

開発 MICREX-VieW 既設 富士電機製監視制御 互換性 重視 既設 各種資産継承 構成

制御 LANI/O 各機器単位 二重化 可能

高信頼性 新設案件更新案件 段階的 柔軟 構成 構築

小規模向 汎用 PLC表示器 組 合 ｢MICREX-

VieW ｣ 開発 OAVisio

注 4

作成 計装 図 図制御機能仕様書 自動 生成

容易 統合環境 実現鉄鋼圧延制御 金属加工 印刷 包装 機械制御分野

高速 高精度 多軸同期制御 求汎用 PLC

実現 高速 高精度同期制御 大容量入出力制御 可能 独自 ｢E-SX ｣

E-SX 搭載 新型高速 CPU｢SPH3000MM｣ 開発

3.4　無線通信技術

無線技術 用 無線規格ISA 100.11 a 準拠 無線 容易 開発 構築 化 行 ISA 100.11a

工業環境 必須 高信頼性 実時間性 兼 備無線 規格 規格 準拠 無線 工場 有線

構築 困難 場所 設置 工事 試験時一時的 設置 可能 構築 自由度高

実現 重要 要素 一技術 富士電機 電力量計

遠隔検針 培 技術 基 電気事業者事業者 各需要家間 双方向通信 可能

技術開発 行無線通信技術 電池 長期間動作

超低消費電力 多段中継無線方式 開発 本方式IEEE 802.15.4 g 国際規格化 進

3.5　EMSプラットフォーム

富士電機 電力 鉄鋼 水処理 店舗流通各分野 各用途向 EMS 開発

各分野 EMS 統合化 CEMS FEMSBEMS REMS 共通 仕組 効率的構築 開発 電力 熱 扱

見 化 管理 省 連携制御可能 Web 画面 複数 言語1台 小規模 数十台 及 大規模

同 容易 構築

4　今後の展望

今後 再生可能 導入 省 重要性 増 論 効果的 安全実現 計測制御技術 果 役割 大現状 計測制御 統合 進

作業 運転 保守作業負担 大 得 次世代

次 機能 実現 目指 開発 進

⒜　対象物 状況 測整理統合 難 操作 分

提示 次世代 見 化/分 化⒝　 稼動 機器 機能 追加 変更 自動設定 可能

注 4 Visio 米国Microsoft Corporation 関連会社 商

標 登録商標

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計測制御技術の現状と展望

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⒞　無線 自己給電 計測機器⒟　再調整不要 制御方式⒠　組込 用 含 資産 知的財産保護

5　あとがき

国 環境 関 成長戦略 技術戦略市場 技術 動向 踏 富士電機

目指 計測制御技術 取組 展望 述地球温暖化 抑制 向 全世界 CO2 換算 温室効果 排出量 1990 年 対 2050 年50%以上削減 必要 福島第一原子力発電所 事故 受 各国 原子力 取組 変

延長 立 行現在 生活様式 見直 含

実現 面 新 対策 施策必要

環境 事業 軸 安全 安心 持続可能社会 実現 向 計測制御技術 一

貢献 所存

参考文献⑴　松村基史, 黒谷憲一. 技術 現状 展望.

富士時報. 2009, vol.82, no.5, p. 2 - 7 .

⑵　 新成長戦略 ｢元気 日本｣ 復活 . 首相官

邸. 2010-06-18. http://www.kantei.go.jp/jp/sinseichousenr

yaku/, 参照 2011-05-27 .

⑶　 基本計画 . 経済産業省. 2010-06. http://www.

meti.go.jp/committee/summary/0004657/energy.pdf, 参照

2011-05-27 .

⑷　 省 技術戦略2011 . 資源 庁. 2011.

http://www.meti.go.jp/press/20110328004/20110328004.

html, 参照 2011-05-27 .

⑸ 丹下吉雄 . 多変数外乱 予測制

御 外乱抑制. 計測自動制御学会論文集. 2010, vol.48, no.8,

p.448-455.

黒谷　憲一情報制御 研究開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部技師長 技術士 情報工学部門 計測自動制御学会会員 電気学会会員 日本機械学会会員 日本

学会会員

戸髙　雄二主 鉄鋼圧延設備 鉄鋼 等鉄鋼

設計業務 従事 現在 富士電機株式会社産業 事業本部産業事業部長 日本学会会員

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1　まえがき

使用 合理化 関 法律 省 法改正 2011 年 6 月 発効関 国際規格 ISO 50001 規制 規格強化

加 東日本大震災 影響 国 政策見直 中期的 需給逼迫 懸念

日本企業 取 巻 環境 消費 低減 要求 厳 増

企業 消費 低減 取組 個別 局所的 対策 限界 見

企業 経営課題 位置付 全社 日常的 継続的 管理 改善環境 整備 必要

本稿 省 省 活動 手法 管理 省 分析 焦点 当現状 課題 整理 課題 解決富士電機 提供

新規 開発 型情報発信 省 機能 紹介

2　省エネルギー活動における課題

省 活動 一 管理 注目 集 表1 各企業 1997 年2005 年 工場省 診断 財団法人省

提出 改善提案 件数一般管理 主 管理 最 多 全

体 3分 1 占 設備 運用管理 基準値 管理 含 改善提案項目 全体 8割以上

占最近 管理 取組 供給 消費 収集 収集 用 省 分析 情報 整備 関心 集

必要 収集収集 計測値

集 情報 実際 省 管理 省 分析 十分 活用

見状況 改善 主 次 三

課題 対 必要⑴　部門 越 管理 一体化 課題 1

管理業務 一般的 供給側 携施設原動部門 担当 場合 多 需

要側 製造部門 業務部門 一体管理 至 需要側 供給側 意識 運用 逆 供給側 負荷変動 意識 最適供給 需給一体 双方向

管理 省 活動 求管理 課題 解決 難 負荷側

設備稼動状態 製造条件 合 管理省 活動 改善 向 効果的 管理 可能

部門間 情報共有 全体最適化 行 段階部門 越 負荷側 意識管理 改善活動 行 必要

⑵　改善 直結 運用 評価 仕組 課題 2管理 日常的 各階層

整理 多 時間 費 改善 向 省分析 管理 有効活用 至 段階 改

省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション

東谷　直紀 項　　東輝 竜田　尚登

日本企業 取 巻 環境 消費 低減 要求 厳 増 日常的 継続的 管理 可能 環境整備 必要 富士電機 現状 管理 仕組 内在

課題 解決 供給側 需要側 双方 考慮 取 組製造実績分析 MainGATE/PPA 基 分析 省 機能 運

用 仕組 改善 省 運用 顧客 省 業務 改善 貢献

The energy environment that surrounds Japanese businesses is becoming increasingly severe with demands for reductions in energy consumption. Environmental improvements that make day-to-day and continuous energy management possible have become necessary. In order to resolve the many issues that reside in the current state of energy management systems, Fuji Electric is working on energy manage-ment solutions that take into consideration both the supply side and the demand side. Energy analysis templates and the energy conservation navigation function based on the MainGATE/PPA process performance analysis package improve operation systems. The energy conserva-tion operation framework contributes to improvements in the customer energy conservation work process.

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特

集

省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション

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善 直結 運用 評価 仕組 作 必要⑶　省 活動 業務 確立 課題 3計測技術 進歩 容易 集

集 情報系構築 管理 手段 最終

的 目的 日常業務 中 目標設定 Plan 改善 Do評価 Check 見直 Action PDCA回 収集 解析 方法 省活動 業務 確立 重要

3　富士電機のエネルギーマネジメント

最適 管理 実現需給 一体 課題 結果 対 要因分析 見

管理 図1 省 改善活動PDCA 重要 最適 管理基盤 構

築 打 手 読 仕組 活動仕組 提供 可能 最適管理 仕組 省 課題 対策着眼点

課題 見 化 課題 応運用改善 省 生産活動 是正 省

機器 制御技術 導入 効果的 有効 評価 是正可能 日常的 定常的 回 省 活動 結 付

富士電機 課題 見 管理 実現製造実績分析支援 MainGATE/

PPA 用 EMS提供製造業 場合 計測

設備 生産設備 稼動情報 生産出来高製造情報 有機的 結合 分析 行

大 特長 一事務所 管理

BEMS 熱源 搬送動力 照明空調 分析 適用可能

富士電機 長年 EMS 構築経験 得 知見 基 分野 適用可能 分析 活用 容易 構築

富士電機 2章 述 課題 1 対分析 MainGATE 活用 需

給一体 管理 省 改善課題 見 化 実現 課題 2 対 MainGATE 機能 省

機能 開発 課題 直結 改善運用 仕組構築 課題 3 対 顧客 省 業務

電気ガス 油1次エネルギーの消費実績

結果

動作・条件 活動・条件要因

結果に対する要因を分析

事務所

倉庫

生産ライン

照明

製造設備

製造実績

空調

生産計画

給排水

蒸気

エアー

熱

エネルギー供給設備 エネルギー利用設備

給排気

搬送

配管・配線

ボイラ

コンプレッサ

熱源

発電設備

受電設備電気

稼動実績

製造条件

作業実績

図1　富士電機が勧める“課題が見えるエネルギー管理”

表1　工場の省エネルギー診断による改善提案項目

改善提案項目 提案項目総数に対する比率

一般管理（5,393件） （33.6%）

エネルギー管理体制 7.0%

計測記録の実施状況 6.1%

エネルギー使用量管理 5.8%

主要製品の原単位管理 5.2%

機器の保守管理 4.4%

負荷平準化対策 3.2%

プロセスの改善 1.9%

空調・冷凍設備（2,200件） （13.7%）

省エネルギー対策 5.2%

空調・冷凍設備の運転管理 5.0%

冷却設備の運転管理 1.6%

補機の運転管理 1.4%

保冷・冷凍設備 0.5%

ポンプ・ファン等（2,249件） （14.0%）

空圧設備の運転管理 8.1%

ポンプ・ファンの運転管理 4.1%

コ・ジェネ等の導入計画 1.8%

ボイラ・工業炉・蒸気系統等（2,830件） （17.6%）

ボイラ・工業炉の燃焼管理 3.4%

断熱・保温及び放熱防止 2.4%

ボイラ・工業炉の運転，効率管理 2.4%

排ガス温度管理，廃熱回収 2.3%

蒸気ドレン回収利用 1.9%

蒸気漏れ・保温の管理 1.8%

蒸気の運転管理 1.1%

廃熱・廃水利用 1.0%

蒸気配管系統の適正化 0.6%

熱交換器の運転管理 0.5%

蒸気系統の負荷平準化 0.2%

照明・電気設備等（3,380件） （21.1%）

照明設備の運用管理 6.8%

受電設備管理 5.5%

変電設備管理 4.2%

電動機容量・運転管理 3.0%

電気加熱設備の運転管理 1.6%

（出典：工場の省エネルギーガイドブック. 財団法人省エネルギーセンター）

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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集

省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション

236（10）

改善 狙 省 運用 整備実施

3.1　エネルギー分析テンプレート

分析 省 活動三 観点 消費

分析 設備 制御分析 設備 性能分析 管理 上 作業手順 見 体系化 管理業務

見 化⑴　消費 分析各種階層 集計 用途 工程 設

備 別集計 切 口 管理図 整理 各負荷 各負荷時間占有率 分析 改善効果 大 見込 重点

見提供

⑵　設備 制御分析重点 状況 個々 運転状態 比較分析 重点 改善

個別最適化 全体最適 実現 負荷応 運転制御 見直 最適 運用方式 検討行 可能 提供⑶　設備 性能分析

供給設備 単体運転効率 群制御設備効率 各種KPI Key Performance Indica-

tor 見 化 実施 負荷状況 応 単体運転効率高 設備 優先的 動 全体 効率 向

上 可能 利用側原単位 287 解説 2 参照 管理 生産出

来高 変動 消費量 連続性分析 行可能 提供

三 観点 分析相互 関連付MainGATE/PPA 取 入 消費分析 課題箇所 絞込 行 設備

制御分析 課題 要因 見 設備性能分析 改善 直結 運用 評価 可能

観点 基 活動 通 省 活動図2

分析 例 示MainGATE/PPA EUC End User Comput-

ing 思想 基 開発 導入後 分析

自身 追加 容易継続的 省 活動 強力

3.2　省エネナビ機能

富士電機 消費 分析 設備制御分析 設備 性能分析 三 観

点 分析手法 MainGATE/PPA 活用

顧客 省 活動 改善提供 一方 顧客 分析業務 充当 人的 時間的 限 近年 省

発掘 効率的 省 分析支援環境 求

顧客 応 熟練 管理者 省 関 知見 共有化 効率化 分析作業 負荷 低減 MainGATE/PPA機能 分析支援環境 省 機能 開発

⑴　省 機能 3.1節 述 三 観点

需給状況 周期的 監視 省 課題 気至 省 課題 自動的 発掘 手順核 構成

監視 行 設備 劣化異常 負荷変動要因 制御要因 外部要因 省要因 検出 適正 利用状態 改善

中 原単位管理 例生産出来高 変動 連動 使用量特性 示消費設備 稼動 人 介在 作業 変動 原単位 影響 及 場合 省 機能 原単位改善 関連 登録 原単位 設

備 稼動状態 相関 監視 平均値以上原単位 時点 自動的 特定 同 時間帯 設

備稼動状態 抽出 原単位悪化 要因生産 寄与 設備 見

省 分析 知見 基 自動監視 可能整理 登録 製造現場 適正利用 意識 設備運用 示唆 可能

⑵　機　能省 機能 MainGATE/PPA主 次 二 構成 図3 省 機

消費エネルギー分析

設備システム制御分析

設備システム性能分析

1次消費エネルギー積上げ

熱量降順ソート積上げ エネルギー占有率

冷却塔制御検証 ポンプ・熱源台数制御検証 圧力ヒストグラム

原単位管理 搬送効率検証 空気線図

図2　エネルギー分析テンプレート例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション

237（11）

能 機能相関 示⒜　 選択 登録機能

選択 登録機能 化 判断 原単位評価 効率評価 系統 比較判断 管理 一覧 選択 行

応 定周期監視 条件設定 管理 登録 可能 2段階 判断 設定応 注意喚起 送信先 登録可能⒝　定周期 監視 省 通知機能 登録 適正周期 監

視 判断条件 満 場合 注意喚起送信 省 一覧

表示 応 変動要因 特定省 分析 出力 図4

原単位突出値 抽出 原単位 影響 変動設備 稼動時間 変動要因 特定省 機能 各種KPI 原単位 運用制御条

件 監視 正常 需給

実績 対比 省 要因 気与 日々 改善 結 付 機能省 機能 各種 省

化 顧客 省 活動 容易 導入

3.3　省エネ運用フレームワーク

富士電機 省 事例 EMS 構築経験 得 知見 基 分析 省 活動 切口 管理標準 着眼点 体系化 分析評価仕様書省 DB 化 図

5

EMS 国際規格 ISO 50001導入 分析 是正 各

顧客 省 活動 運用支援省 活動 PDCA 体系化

省 運用 全体像 始 運用前 事前準備資料 省 活動項目

分類別DB化

分析評価仕様書

EMS

エネルギー

省エネルギー分析評価

仕様書

設備・運用分類

1. 受配電設備2. 工業炉3.コージェネ　 レーション4. 空気圧縮機5. 冷温水機6. 冷却塔7. 空調機8.ボイラ

9. 蒸気，エアー，　 水，配管10. 照明設備11. 給湯設備12. 熱搬送設備13. 換気設備14. 昇降設備15. 事務用機器16. 生産設備その他

図5　省エネノウハウDB（分析評価仕様書）

メール送信（省エネルギーアドバイス通知）

省エネルギーアドバイス一覧

“シナリオ”定周期監視

“シナリオ”選択・登録

図3　省エネナビ機能の機能相関

原単位“シナリオ”の特定

Dライン原単位

時刻（時）

時刻（時）

原単位0.25

00:00

01:00

02:00

03:00

04:00

05:00

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

0.200.150.100.050.00原

単位（Wh/個）

設備稼動時間

400

300

200

100

0

00:00

01:00

02:00

03:00

04:00

05:00

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00制御状態時間（min）

A 設備運転状態 B設備運転状態 C設備運転状態 D設備運転状態 E設備運転状態 F設備運転状態 G設備運転状態 H設備運転状態

変動“要因”設備の特定

図4　省エネナビ機能による自動監視の例

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省エネルギー活動を支援するエネルギーマネジメントソリューション

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切 口 効果的 計測箇所 抽出 分析評価仕様書省 事例 図5 示 設備 運用分類 従 分類 整備顧客 省 活動 省 運用適用 容易 検出効率的 管理 運用標準 提供

4　あとがき

本稿 省 活動 支援紹介 今後

需要拡大 見込 再生可能蓄電設備 蓄熱設備 設備 有機的 結合

供給 全体最適化消費 全体最適化 実現 次世代 EMS 構築 目指

所存

参考文献⑴　工場 省 . 財団法人省

. 2008.

⑵　東谷直紀 . 需要家向 環境

. . 2011-6, p.26-29.

東谷　直紀産業分野向 製造管理 商品

商品 企画 設計 ･開発 顧客導入 技術 従事 現在 富士電機株式会社社会 事業本部社会情報事業部第二 技術部長

項　　東輝製造管理 ･ 管理 企画 ･開発･技術 従事 現在 富士電機株式会社社会

事業本部社会情報 事業部第二技術部 工学博士 計測自動制御

学会会員 電気学会会員 IT

竜田　尚登製造管理 ･ 管理 企画 ･開発･技術 従事 現在 富士電機株式会社社会

事業本部社会情報 事業部第二技術部主任 管理士

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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239（13）

1　まえがき

近年 鉄鋼 化学 水処理 環境対 省 省 環境負荷低減品質 対 要求 厳 例｢ 使用 合理化 関 法律｣ 省

法 2010 年 改正 2020 年 CO21990 年比 25%削減 国 目標 掲

東日本大震災 起因 電力供給 不足省 要求

制御 対 省 要求 応高 省 性能 得 最適 運転点 求目標値 目標値 制御性能 評

価 監視 制御性能 高 維持 求富士電機 制御技術 技術 用省 要求 実現 向 取 組 本稿最近 主 取組 最適流量配分制御技術制御性能評価 監視技術 駆動型技術 紹介

2　ポンプの最適流量配分制御

富士電機 長年 主 水処理分野運転制御技術 取 組

⑴

近年 省 観点可変速制御 導入 進

複数台 構成 設備効率 負荷流量 回転数 変化

速度 運転 組合合計流量 同 全体 消費 異

富士電機 複数台 可変速 並列接続 設備 対象 消費

最小化 最適流量配分制御 方式 開発

2.1　制御方式

最適流量配分制御 図1 示 n台可変速 並列接続 設

備 出口 総流量 揚程 n台合計消費電力 最小 各 回転数

制御 方式 特性 異各 回転数 流量－揚程特性 各

負荷流量 吐出圧力 一意 定 最適流量配分制御 総流量 配分 合計消費電力 最小 求 消費電力最小化問題 定式化

消費電力 流体 与効率 効率 効率 計算

合計消費電力 目的関数 需給制約条件 最適化問題 解 合計消費電力 最小 各 運転状態 回転数 流量得 問題 目的関数 多峰性 解法

プラントの省エネルギーを実現する制御技術

伊藤　秀之 鈴木　　聡 松本　宏治

近年 制御 対 高 省 性能 求 最適 運転点 求 目標値 目標値 制御 性能 評価 監視 制御性能 高 維持 必要 富士電機制御技術 技術 用 要求 実現 向 取 組 最近 主 取組

最適流量配分制御 制御性能評価 監視 駆動型 技術 技術 活用3%程度 省 効果 達成 見込

In recent years, even higher energy conservation performance is required in plant control systems. Operators have to find the optimal operating point and make it the set point, and they have to also assess and monitor control performance toward that set point and maintain high control performance. Fuji Electric is working to achieve these demands through the use of control technologies and modeling techniques. Major approaches in recent years include optimal dispatch control for multiple pumps, control performance assessment & monitoring, and event driven modeling techniques. We expect that an energy conservation effect of about 3% can be achieved by utilizing these technologies and techniques.

商用電源インバータ

ポンプ

::管路

流量センサ

圧力センサ

INV

最適流量配分制御

INV

F P

INV

N1

N 2

N n

Q H（m）（m3/min）

図1　最適流量配分制御で対象とするポンプ設備例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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プラントの省エネルギーを実現する制御技術

240（14）

非線形最適化問題 適用 可能 PSO Particle Swarm Optimization 用

⑵

2.2　効果試算例

従来 一般的 台数制御方式従来型台数制御方式 比較 最適流量配分制御評価 行 図2 2 台 No.1定格流量 7,500m3/h 定格揚程 35m No.2定格流量 6,600m3/h 定格揚程 45m効率 98% 効率 97% 負

荷 一定 総流量 図2 実線変化 場合 想定 行 従来型台数制御方式 2台 1 台 可変速 常時運転 1台 流量 不足 場合 残1台 定格回転数 運転定格回転数 運転 1台 2台

以上 場合 負荷 応 定格回転数 運転台数 増減 方式図2⒜ 最適流量配分制御 用 流量配分 行 場合 配分 図2⒝ 従来型台数制御方式 用流量配分 行 場合 配分

No.1 可変速運転 No.2定格運転 図3 従来型台数制御 対 最適流量配分制御 各時間 省 効果 示次 示 要因 24 時間 平均 3.9% 省 効果得⒜　低流量時 1時 8 時 21 時 24 時

定格流量 小 No.2 選択 動力低減

⒝　2台必要 9時 19 時 流量 各負荷流量 配分比率 適正 調整

No.2 動力 低減例 非常 単純 例 台数 多

場合 大 効果 期待

3　制御性能評価・監視技術とモデリング技術

近年 主 制御分野 制御性能監視 注目日本学術振興会 工学第 143 委員会 産学共同 取 上

⑶

制御 次 問題点 抱 指摘⒜　気温 変化 銘柄 負荷 変更 伝熱係数 変化多種多様 要因 状態 刻々 変

化 一度調整 制御性能 劣化 多 以前 大

設定値 調整 使用少

⒝　一般的 生産 多数 制御 存在制御 全体 運転効率 向上

上 見極 大変困難

⒞　近年 予測制御 代表 多入力多出力 高度制御 構築 事例 増

所望 性能 発揮常時監視 必要 応 再調整

行 高度制御 真価発揮

指摘 ①再調整 必要 制御 検出 各制御系 性能 評価 系統的 実用的 制御性能評価 監視技術 ② 特性変化

場合 制御性能 維持技術 開発 強 望

意味 特 基 予測制御 ② 技術 重要従来 ① 技術 制御性能指標

1 3 5 7 9 11

（a）最適流量配分制御の配分パターン

13時刻 （h）

時刻 （h）

15 17 19 21 23

負荷流量（m3/h）

2,000

01 3 5 7 9 11

（b）従来型台数制御の配分パターン

13 15 17 19 21 23

4,000

6,000

8,000

10,000

負荷流量（m3/h） 12,000

No.2ポンプ

No.1ポンプ 負荷流量

14,000

16,000

2,000

0

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000No.2ポンプ

No.1ポンプ 負荷流量

図2　シミュレーション結果

01 3 5 7 9 11 13

時刻 （h）15 17 19 21 23

4

2

6

省エネルギー効果（%）

8

10

12

図3　省エネルギー効果

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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プラントの省エネルギーを実現する制御技術

241（15）

提案 富士電機 大規模 中小規模 対応 PC版 富士電機製 PLC Programmable Logic Controller｢MICREX-SX｣ SX 版 制御性能監視 開発

適用事例 増加 予測制御 多入力多出力系 対応 ② 技術

予測制御 主 日常 運転変化分 推定 同

定 支援駆動型 同定手法 開発

3.1　制御性能評価・監視技術

⑴　制御性能指標運転 制御性能指標 算出 制御性能評価 制御性能指標 提案

⑶

表1 主 指標 概要 長所 短所 富士電機 開発 PC版 SX 版 組込 状況 示 複数 評価指標 採用 指標特徴 異 利用者 多角的 判定

多入力多出力系 適用 共分散指標⑷

性能悪化最 影響 制御 特定 特徴

実装 例性能評価 基準 期間 評価対象

期間 運転 制御量 系列

共分散行列 作成 共分散行列 関 一般化固有値問題 解 最 性能 劣化 制御 特定⑵　制御性能評価 監視制御性能評価 監視 構成 図4 示PC 版 MICREX-SX OPC OLE for Process Control 経由 収集

制御性能指標 算出 可視化 SX版提供 制御性能指標算出 結

果 表示器 ｢MONITOUCH｣ 表示必要

図5 主 機能構成 示 収集 運転参照 画面 各種指標 算出 機能 指標一覧表形式 形式 表示 画面 指標値

経年変化傾向 推定 限界値 達 時期 算出機能 指標 現在値 一覧表示 警戒 超過

強調表示 監視画面 備図6 画面例 示 画面PID 計器図 制御性能指標

数値表示 表示 行 画面画面 各TAG番号表示部 呼 出

制御性能指標 現在値 表示 運転制御性能指標 表示 行

利用 制御性能評価 監視 運用例 図7 示 制御対象 制御多数 上 場合 個別 監視現実的 日常 監視業務 監視

画面 一覧 見 中 制御性能指標 値 警戒超 抽出 重点的 調査制御性能指標 利用 監視 制御 調整

制御性能改善 回 常最適運転点近傍 運用 可能省 製造品質 維持

3.2　イベント駆動型モデル同定手法

⑴　 課題

制御性能評価・監視ツール（PC）

制御性能評価・監視ツール（SX）

（a）大規模システム （b）中小規模システム

OPCサーバ

HCI計器「MONITOUCH」

「MICREX-SX」

ES/MS

OSサーバ

AS

図4　制御性能評価・監視ツールのシステム構成

指標表示画面

経年変化算出機能

運転データ参照画面

ファイル読込み機能

監視画面

指標算出機能

制御システム（PLC，DCS）

通信機能

運転データ 指標データ

CSVファイル

図5　ツールの機能構成

表1　ツールに実装した主な制御性能指標

指標名 概要・長所 短　所 組込み

分散指標 算出が単純 ベンチマークデータ必要

PCSX

ハリス指標 ベンチマークデータ必要なし

むだ時間の事前推定必要 PC

共分散指標 多入力多出力系に適用可

ベンチマークデータ必要 PC

過渡特性指標立上り時間，

オーバーシュート，整定時間，減衰率

設定値（指令値）変化があったときのみ

適用可

PCSX

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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プラントの省エネルギーを実現する制御技術

242（16）

制御系設計 基 実施一般的 制御性能 高 維持特性 変化 動作点変化 生

動特性 設計 用 公称 検出制御系設計 行 必要 特

基 制御 予測制御重要 動特性変化 応

的確 更新 通常 操業運転 停止 応答試験 実施大 作業負担 生産 伴 再同定作業 必要

効率的 実施製造現場 予測制御 活用 重要

⑸ ⑹

同定 利用 形式取扱 容易 一般 離散時間系

表現 多 離散時間 物理対応 明確 現場運転員 理解

一方 連続時間系 物理対応 明確 現場運転員 直感的 理解

時間 依存利点 連続時間系 方

考 連続時間系直接同定 方法 提案 実用

上 重要性 高 関 研究 少 領域 ⑺ ⑻

実用上 多入力多出力 閉 同定求 対 日常 運転

実 間 重大 存在要素 特定 統計的手法 提案

⑼

手法 統計計算 実装 優 方法 動特性 変化分 求特定 部分 再同定 必要 連続時間系同定 対応⑵　同定手法前述 課題 解決 閉 多入力

多出力 連続時間系 対 通常 閉 運転中生 設定値変更 同定処理 駆動捉 近傍 運転 変化分 同定 駆動型同定手法 開発

⑽

駆動型同定 図 図8 示駆動型同定 制御系 運転

目標値 r 設定値 SV 入力 u 操作量MV 外乱 d 混入 出力 y 制御量 CV

含 観測 変化分推定値 θ

出力作業者 情報 基 更新 行 更新 制御系 調整 行制御性能 劣化 状態 回復 予測制御場合 更新 制御性能 劣化 状態回復

日常の監視業務

運転状況の確認

指標傾向の確認

調整対象の抽出

制御パラメータの調整*

結果の確認

監視画面

運転データ参照画面

指標表示画面

指標表示画面

運転データ参照画面

＊ モデルのメンテナンスを含む

作業 使用する画面

図7　制御性能評価・監視の運用フロー例

イベント駆動型同定システム

コントローラ プラント

モデルパラメータ変化分推定値

目標値

外乱

操作量

閉ループ制御系

++ 制御量

アラーム

各種設定

θΔ

r

d

yu

図8　イベント駆動型同定システムのブロック図

制御性能指標(数値表示)

制御性能指標 (バーグラフ　　　　　表示)

制御性能指標(数値表示)

運転データおよび制御性能指標のトレンド表示

（a）グループパネル画面

（b）ループパネル画面

図6　ツールの画面例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

プラントの省エネルギーを実現する制御技術

243（17）

駆動型同定 現在 一定期間過去 運転 常

記憶 運転 変化 同定利用可能 判断 動揺 発生 動揺 同

定駆動 検出 同定駆動 前後 特定区間 運転 上述 切 出

閉 同定 関 知⑵ ⑾

見⑿

参考 目標値変化 同定駆動 運転 切 出完了 同定処理 処理 起動本手法 適用 上 仮定 次⒜　仮定 1実 事前 同定 動特性 G s

正 G0 s 化G s ≈G0 s

⒝　仮定 2切 出 区間中 動特性変化 無視 程

度 小⒞　仮定 3同定駆動 発生時 制御系 定常状

態 見当初 同定時 正 化特性 経時変化 動作点 変更 動特性 G s

G0 s 変化 G s ≠G0 s 考次 説明 単純化 単入力単出力

系同定処理 切 出 有限区間 区間長 T

入力 u t 出力 y t

運転 対 同 入力 u t 与出力 y t， θ y t

整合 仮想的 用伝達特性G s，

θ 変化分 θ 推定次式 満

　 G=,G s s0 0;iD iD =t ] ]g g ⑴

整合 指標 同 入力 u t 加出力 切 出 区間中 二乗積分誤差 目的関数

　J y t y t dtT

2

0，i iD D= -t] ] ]]g g gg# ⑵

目的関数 最小 変化分 決定 最適化問題 定義 本問題 非線形最適

化問題 変化分推定値 上述最適化問題 最適解 θ 求

3.3　制御性能改善による省エネルギー効果

制御性能 省 効果 密接 関係 図9 示化学工場 自家発電設備 例 図10 用 制

御性能改善 省 効果 説明図9 示 生産設備 蒸気負荷 消費

蒸気量 供給蒸気量余剰量 蒸気 3 呑込 蒸気量

流量 圧力制御 特性改善 設定値 制御 呑込 蒸気量 変動 抑

平均値 運転限界値 下限値 近供給蒸気量 平均値 低減

燃料使用量 削減図10 燃料使用量 削減手順 例

上側 下側 蒸気 3呑込 蒸気量 燃料使用量 平均 示図10 運転A 制御性能 悪 呑込 蒸気量 変動 大 最悪 状態 運転限界 35 t/h 下回 余裕 持 運転限界 高 設定値 50 t/h 必要 大

操作端 大 動 生 運転A 対 例 各制御 対応 PID 制御 再調整 制御性能 改善 運転 B 実現

⒜ PID 制御再調整 変動幅 低減 運転限界 余裕 生 設定値 45t/h 下 運転 C 実現 燃料使用量1.6% 減 ⒝設定値変更 多入力多

出力 相互干渉 単一制御性能 改善 PID 制御 性能改善 限界

運転 C 対 相互干渉 強 予測制御導入 制御性能 改善 運転D

実現 ⒞ 予測制御導入 制御性能改善 変動幅 極小化 運転 E設定値 省 効果 経済効果 高 運転限界値近移 可能 ⒟設定値変更 事例設定値 運転A 50 t/h 最終的 運転 E 40 t/

（a）PID制御再調整

（b）設定値変更

（c）モデル予測制御導入

（d）設定値変更

運転限界35t/h

40t/h

50t/h

設定値

100%

96.7%

運転Ａ 運転B 運転C 運転D

1.6%省エネルギー

5t/h低減 10t/h低減

3.3%省エネルギー

運転E

呑込み蒸気量

燃料使用量

図10　制御性能改善がもたらす省エネルギー効果の例

燃料使用量

呑込み蒸気量

G蒸気

タービン3

供給蒸気量平均300t/h →290t/h

プロセス蒸気量平均250t/h

蒸気負荷へ

ボイラ1

G蒸気

タービン1

燃料 燃料

発電機

ボイラ2

G蒸気

タービン2

図9　化学工場の自家発電設備の例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

プラントの省エネルギーを実現する制御技術

244（18）

h 移行 呑込 蒸気量 10 t/h 削減蒸気量 変 供給蒸気量 平均 300 t/h

290 t/h 削減 結果 燃料使用量 供給蒸気量 同様 比率 削減 省 効果 3.3%得

4　あとがき

本稿 富士電機 取 組 制御技術技術 最適流量配分制御技術 制御性

能評価 監視技術 駆動型 同定技術紹介 制御技術 省

製品 品質向上 貢献 所存

参考文献⑴　黒谷憲一. 設備 省 . 富士時報.

1981, vol.54, no.8, p.577-582.

⑵　J.Kennedy, R.Eberhart. Particle Swarm Optimization.

Proceedings of IEEE International Conference on Neural

Networks. 1995, vol.IV, p.1942-1948.

⑶　加納学. No.25 制御性能監視－ 産

業 実用化 目指 － 最終報告書. 日本学術振興会

工学第143委員会. CD-ROM. 2005.

⑷　C. A. McNabb, S. J. Qin. Projection based MIMO control

performance monitoring . Journal of Process Control. 2003,

vol.13, p.739-757.

⑸　加納学. 高度 制御 関 調査結果報

告書. 日本学術振興会 工学第143委員会

No.27, 2009.

⑹　大山敏 . 化学 予測制御 適用

状況 課題. 第35回制御理論 資料. 2006, p.213-

216.

⑺　相良節夫 . 連続時間系 同定. /制御/情報.

1993, vol.37, no.5, p.284-290.

⑻　丸田一郎, 杉江俊治. 反復実験 不要 射影型連続時間

同定. 計測自動制御学会論文集. 2010, vol.46, no.3, p.133-

138.

⑼　信貴洋平 . 予測制御

検出. 計測自動制御学会論文集. 2010,

vol.46, no.10, p.607-614.

⑽　伊藤秀之 . 日常 運転 用 動特

性変化同定手法－ 駆動型同定手法－ . 第11回制御部

門大会. 2011.

⑾　加納学, 喰田秀樹. 閉 同定 . 最終報告書第8章. 日本

学術振興会 工学第143委員会

No.25. 2005, p.359-394.

⑿　金子修, 藤井隆雄. 制御器 調整 学習 閉 同定.

/制御/情報. 2006, vol.50, no.3, p.100-105.

伊藤　秀之制御 研究開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発 制御技術開発部主任 計測自動制御学会会員 電気学会会員

鈴木　　聡制御 ･情報 研究開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発 制御技術開発部主任 計測自動制御学会 人工知能学会会員 情報処理学会会員

松本　宏治産業 制御 企画 ･設計業務 従事 現在 富士電機株式会社産業 事業本部事業戦略推進部 計測自動制御学会会員

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

245（19）

1　まえがき

富士電機 分散型監視制御 DCS Distrib-uted Control System 発電 石油 化学 鉄鋼 水処理 環境分野向 多数納入

図1 富士電機 提供 監視制御製品系列 示 大中規模向 DCS ｢MICREX-NX｣冗長化 高信頼性 加 同

環境 安全計装 一般計装 実現生 大規模安全計装 適用実

績 増高 信頼性 加 富士電機 既設

互換性 追求 中小規模向 監視制御｢MICREX-VieW｣ 開発

MICREX-VieW 実行系 支援系統合 制御 共通化

図 高 実現既設 各種資産 維持 継承

客 設備更新 柔軟 対応Sustainable 環境 維持可能

小規模向 操作表示器 汎用 PLC Programmable logic controller 構成 MICREX-VieW 小規模監視制御

MICREX-VieW 開発 本稿 MICREX-VieW MICREX-VieW

統合支援 特徴 適用例 紹介

2　 中小規模監視制御システムプラットフォーム｢MICREX-VieW｣

2.1　概　要

中小規模監視制御｢MICREX-VieW｣ 中小規模

HMI Human Ma-chine Interface 構成部位 二重化 顧客

最適 高信頼性 実現 更新時MICREX-VieW 採用 顧客 資産 最大限

活用 最小 投資 顧客 要求 合 設備 更新運用 保守 各局面 最小限

見 化 深全体 低減

2.2　特　徴

⑴　安定操業 支 高信頼性図2 MICREX-VieW 構成例 示MICREX-VieW

エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

福住　光記 笹野 喜三郎 石野　浩二

“ ”

富士電機 分散型監視制御 分野 多数納入 富士電機 既設 互換性 追求 中小規模向 監視制御 MICREX-VieW 利用 MICREX-VieW

開発 冗長化 高信頼性 既設 資産継承 仕様記述 制御 自動生成化 向上 特徴 各種分野向

発電 焼却 食品 幅広 分野 適用

Fuji Electric has supplied distributed monitoring and control systems to various fields. Recently, we have developed the monitoring and control system platform MICREX-VieW and its derivative MICREX-VieW Compact , which expand the range of applications for small and medium-scale systems and maximize compatibility with our existing systems. They feature high reliability through redundancy, resource in-heritance for existing systems, automatic generation of control software by specification definition, and cost performance improvement due to the platform technology. They feature packages and templates for various fields and can be applied to broad fields including power generation plants, garbage incinerator plants, and food plants.

MICREX-NX

機能

規模

大中規模

小規模MICREX-VieW

MICREX-VieW

コンパクト

中小規模

図1　監視制御システムの製品系列

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

246（20）

制御 LAN CPU 電源 通信 I/O 伝送路 I/O 構成部位 必要 応 二重化 安定操業実現 最適 高信頼 構築

I/O 電源内部 I/O

入出力 入出力 全構成要素 二重化

I/O 故障 場合 運転継続 故障 I/O 切 離

可能 縮退運転 故障 I/O交換後 縮退運転 復旧

⑵　部 富士電機 PLC 小型化 低

化技術 DCS 培 高信頼化 制御技術 融合 結果 従来機種比 約 70%

実現⑶　既設 各種資産 継承一般 既設DCS 更新 際 顧客合 段階的 部分更新 必要 多MICREX-VieW HMI I/O

既設機種 用意 既設 各 混在

既設 変更HMI I/O 独立MICREX-VieW 更新 結果 例 最初HMI 更新 次 最後 I/O

段階的 更新 可能 既設監視画面 InTouch

注 1

iFIX注 2

Citect注 3

SCADA Supervisory Control and Data Acquisi-tion 作成 1 当 100 画面以上 一般的 MICREX-VieW HMI

各種 SCADA構造 既設 画面

移植⑷　設備運転条件 回路状態 見 化富士電機 DCS 設備運転条件 条件制御仕様書 自動変

換 ｢HEART-BELIEVE｣ 用 作成作上 MICREX-VieW

HEART-BELIEVE 作成 設備 運転条件回路状態 自動的

画面 表示 一環 各画面 監視画面 自在

図3

⑸　遠隔 見 化監視機能 監視室以外 事務室 遠隔地

注 1 InTouch 米国 Invensys plc 商標 登録商標

注 2 iFIX 米国 General Electric Company 商標 登録商標

注 3 Citect Ci Technologies Pty. Limited 商標

登録商標

イントラネット

Ethernet*（情報 LAN）

制御 LANの二重化

Ethernet（制御 LAN）（回線二重化）

高信頼Ｉ/Oユニット

公衆回線

Webブラウザー

DeviceNetOPCN-1AS-InterfaceTリンクEthernet（ＥＰＡＰ）

（回線二重化）

I/O機器群IPUⅡ （二重化）

リモート監視企業情報システム（ERP，MES…）

Webサーバ機能

オペレータステーション

オペレータステーション

コントローラ（等値化バス）

（二重化） CPU二重化ネットワーク二重化電源二重化

監視・操作

制御

センサ・コンポーネント

基幹系・実行管理

インバータ・モータ

E-SXバス

エンジニアリングステーション

MICREX-VieW

＊ Ethernet：富士ゼロックス株式会社の商標または登録商標

図2　「MICREX-VieW」のシステム構成例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

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エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

247（21）

監視画面 表示操作 状態 遠隔 見 化実現電子 自動送信機能 利用状態 状態 把握 無人運転可能 富士電機

監視 連携 異常時 迅速 対応可能⑹　高度監視制御機能⒜　 予測制御 MPC Model Predictive Con-trol従来 専用機 実現予測制御 MICREX-VieW 実装

適用 手軽 信頼性 高長期 制御 安定化 省力化 貢献

⒝　制御性能監視 CPM Control Performance Moni-toring調整 不十分 場合 経年劣化 制御対象 動

特性 変化 制御性能 劣化 場合制御性能 発揮 制

御性能 劣化 検出 制御性能監視機能 開発制御性能 監視 制御性能 劣化 検出

制御 再調整 機器 行安定操業 実現

⒞　高精度同期制御高速同期制御 E-SX 開発

格段 向上 制御周期 0.25ms 最大 8軸 高精度多軸 制御 可能⒟　C言語CPU C 言語記述

搭載 可能 高度制御機能 情報処理機能 実現

3　｢MICREX-VieWコンパクト⑴

｣

3.1　概　要

MICREX-VieW VieW最小限 監視制御 構築

図4 左側 示 最小構成操作表示器 ｢MONITOUCH｣ 汎用 PLC

MICREX-SX 組合更新 最適 柔軟 拡張性

MICREX-VieW 連携 容易MICREX-VieW 共通

前述 高度監視制御機能 VieW実装

3.2　特　徴

⑴　互換性VieW 電機制御 計装制御 適用

可能 計装 上位 MICREX-

VieW 共通 内部計器PID 調節計位置形出力 PID 調節計速度形出力 比率演算器 積算計 入力処理機能 温圧補正 時間発生 移動平均 搭載 富士電機 実績 可変

オペレータステーショングラフィック画面

LI101.PV189mmレベル設定値170mm

インタロック条件

ロジックシート

ステップシーケンス

仕込

開始

V101開V101開

P102運転

V101開P102運転

P102運転

定量到達反応

156mm

ロジックシートで設備の状態監視ステップシーケンスのステップ状態監視タイムチャートの出力状態監視ステップの強制移行

図3　設備運転条件・インタロック・回路状態の見える化

VieWコンパクト

VieWコンパクト

MONITOUCH

MICREX-SX

MICREX-SX

最小構成

MONITOUCH

MICREX-VieWと複数のVieWコンパクトで統合的に監視・管理

スケーラブル

TELLUS

【現場盤】

【事務所A】

VieWコンパクト

MICREX-SX

MONITOUCH

TELLUS

【現場盤】

【事務所B】

【中央監視室】MICREX-VieW

図4　スケーラブルなシステム構成例

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エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

248（22）

PI 制御 対応 多様機能 最適 制御 消費 抑制環境 悪影響 与 物質 排出抑制制御系 他 制御 適用

⑵　 構築VieW 制御規模 用途 応 構成

設備 最適 適用 可能PLC 1 台当 計器 数 2個 32 個 選択

PLC操作表示器 1対 1 最小 構成 複数台構

成 上位 組 合 構成対応 ｢TELLUS｣ 導入

操作表示器 同一画面 表示 操作 事務所 監視 操作 行 図4

PLC 規模 応 48K 256K選択 高信頼 二重化

対応 操作表示器 耐環境性 優現場設置 対応 画面 8型 10 型

12 型 15 型 用意 必要 応選択 可能VieW 小規模 適用 将来 監

視制御 範囲拡大 応 構成 追加 容易現場 部分的 監視制御

MICREX-VieW 既存 監視制御 後VieW 導入 場合

対応 可能

4　統合支援システム

4.1　概　要

統合支援 従来 機器 存在 支援 統合的 管理 高品質性 良 TCO Total Cost

Ownership 削減 目的 図5

4.2　特　徴

⑴　統合支援統合支援 1 一括

統一的 操作統合管理 人的 抑

制 効果 図5 示 構成図 作成 画面 各機器 支援 容易 起動

構成図 定義 自動生成調整 立上 診断 保全

1 所 行 性 向上⑵　国際規格 準拠

支援 国際規格 IEC 61131-3JIS-B3503 準拠 対応 実現

Ladder Diagram 言語 FBD Func-tion Block Diagram 言語 ST Structured Text 言語IL Instruction List 言 語 SFC Sequential Function Chart 作成 可能⑶　仕様記述 制御 自動生成HEART-BELIEVE 汎用 OA Visio

注

作成 計装 図 IBD 図 制御機能仕様書作成 作成 制御機能仕様書

制御自動生成 効率化 高品質

実現 仕様書 作成 編集 機能

インバータローダ

サーボローダ

PLCローダ

PODエディタ

システム構成図

図5　統合支援システム

汎用ＰＬＣ

大規模コントローラ

中小規模コントローラ

PIM機種依存なし

PSM機種依存あり

機　種

機種ごとのアプリケーションソフトウェア

自動生成 各

種専用ローダなど

制御機能仕様書 /ＨＥＡＲＴ-ＢＥＬＩＥＶＥ

図6　機種に依存しないアプリケーションソフトウェア生成

パソコン

HMI

コントローラ

オペレータステーション

図7　HMIと複数コントローラを組み合わせたシミュレーション

注 Visio 米国Microsoft Corporation 関連会社 商標

登録商標

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エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

249（23）

& 容易 描画制御機能 機種 依存 PIM Platform In-dependent Model 機種 変 使用 続

機種 依存 PSM Platform Specific Model 必要機種 対応 開発

多機種対応 可能 仕組 小規模向 PLC 大規模向 DCS 対応

適用可能 範囲 広 図6

制御機能仕様書上 PLC 実行 状態 監視可能 仕様書 作成 現地調整 運用

的

⑷　 内 機能1 台 HMI 複数台接続

行 開発図7

実機 使用 作成HMI 組 合実機試験前

品質向上 図装置 組

合 実際 設備 近可能

5　適用事例

MICREX-VieW VieW 各種中小制御 適用可能

環境分野 適用 例 一部 紹介

5.1　地熱発電プラント監視制御システム

低炭素社会 構築 電力不足問題 再生可能源 地熱発電 注目 集

地熱発電 石油 石炭 化石燃料 利用火力発電所 比 CO2 排出量 少 地球環境

保護 面 優 発電方式 蒸気発生井 地熱蒸気 取 出 蒸気 回 発電

図8 MICREX-VieW 地熱 監視制御適用 例 示 蒸気発生井 蒸気流量 圧

力 制御 行 高 信頼性 要求二重化

高信頼性 構成 夜間 無人運転 MICREX-VieW 電子 自動送信機能 適用 異常信号 送信 多言語切換 機能 MICREX-VieW 海外 多 地熱発電 適用 最適

5.2　ごみ焼却プラント監視制御システム

焼却 都市 焼却単 燃焼制御

発生 有害 排出量 規制値以下 抑 必要MICREX-VieW 自動燃焼制御 ACC Automatic

Combustion Control 搭載 最適発生 大気中

硫黄酸化物 SOx 窒素酸化物 NOx 排出量 最小限 抑 電力 選択遮断制御 電力 監視制御 行 電力会社 売電

有効利用 寄与焼却 特性 制御

更新時 既設 互換性 強 要求MICREX-VieW 高 互換性

持 工数 削減HMI I/O 段階的 部分更新

停止時間 最小化 図9

FL-net 準拠LAN

新システム

MICREX-VieW

TリンクEthernet

稼動

I/Oユニットの更新

コントローラの更新

HMI の更新

待機

FL-net 準拠LAN

旧システム

STEP1

STEP2

STEP3

MICREX-IX/AX

Tリンク

IPUⅡ IPUⅡIPUⅠ IPUⅠ

Ethernet

稼動 待機

図9　ごみ焼却プラント監視制御システムの段階的更新

Ethernet（制御 LAN）（回線二重化）

公衆回線

Ethernet（ＥＰＡＰ）（回線二重化）

リモート監視オペレータステーション

オペレータステーション

（等値化バス）

（二重化）

蒸気タービン

復水器

発電機

冷却塔

ファン

還元井へ

気水分離器

還元井

蒸気発生井

→

図8　地熱発電プラント監視制御システム

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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エネルギー・環境分野向け中小規模監視制御システムプラットフォーム ｢MICREX-VieW｣

250（24）

5.3　食品プラントの管理・監視制御システム⑵

食品 製造工程 洗浄工程 制御中心図10 示 食品 管理 監視制御MICREX-VieW 富士電機 銘柄管理 ｢FLEX-

BATCH｣ 製造工程 銘柄管理 制御 行上位 MES Manufacturing Execution System

組合 管理 実績管理 行食品業界 食 巡 社会情勢 国民 食 安全

意識 高 応 工場 製造管理 品質管理 徹底 情報管理 必要

MES 監視制御 連携 原材料 製造 出荷 番号 関連付 食品製造工程 履歴管理 実現異物混入 不良品 発生時 履歴管理 仕組 利

用 消費者 商品回収 迅速 販売停止 指示消費者 安全 食品 提供 支援

5.4　小規模設備における制御装置の更新

小規模設備 制御装置既設 更新 VieW

適用 例 紹介 図11

既設 数台 段階的更新 生

5台 更新 高信頼 二重化 PLC 既設盤内 収納 操作表示器 MONITOUCH

同盤表面 実装 既設 違和感 高機能提供 PLC

運用後 維持 考慮HEART-BELIEVE 採用事務所 配置 TELLUS 適用

監視 構成 設備 見 化充実

6　あとがき

環境分野向 中小規模監視制御｢MICREX-VieW｣ 利用

｢MICREX-VieW ｣ 概要 特徴 述今後 客 資産継承 段階的 更新性向上 的確 応 客

満足度向上 向 高機能 高品質提供 所存

参考文献⑴　吉野稔 . 計装 . 計装

技術. 507. 2010, vol.38, no.11, p.34-37.

⑵　川尻幸一 . 快適 社会 実現

. 富士時報. 2009, vol.82, no.5, p. 17 - 21 .

福住　光記企画 ･開発 従事 現在

富士電機株式会社産業 事業本部事業戦略推進部主幹 電気学会会員

笹野　喜三郎分散型制御 開発 ･設計 従事 現在富士電機株式会社生産統括本部東京事業所機器生産 部課長

石野　浩二計測 制御 設計開発企画業務 従事 現在 富士電機株式会社生産統括本部東京事業所 技術製作第二部課長補佐

製造実績

MICREX-VieW

トレーサビリティシステム

出荷

MES

原料

食品トレーサビリティ

開示問合せ

製品出荷先・ユーザ

製造プロセス

食品生産管理

品質の見える化

原料 製造 出荷

品質 /製造 /作業履歴

図10　食品プラントの管理・監視制御システム

事務所

MONITOUCH

PLC

TELLUS

既設 VieWコンパクト

図11　 小規模設備における制御装置の更新

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

251（25）

1　まえがき

鉄 非鉄製造 製紙 制御分野 金属加工 印刷 包装 機械制御分野品質 向上 操業 効率化 求 実現 汎用 構築

容易性 確保 高速 高精度制御 制御対象 合 柔軟 構築必要

例 高性能 機械設備 多様 入出力 制御制御 高精度 同期 必要 多軸

制御 287 解説 3 参照 混在容易 構築

数百 μs 周期 収集 複数同士 1 μs以下 精度 同期 制御

必要 大規模 制御周期数ms 数十ms 程度 入出力点数 10,000 点以

上 多 従来 高 数台接続 実現

富士電機 汎用 技術 基本高速 高精度 制御機能 実現

入出力点数 多 大規模 対応構成 基幹 高速 高精度同期

E-SX 実行 高速 高性能 CPU SPH3000MM 開発 本稿E-SX SPH3000MM 特徴 適用例

紹介

2　「SPH3000MM」を適用したシステムの概要

高速 高精度 制御 大規模 実現

上 重要 構成要素 E-SX 備 新CPU SPH3000MM MICREX-SX

最上位機種 位置付 次 機能 持⒜　高速演算機能 最速 9ns/命令⒝　32 軸 装置間 ＋－ 1 μs 以下 精度 同期⒞　2個 演算間 同期実行

⒟　応答性能 25 μs 高速入出力⒠　最大 4,096 × 2 系統 大容量入出力

制御向 構成例 図1 示

高速・高精度なモーション制御を可能にする 「E-SXバス」と「SPH3000MM」

西村　英二 西脇　敏之 永塚　一人

制御分野 機械制御分野 品質 向上 操業 安定化 効率化 求 富士電機構成 基幹 高速 高精度同期 E-SX 実行 高

速 高性能 CPU SPH3000MM 開発 高速 高精度 制御 可能入出力点数 多 大規模 柔軟 適用拡大 可能 適用例 多色印刷機 鉄鋼

高速 高精度 制御 実現

In the plant control and machine control fields, further improvements in quality and the stabilization and streamlining of operations are required. Fuji Electric has developed the high-speed/high-precision synchronous E-SX Bus , a backbone bus for configuring control system, and the high-speed/high-performance SPH3000MM CPU module to execute applications. These enable high-speed and high-precision mo-tion control while also making it possible to flexibly expand applications up to large-scale systems with numerous I/O points. As application examples, high-speed and high-precision motion control has been achieved in multi-color printing machines and steel/iron plant systems.

POD PODPC

Ethernet *

SPH3000MM

SXバス

SXバス SXバス

E-SXバス -0

E-SXバス -1E-SXバス集合型インタフェースモジュール

・・・

・・・・・・

支援ツール

＊ Ethernet：富士ゼロックス株式会社の商標または登録商標

図1　モーション制御向けシステム構成例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

高速・高精度なモーション制御を可能にする「E-SXバス」と「SPH3000MM」

252（26）

⑴　高速 高性能CPU新 CPU 既存 実装

従来 SX 使用CPU 構成 可能 2個

演算 持 高速入出力機器 駆動制御機器 接続 2 系統 E-SX 備制御 同時 制御

実行⑵　支援 SX-Programmer複数 CPU 制御制御 作成

定義 設定 故障診断 操作 1台 IEC 61131-3 準拠 支援 SX-ProgrammerExpert Standard 2 種 支援⑶　入出力機器 駆動制御機器E-SX 応答性能 25 μs 従来 高速化

入出力 高速入出力機器 加

駆動制御機器 接続 E-SX 集合型SX 豊富 入出力機

器 通信機器 E-SX 経由 利用

3　 高速・高精度同期通信を実現する「E-SXバス」の特徴

E-SX 物理層 100Mbits/s Ethernet注 1

技術 適用 必要 超高速高精度 同期通信機能 大容量入出力 転送機能

通信機能 機能 実現 複合型制御 次 特徴 示

⑴　局間 100m 総延長 1km 接続局数最大 238 局 入出

力 最大 4,096 従来比 8倍 小規模大規模 多様 柔軟 対応⑵　高速 高精度同期32 台 入出力機器 接続 状態 ＋－ 1 μs 以下 高

精度同期制御 可能⑶　入出力 容量 実行時間 考慮 入出力容量 最速 制御周期 0.25ms 場合 67

1ms 512 従来 4 倍 入出力 更新処理 最大 4,096 3ms 更新処理入出力点数 多 大規模 適用⑷　高効率伝送伝送 富士電機独自 SX 踏襲大幅 改良 I/O

通信 通信 加 制御処理 管理

搭載伝送 富士電機 独自 開発

高密度集積回路 LSI 実現 70%以上 実効伝送効率 実現

⑸　縮退継続運転 断線検知E-SX 必要 構成

接続 他局 電源供給機能 断線時 機能 搭載機器 電源断 断線 異常 発生

一部機能 除 運転継続 縮退継続運転 可能 断線箇所 特定 RAS機能持 機器交換 保守性 向上

4　 高速・高性能 CPU モジュール「SPH3000 MM」の特徴

⑴　高速 高精度制御 大容量新 CPU

採用 図2 管理部 二 演算分散共有 機能搭載 同期 介

接続 演算 高圧縮技術 組合 最速 9ns/命令 実行性能 持

制御周期 誤差 ＋－ 1 μs 以下 従来機種 比制御 実現

演算独立 大容量 2系統

最大 512K 大容量 2系統最大 4,096K 余裕 構築可能⑵　2系統間 演算 機能分離演算 内部同期 接続 演算

間 ＋－ 1 μs 以下 精度 実行周期 同期各系統 E-SX 32 台 入出力機器 接

続 場合 系統間 出力 ＋－ 3 μs以下 同期 最速 0.25ms 制御周期 場合 最大 8軸 4 軸×2 系統 多軸 制御 可能

演算エンジン

共有メモリE-SXバス -０

共有メモリアクセス機能を搭載した同期バス

システム管理部

SXバスデータメモリ

プログラムメモリ

演算エンジン

共有メモリE-SXバス -1

データメモリ

プログラムメモリ

図2　「SPH3000MM」のマルチエンジンアーキテクチャ注 1 Ethernet 富士 株式会社 商標 登録商標

富士時報　Vol.84 No.4 2011

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集

高速・高精度なモーション制御を可能にする「E-SXバス」と「SPH3000MM」

253（27）

演算 間 交換 同期性 維持共有 空間 介 実行

一般的 煩雑 二 間受渡 非常 簡単 分散

処理 同期 意識 作成制御 制御 機能分散 二 演

算 並列実行 処理時間 短縮 容易 実現

2系統 演算 一方 他方整数倍 周期 設定 高速 制御

制御周期 遅 大容量入出力 扱 機械制御一 CPU 実行

制御対象 合 分散処理機能 活用柔軟 構築 行

5　適用例

⑴　高速 高精度 制御 適用高速 高精度 同期 制御 要求 用途

多色印刷機 最小構成 制御1 系統当 4 軸 0.25ms 合計 8 軸 同期

汎用 最高速 最高精度制御 実現 0.25ms 制御周期 中

0.12ms 実行時間 確保 補間制御 高精度位置決 制御 可能図3 多色印刷機 例 示 仮想主軸 対 給紙 多色印刷 排紙 工程 制御 従軸 高精度同期 印刷 高精細 印刷 高速 処理 300m/min 印刷速度 印刷精度0.015mm以下 要求 実現 3 μs 以下 同期精度 必要 SPH3000MM 仮想主軸 給紙 排紙部 1系統 多色印刷部 1系統 使用

顧客設備 機能 柔軟 分割 高速 高精度同期 容易 構築⑵　鉄鋼 適用鉄鋼 制御 多数 検出器

制御装置 操作機器 監視装置構成 大規模 中 電動機 電

磁弁 含 電気制御 高速性 必要

⒜　 圧下制御装置 適用圧下制御装置 鉄鋼 銅

材料 圧延機 呼 複数 組合 設備 所定 厚 制御 装置図4

上流側 送 出 材料 通過 際位置 材料 加 張力 延

通過 材料 状態 刻一刻 変化所定 厚 制御 材料 設備 状態

検出器 計測 状態 最適制御 必要 制御方式 各種提案

実現 検出器 情報正確 反映 重要 制御装置 対 要件次① 　検出器

高速 確実 入力②　高速演算 高速周期③　 指令 高速同期出力従来 要件 専用制御装置 用 制御機

能 絞込 処理速度 向上 実現SPH3000MM 演算 高速性 加 E-SX

高速 高精度同期機能 検出器高速入出力 高速性 保 制約

少 高度 制御機能 容易 実現⒝　 制御 適用

鉄 非鉄材料 加熱 酸洗塗布 処理 行 設備 大

規模 場合 数百台 電動機 駆動 装置 多数 電磁弁 検出器 監視操作機器 構成

制御 制御周期 数十ms 入出力規模10,000 点 超 図5

求 要件 次

黒色 青色 赤色 黄色

E-SX系統１

E-SX系統2

駆動制御機器

多色印刷部 排紙部

給紙部

図3　多色印刷機の例

モータ

M M M M

INV INV INV INV

MICREX-SX高速 I/O

E-SXバス E-SXバス

SPH3000MMライン制御

SPH3000MMライン制御

PC/POD

Ethernet

インバータ

ロール

材料

厚み計シリンダ

図4　ミル圧下制御システムの例

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

高速・高精度なモーション制御を可能にする「E-SXバス」と「SPH3000MM」

254（28）

①　 規模 応 拡張性②　分散配置 機器 高速接続③　他社製機器 接続容易性SPH3000MM 小規模 大規模 要 求 制御性能 応 最適 構成 組

E-SX 加 従来 P/PET FL-net PROFIBUS-DP

注 2

旧機種 他社製機器 混在容易 接続 可能

6　あとがき

E-SX 搭載 CPU SPH3000MM 適用 高速高精度 大容量 制御 構築

本稿 紹介 内容 各種機械設備 要求 高品質 製品製造 操業安定化 効率化 実現 向 一助 幸今後 製造現場 課題解決 向適用拡大 図 所存

参考文献⑴　富永保隆 . 統合 MICREX-SX

. 富士時報. 2003,

vol.76, no.8, p.472-475.

PDCS

計算機室

電機室

運転室

ヤード

PDAエントリー 計装 センター デリバリー ユーティリティ

制御盤

HMI（L2）

HMI（E）

HMI（E）

HMI（E）

HMI（L2）

HMI（E）

POD POD PODHMI（L2）

コントロールパネル

操作デスク

テンションメータ

溶接点検出器

パルス生成機

シャー

整流器

溶接機

テンションメータ

溶接点検出器

パルス生成機

図5　鉄鋼プロセスライン制御システムの例

西村　英二鉄鋼 ･一般産業

企画 従事 現在 富士電機株式会社産業事業本部事業戦略推進部 電

気学会会員注 2 PROFIBUS-DP PROFIBUS User Organization 商標

登録商標

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

高速・高精度なモーション制御を可能にする「E-SXバス」と「SPH3000MM」

255（29）

西脇　敏之研究 ･開発 従事 現在

富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発 制御 開発部主査 電気学会会員

永塚　一人開発 従事 現在

富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発 制御 開発部主任

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

256（30）

1　まえがき

富士電機 分析計 各種 燃焼管理排出 監視 制御 幅広 産業 濃度 測定用 豊富 実績 中 赤外線 分析計 窒素酸化物 NOx 二酸化硫黄 SO2 一酸化炭素 CO 二酸化炭素 CO2 測定 用 環境見張 役 焼却 鉄鋼生産生産 各種工業炉 排出 燃焼排出 測定 炉内 監視 制御 活用近年 燃焼炉 焼却炉 制御技術 進歩 有害

物質 除去技術 進歩 排出 中 NOx SO2CO2 低濃度化 進 測定 目的従来 排出 管理 監視

排出 低濃度 証明加 低濃度 安定 測定

要求 強海外 特 中国 新興国 著経済発展 下 分野 大 市場 生 出

海外 幅広 使用 性能 取

扱 方法 共通化 容易 求本稿 高性能 容易 取扱 実現 新型

分析計 述 適用例 紹介

2　製品の概要

富士電機 赤外線 分析計構造 小型 方式 高精度 大

型 複雑 調整 要 方式 図1

方式 測定部構成 図2

方式 測定部構成 示今回 簡単 構造 取扱 容易 方式従来 方式以上 高性能 得 目

指 小型高感度赤外線 分析計 ZP 開発

方式 ①測定部 高感度化 ②方式 採用 安定性向上 図 低

濃度 測定 取扱 容易 分析計 開発 成功部品共通化 低濃度測定 高濃度測

小型高感度赤外線ガス分析計 ｢ZPシリーズ｣

増永　祐紀 小西　英之 赤尾　幸造

富士電機 赤外線 分析計 構造 小型 方式 高感度 大型 複雑 調整 要方式 今回 方式 小型 高感度 赤外線 分析計 開発 測定部 高感度

化 方式 採用 方式 測定範囲 超 低濃度測定 実現 高濃度測定 必要 金属熱処理 廃棄物関連発生燃料 監視用途 低濃度測定 必要 低濃度排出 監視純 中 不純物監視 用途 幅広 適用

Fuji Electric provides two types of infrared gas analyzers: small single beam types with a simple construction, and double beam types that have high sensitivity but are large and require complicated adjustments, and has developed a small, high sensitivity infrared gas analyzer with a single beam. By creating a measuring section with higher sensitivity and employing sample switching (SSW), the analyzer achieves low density measurements that surpass the double beam measurement range. The analyzer can be used in a wide range of applications from metal heat treatments and monitoring applications for biomass-/waste-related generated fuels that require high density measurements, to low density exhaust gas monitoring and monitoring impurities in pure gases that require low density measurements.

ガス入口

チョッパ 試料セル

赤外線光源

モータ

ガス出口前部膨張室後部膨張室

検出器マスフローセンサ

プリアンプ

信号処理演算部

表示

出力

図1　シングルビーム方式の測定部構成

ガス入口

チョッパ

セクタ同期信号

試料セル赤外線光源

モータ

分配セル（兼干渉フィルタ）

トリマー基準セル

干渉補償検出器ガス出口

検出器マスフローセンサ

プリアンプ

ゲイン切換

図2　ダブルビーム方式の測定部構成

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

小型高感度赤外線ガス分析計 ｢ZPシリーズ｣

257（31）

定 要求 柔軟 対応 製品

3　外観および仕様

図3 ZP 外観 表1 主 仕様 示従来 方式 測定 域 0

200 ppm 汎用機 形式 ZPA 従来方式 域 0 50 ppm

高級機 形式 ZPB 低濃度 0 5 ppm 測定可能 低濃度機 形式 ZPG 提供

4　製品の特徴

⑴　小型高感度測定従来 赤外線 分析計 検出器 使用

膜 薄膜化 検出器 感度 向上 併 測定部 小型高感度化

方式 最小測定範囲 従来 0200 ppm 0 5 ppm 40 倍 高感度測定 可能

測定部 小型化 次項 詳述機能 搭載 従来 方式分析

計 同 従来 方式分析計比較 体積 1/2 以下 図4

⑵　 点従来 方式 低濃度測定 周囲温度変化 影響 測定 内部 汚 点

大 安定性 点 性能 288解説 4 参照 面 0 200 ppm

測定 限界 本製品方式 採用 低濃度測定 安定 測定

可能図3　「ZPシリーズ」の外観

表1　「ZPシリーズ」の主な仕様

項　目 ZPA ZPB ZPG

測定原理および測定成分 NO，SO2，CO2，CO，ＣH4：非分散型赤外線吸収法，O2：磁気式，ガルバニ電池式，専用ジルコニア式から選択

測定方法 標　準 サンプルスイッチング

レンジ比率 最大1:10

最小測定範囲

NO ： 0 ～ 200ppm SO2 ： 0 ～ 200ppm CO2 ： 0 ～ 100ppm CO ： 0 ～ 200ppm CH4 ： 0 ～ 500ppm

NO ： 0 ～ 50ppm SO2 ： 0 ～ 50ppm CO2 ： 0 ～ 50ppm CO ： 0 ～ 50ppm

NO ： 0 ～ 10ppm SO2 ： 0 ～ 10ppm CO2 ： 0 ～ 5ppm CO ： 0 ～ 5ppm

O2：0～ 5vol%（磁気式，専用ジルコニア式の場合）

最大測定範囲

NO ： 0 ～ 5,000ppm SO2 ： 0 ～ 10vol% CO2 ： 0 ～ 100vol% CO ： 0 ～ 100vol% CH4 ： 0 ～ 100vol%

NO ： 0 ～ 5,000ppm SO2 ： 0 ～ 5,000ppm CO2 ： 0 ～ 25vol% CO ： 0 ～ 5,000ppm

NO ： 0 ～ 100ppm SO2 ： 0 ～ 100ppm CO2 ： 0 ～ 50ppm CO ： 0 ～ 50ppm

O2：0～ 100vol%（磁気式の場合）

暖機時間 4時間 2時間

外部入出力

アナログ出力　DC4～ 20mA 550Ω以下　12点アナログ入力　0～1V　1点

接点出力　DC24V 1A　最大15点接点入力　DC12～ 24V/5～ 20mA　最大9点

同　最大4点同　1点

同　最大15点同　最大6点

電源・消費電力AC100～ 240V

50/60Hz，約100VA 50/60Hz，約120VA 50/60Hz，約100VA

外形寸法（mm） 483（W）×418（D）×132.5（H）

直線性 ±1.0%FS以内

繰返し性 ±0.5%FS以内（0～200ppm未満は±1.0%FS以内）

ドリフト（ゼロ点）±2.0%FS以内/週

（0～500ppm未満のNO，SO2計は±2.0%FS以内/日）

±0.5%FS以内/週

ドリフト（スパン） ±2.0%FS以内/週

応答速度（90%応答） 30秒以内

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特

集

小型高感度赤外線ガス分析計 ｢ZPシリーズ｣

258（32）

図5 方式 構成図 示方式 試料 相当

比較 一定周期 切 換 測定部 導入 交互測定 常 点 監視 測定

原理的 点図6 点 仕組

示 濃度相当分 測定値 対応点 出力 変化分

見 分 無視点付近 測定 安定 測定

可能⑶　簡単

方式 方式 必要光学 調整 不要 測定部 構成

簡素 清掃 作業 容易

⑷　幅広 測定範囲 化高濃度測定 必要 金属熱処理 廃

棄物関連発生燃料 監視用途 低濃度測定 必要 低濃度排出 監視 純 中 不純物監視 用途ZP 幅広 適用

5　適用例

次 本分析計 使用 適用例 紹介実際 使用 場面 除去 除湿機能 備

前処理装置 使用 必要 表2

ZP 主 適用例 機種 示⑴　火力発電

382

578

169

124.5

（ｂ）新型機：シングルビーム方式「ZPシリーズ」

（a）従来機：ダブルビーム方式「ZKJ」

図4　従来機と新型機の比較（側面図）

検出器

排気

排気

赤外線光源

試料セル

チョッパモータ比較ガス

流路切換電磁弁

ガス流路

（N2 または　ゼロ相当）

試料ガス

ガス分析計（ZPB，ZPG）

NO：Normal Open，NC：Normal Close

NCNO

*

NC*

＊

*

NO*

図5　サンプルスイッチング方式の構成

試料ガス

ガス切換周期

比較ガス 試料ガス比較ガス 試料ガス

比較ガス

×：電磁弁切換 時間

濃度相当分

ゼロ点

ドリフト分

出力

信号ゼロ

× × × × × × ×

図6　ゼロ点のドリフトキャンセルの仕組み

表2　「ZPシリーズ」の主な適用例と機種

市場・ 業種 対　象 測定対象成分・レンジ* 機種

ごみ焼却

公害監視（排出ガス測定）

NOx 0～50… 200ppmSO2 0～50… 500ppmCO 0～50…1,000ppmCO2 0～10…20vol%O2 0～ 10/25vol%

ZPB

焼却炉燃焼管理 CO 0～1,000ppmO2 0～5…25vol%

ZPA

鉄　鋼

公害監視（加熱炉，ボイラ排出

ガス測定）

NOx 0～50…200ppmSO2 0～50…500ppmCO 0～ 1,000ppmCO2 0～10…20vol%O2 0～ 10/25vol%

ZPB

加熱炉，ボイラ燃焼管理

CO 0～1,000ppmO2 0～5…25vol% ZPA

脱硫，脱硝設備監視，制御

高炉発生ガス監視，転炉発生ガス監視

コークス炉発生ガス監視，真空脱ガス監視

CO 0～20…100vol%CO2 0～10… 50vol%O2 0～1…… 25vol%

ZPA

セメント製造

公害監視（排出ガス測定）

NOx 0～100ppmSO2 0～100…1,000ppmO2 0～10/25vol%

ZPB

キルン内ガス監視，石炭粉砕機出口など

CO 0～2,000ppmO2 0～5…10vol%

ZPA

熱処理炉 熱処理炉雰囲気監視，制御

CO 0～20…25vol%CO2 0～1 … 5 vol%CH4 0～10…30vol%O2 0～1 …10vol%

ZPA

電　力

公害監視（排出ガス測定）重油ボイラ

NOx 0～50…1,000ppmSO2 0～50…2,000ppmO2 0～10/25vol%

ZPB

公害監視（排出ガス測定）ガスタービン

NOx 0～10…100ppmO2 0～10/25vol%

ZPG

ガス供給 製造物監視，不純物監視

CO 0～5…10ppmCO2 0～5…10ppm

ZPG

＊NOx は，コンバータでNOに変換し，分析計ではNOとして測定

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特

集

小型高感度赤外線ガス分析計 ｢ZPシリーズ｣

259（33）

図7 火力発電所 分析計適用例 示火力発電所 重油 石炭 天然 各種燃料燃焼 沸騰 蒸気 回 発電 分析計 燃焼制御用 O2 CO計測 燃焼後 排出 窒素酸化物 除去脱硝装置 制御 監視用 装置 前後 NOx 煙突排出 排出 監視用 NOx SO2 O2 計測近年 脱硫 脱硝 改善 原料 高品

質化 煙突 出 排出 浄化 進NOx SO2 10 ppm前後 低減

CO2排出量 他 比 少 天然 燃料注目

排出 濃度 低方式 安定 低濃度測定

可能 ZP 低濃度化 市場応

⑵　鉄鋼分野図8 製鉄所 分析計適用例 示製鉄所 高炉 転炉 炉 各種

炉 燃焼管理 排出 回収 CO 濃度測

定 爆発防止 O2測定 CO CO2 O2 濃度監視

⑵

測定濃度範囲 CO 0 100%CO2 0 50% O2 0 25% 程度

省 観点 炉 排出 燃料 発電 事業所内 電力 賄一般的 行 発電用燃料 燃焼排出監視用 NOx SO2 計測

10 ppm前後 低 排出濃度 低濃度測定 求炉 高濃度測定 排出 低濃度測定

ZP 対応 多数 分析計取扱 覚 必要 部品 共通

管理上 上 大⑶　 製造図9 製造 分析計適用例示

製造 原料 石灰石 粘土 石 酸化鉄

NOx,SO2CO,CO2

CO，CO2O2

O2

NOx,SO2CO,CO2O2

NOx,SO2CO,CO2O2

炉頂ガス

炉内ガス

鉄鉱石石灰石石炭

集じん機

発生ガスコークス炉

高炉

羽口

転炉ガス

転炉

熱風炉

排出ガスHS

排出ガス

供給ガス

CO,CO2O2

鉄鋼石（Fe＋O）プラスチック（C＋H）

銑鉄（Fe）高炉ガス（CO,H2）

発電利用

図8　製鉄所における分析計適用例

煙突NOxSO2O2

脱硫 集じん 脱硝

ボイラ

タービン

燃料（石油・石炭）

発電機

送電線

変圧器

O2

O2NOx

図7　火力発電所における分析計適用例

NOx, SO2CO,CO2O2

CO2, O2

②タンク内の安全監視

③排出ガスの公害監視

①キルンの燃焼管理

バグフィルタ

原材料粉砕機

原材料サイロ

石炭原料 石灰石

石炭粉砕機サイクロン

電気集じん機

電気集じん機

煙突

NOx,SO2CO,CO2O2

クリンカサイロクリンカクーラ

バーナ

ロータリーキルン

セメントサイロ

セパレータ

仕上げ粉砕機

石炭タンク

図9　セメント製造プロセスにおける分析計適用例

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特

集

小型高感度赤外線ガス分析計 ｢ZPシリーズ｣

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石 乾燥 粉砕機 注入 粉末状投入 均一 混合

保管 混合原料 加熱内 焼成

作製 冷却 再度粉砕処理 行粉末 粒径 均一

管理 内 燃焼管理 焼成 燃料 石炭 安全監視 排出

公害監視 必要 特 燃焼管理品質 決 重要 要素

⑶

燃焼管理 CO CO2O2 全体 排出 公害監視用 NOx SO2CO CO2 O2 計測⑷　 処理施設富士電機 分析計 処理工場 多 実績

図10 処理施設 分析計適用例 示処理施設 廃棄物 焼却 発生

排出 監視用 使用測定対象成分 NOx SO2 CO O2 CO 焼却施設 発生 防 目安 測定 通常 数 ppm 抑多 NOx SO2 排出 浄化装置 設置伴 数 ppm 数十 ppm程度 抑

低濃度 測定可能 ZP 効果的利用

近年 廃棄物 発酵 利用 発電注目 集 発生 CO2 CH4

監視用 分析計 使用⑸　 供給設備半導体 石油化学 窒素酸素 精製供給設備 併設 供

給 中 含 不純物 CO2 CO 監視装置 作 製品 工程

品質 左右 不純物 濃度 安定 測定

求 測定対象 CO CO2 05 ppm 0 10 ppm 測定範囲 必要

ZP 分析計 適用 可能⑹　大気環境測定近年 温室効果 地球温暖化 防止

注目 温室効果 CO2 CH4 挙地球環境 長期的 観測 目的 赤外線

式 CO2計 用 長期安定性 優 ZP大気中 CO2 長期連続測定 最適

6　あとがき

小型高感度赤外線 分析計 ZP方式 使用 高感度化 点

低濃度測定 実現 ZP装置 取扱 方法 共通化 行 本稿 紹

介 製品 各種 燃焼管理 排出 測定幅広 適用可能 今回 測定部 開発 行 製品

化今後 比較 前処理 本分析計 最適化分析装置 開発 広 分野 適用 図防爆対応品 製品化 進 所存

参考文献⑴　中村裕介, 赤尾幸造. 式 用4成分

赤外線 分析計 用途. 富士時報. 2003, vol.76, no.9,

p.549-552.

⑵　鉄鋼便覧 第4版 日本鉄鋼協会. 2002.

⑶　 生産技術. 宇部興産株式会社.

NOx

O2

NOx

バグフィルタ減温塔焼却炉

脱硝設備

NOx, SO2CO,CO2O2，HCIばいじん

煙突

③排出ガス成分監視

①焼却炉の燃焼管理 ②脱硝設備管理

図10　ごみ処理施設における分析計適用例

増永　祐紀分析計 開発 電子回路設計 海外各国規格

取得 従事 現在 富士電機株式会社生産統括本部東京事業所機器生産 計測機器部

小西　英之温度調節計 開発 電子回路設計 従事 現在富士電機株式会社生産統括本部東京事業所機器生産 計測機器部課長 計測自動制御学会会員

赤尾　幸造分析計 設計開発

業務 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所計測技術開発 計測機器開発部主任 電気学会会員

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

261（35）

1　まえがき

効率的 利用 電力 中心化 進 一方

水道 商用電源 接続 困難 電力用 異 通信方式 求富士電機 超低消費電力 無線通信方式 研究

進 水道 遠隔検針 図1

応用 目的 電池 動作 無線方式 開発方式 NPO法人 推進協議会

検討 新 通信 標準 採用部品 安定 入手 無線物理

層 国際標準 目指 IEEE 802.15.4 g 提案活動 合行

本稿 超低消費電力通信方式 概要 新

通信 標準化状況 標準化 仕様 普及必要 運用環境 整備状況 紹介 監視 計測応用 述

2　超低消費電力通信方式⑴

の概要

無線 方式 電池 長期間動作 技術 中継転送 技術二 特徴的 技術 構成図2 方式 動作原理 示無線機 消費 動作状態消費 休止状態 周期的 繰 返 電池数年間機能 動作時間 間欠周期 比 十分短 平均 極 小

各無線機 動作状態 無線機 特定格納 呼 信号 発信 隣合 無線機 転送 送信側 無

線機 連続受信状態 周辺 無線機 受

超低消費電力通信方式によるテレメータリング技術

畠内　孝明 星野　　充紀 浅野　貴正

水道 商用電源 接続 困難 電力用 異 通信方式 求富士電機 電池 長期間動作 超低消費電力 無線方式 開発

本方式 技術 中継転送 技術 二 特徴的 技術 構成 特徴NPO法人 推進協議会 新 通信 標準方式 採用

For meters that are difficult to connect to commercial power such as gas meters and water meters, a communication method is required that can operate for long periods on a battery and that differ from those that use power. Fuji Electric has developed a full mesh wireless method for ultra low power telemetering that operates for long periods on a battery. This method is composed of two distinctive techniques: an access technique and a routing technique for relay transferring. Because of these characteristics, it has been adopted as the new standard telemetering communication method by the Japan Utility Telemetering Association.

火災警報器

ガス漏れ警報器

宅内操作器

ＣＯ警報器

センター

基地局

水道メータガスメータ

戸建住宅

戸建住宅

多段中継無線機NCU*

Uバス

集合住宅

多段中継無線

多段中継無線

＊NCU：メータなどに接続して検針情報や警報情報などを通信する端末

図1　遠隔検針システムのイメージ

間欠動作周期 動作状態

ビーコンB

ビーコンB

短い受信状態

ビーコンA

ビーコンA

受信側A

受信側B

送信側時間データ受信開始

連続受信状態でビーコンを受信して同期を補足

データ

図2　アクセス方式の動作原理

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

超低消費電力通信方式によるテレメータリング技術

262（36）

信 転送相手 特定 受信側 無線機 転送図3 中継転送 方式 動作原理示 図3⒜ 中継転送 始点 終点 2 回

中継 到達 様子 示① 始点 ② ③ ④ 直接通信 可能 中継 1段目 ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 直接通信 可能中継 2段目 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 終点 直接通信 可能

図3⒝ 無線機 動作 時間経過 示図3⒝ 数字 無線機 番号 円

動作状態 表 無線機 非同期 動作状態 ① 始点 転送 開始 中継一段目 無線機 待 最初 受信

対 転送 以下 順 ⑧ 終点近 無線機 転送 ⑧ 終点 中継転送 転送相手候補 複数 場合 図3⒝通信路 一部 障害物 遮断 通信可能無線機 受信 転送 信

頼性 高 通信 実現表1 通信仕様 概要 示 免許不要 無線局 中比較的高速通信 可能 950MHz 電波 採用

周波数帯 ，IEEE 802.15.4 g 国際的 採用検討 GHz 帯 周波数

3　標準化状況

3.1　新しいテレメータリング通信の標準化

電池 長期間動作 求 LP 都市新 推奨仕様 本方式 採用標準化 事業者 器具 通信機通信事業者 構成 NPO法人推進協議会 富士電

機 標準化研究部会 参加新 推奨仕様

仕様 U 広域網接続機器仕様 U NCU 無線 仕様 U

本方式 近傍 複数器具 束 管理 仕様

U 採用標準化 事業者 通信機 調達可能

安定的 機器 調達

3.2　IEEE 802.15.4注

国際標準化

米国電気電子学会 IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4 g

対象 無線通信 標準化 進行中現在 草案 固 2012 年 3 月 規格化

見込 富士電機参加 関係者 議論 通 超低消費電力可能 物理層 規格 盛 込 活動 行

表2 技術提案 内容 示提案 周波数帯 特定小電力無線局 950MHz 帯

用 用 伝送用無線設備 ARIB STD-T96 反映伝送速度 送信時間 十分短通信速度 100 kbits/s 物理層2,048 byte 提案 変調方式 低消費電力化 適FFSK Filtered Frequency Siftkeying

注 IEEE 802.15.4 PAN Personal Area Network 呼

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 策

定中 短距離無線 規格 名称

始点 1 1

8 8

2

2

障害物

3 344

5

5

6 67

7

非同期間欠動作

終点

（a）中継転送 （b）無線機の動作

始点

中継（1段目）

中継（2段目）

終点

時間

図3　フルメッシュルーチング方式の動作原理

表1　通信仕様の概要

項　目 主な仕様 特　徴

周波数 950MHz帯 *ARIB STD-T96

IEEE 802.15.4gでサブGHz帯

（700～ 900MHz）採用

出　力 10mW，1mW 免許不要

通信速度 100kbits/s 中速通信

動作モード 間欠動作 平均消費電力削減

アクセス方式 非同期方式 中継による信頼性の劣化が少ない

トポロジー フルメッシュネットワーク

迂回ルート通信により信頼性向上

ルーチング方式

距離ベクタテーブル駆動方式

テーブル自動生成自動中継ルート選択

＊「電波法」の改正に伴い，920MHz帯での開発を進行中

表2　技術提案の内容

項　目 要　件 提　案

周波数700MHz～ 1GHz，2.4GHz帯のように，あらゆる国，地域の免許不要な周波数帯を対象

特定小電力で免許が不要な

950MHz帯 *

伝送速度 40kbits/s以上1,000kbits/s以下 100kbits/s

物理層フレームサイズ 1,500byte以上 2,048byte

まで対応

変調方式 エネルギー効率の良い通信が可能な無線設計 FFSK

＊「電波法」の改正に伴い，920MHz帯での提案を検討中

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

超低消費電力通信方式によるテレメータリング技術

263（37）

4　新しいテレメータリング運用環境の整備⑵

新 通信 普及 促進 安心利用 環境 整備 2010 年 6 月 NPO法人 推進協議会 環境整備部会 設富士電機 環境設備 推進

推進協議会 安心 利用環境 次 二 実施 設置後 問題 起

考⒜　標準化 関連機器 通信

統一⒝　利用者 機器 採用 機器相互接続性 必要 性能 保証

実現 環境整備部会 相互接続性検証装置 運用 試験環境 構築相互接続性試験装置 運用 環境整備部会仕様 策定 富士電機 開発 担当

本事業 2010 年 7 月 2011 年 3 月 総務省受託事業 実施

4.1　相互接続性試験装置（テストベッド）

標準化 仕様 採用 機器 電気的 論理的 推奨仕様 満足試験 機器間 相互接続性 確認装置 図4 機能 図 示構成要素 次

⒜　DUT Device under test測定対象 機器⒝　UDUT 有線通信 測定対象 U 電気的 論理的特性 試験⒞　GM Golden MasterDUT 無線通信 測定対象 U 論理的

特性 電文 通信手順試験⒟　電波測定装置

DUT 無線電波 試験 行 測定器群

⒠　DUT GM 電波測定装置 自

動的 一連 試験 実施 試験情報 管理 結果出力 行⒡　測定系高周波信号 精度 測定 配線 減衰器

分配器 接続配線以外 信号 結合 防 DUT GM電波 BOX 格納

4.2　運用シミュレータ

運用 想定 画面上 構築 挙動

U 無線通信 周辺 障害物 移動 発生 電波 揺 通信状態動的 変化 設置 環境条件 多様性

要求 通信性能 対 新通信 提供 効果的事前 検証図5 運用 画面例 示図5⒜ 構成例 想定設置状態 応 無線機 配置 無線機 距離直接通信 可能 無線機間 自動的 接続

構成 都市設置 郊外設置 条件与 通信性能 干渉 電池

消耗 結果 図5⒝ 示表示 性能 状態 時間経過 変化

様子 確認 上段 順 通信遅延時間 構成調査 行 通信 累積回数 構成 安定 表単位時間当 転送 量 示

5　監視・計測システムへの応用

超低消費電力 技術 水道 他 分野 特 監視 計測展開 期待 建物 構造物 遮蔽

テストベッドプラットフォーム（パソコンソフトウェア）

Uバステスター

DUT（試料） GM（基準器）

GM（基準器）

電波測定装置

減衰器

減衰器フィルタ

電波シールドBOX

：高周波信号：制御信号

デバイダ

図4　テストベッドの機能ブロック図 図5　運用シミュレータの画面例

（a）メッシュネットワーク構成例 （b）シミュレーション結果

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

超低消費電力通信方式によるテレメータリング技術

264（38）

直接通信 場所 中継 無線構築 工場 事業所

配線 困難 場所 測定集約 管理 有効図6 監視 計測 応用 示温度 湿度 照度 各種 組 合 環境計

測 見 化 目的電力 流量計測 適用 具体的 目標

6　あとがき

超低消費電力 担 無線技術 標準化状況 紹介富士電機 環境 安全 取組 積極的 推進

本技術 取組 貢献 考今後 新 通信 普及 監視 計測

他 分野 展開 努 所存新 通信 標準化 尽力NPO法人 推進協議会 関係各位共同 仕様案 検討 行 東京 株式

会社 大阪 株式会社 東邦 株式会社株式会社 東光東芝 株式会社 関係各位 謝意 表

参考文献⑴　谷合洋. 集中監視 新 標準化研究部会報

告. 協 . 2011年新年号, p.11-13.

⑵　畠内孝明. 集中監視 新 環境整備部会報

告. 協 . 2011年新年号, p.14-16.

畠内　孝明無線機 無線 開発業務 従事 現在富士電機株式会社東京事業所機器生産

機器部主査 電気学会会員 電子情報通信学会会員

星野　充紀各種 設計業務 従事 現在 富士電機株式会社東京事業所機器生産

機器部

浅野　貴正計測機器 研究開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所計測技術開発

計測機器開発部主任 電気学会会員 IEEE会員

加工機械

受信ユニット

温湿度センサ

RS-485

電力センサ

照明

空調機 ：無線

照度センサ CO2センサ

図6　監視・計測システムへの応用のイメージ

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

265（39）

1　まえがき

無線技術 配線 困難 場所 計測 一時的設置箇所 計測 可能 各種 情報伝送

有線 補完 敷設 削減 実現 技術 期待近年 特 PA 分野国際標準規格 対応 無線対応 機器 製品

化 始 無線市場 拡大 期待

本稿 工業用無線 要件 整理 標準化動向 概説 次 富士電機 標準化 取

組 紹介 技術開発 取組 無線技術 開発 適用例

向 検知無線 紹介

2　 プロセスオートメーション向け無線システムの要件と標準化動向

2.1　プロセスオートメーション向け無線システムの要件

PA分野 石油 化学 電力 社会基盤担 生産 関 通信 対 要求 非常 厳 通信 設備 停止 誤動作

信頼性 安全性 低下拡張 更新 既設有

線 接続性 確保 不可欠踏 PA向 無線技術 求 要件 整理次⒜　高信頼性他 無線 電波干渉 無線通信 途絶 無線通信

運転 関 情報 含盗聴 改上 脅威 求

⒝　 性監視制御

提供 機器 組合 成 立環境 対応 性 確保

不可欠⒞　拡張性

機器 追加 削除 容易将来 発展性 求

⒟　実時間性PA分野 多岐

設備保守 制御 用途 通信実時間性 求

⒠　導入 運用 容易性無線技術 既設 改良 新規 建

設 条件 問 導入 運用可能必要 既存有線 容易接続可能 求

2.2　無線技術の標準化動向

無線技術 標準化領域 物理層 通信 相互運用性試験 設置 保守 防爆 安全 多岐次 代表的 通信 標準化活動紹介WirelessHART

注 1

通信 広 使

プロセスオートメーション向け工業用無線システム

日向　一人 四蔵　達之

分野 工業用無線 国際標準規格 対応 無線対応 機器 製品化 始富士電機 ISA 100.11a 準拠無線 開発 石油 化学 向 本

適用 検知 試作 機器 無線化 現場 中央制御室 監視可能 安全性向上 貢献 無線対応 機器 設計 間欠動作電源回路 通信 最適化設計 低消費電力 実現 電池駆動 可能

In the field of process automation, wireless-compatible field devices are starting to be commercialized that support international industrial wireless standards. Fuji Electric has developed a ISA 100.11a-compliant wireless system platform. For petroleum and chemical plants, we have created a prototype gas detection system that uses this platform. By making the devices wireless, real-time monitoring becomes possible not just on-site but in the central control room, which can contribute to further increase in plant safety. In design of wireless corresponding field devices, by employing intermittent operation as well as optimized design of the power circuit and communication timing, low power consump-tion and battery operation have been realized.

注 1 WirelessHART 米国HART Communication Foundation

商標 登録商標

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特

集

プロセスオートメーション向け工業用無線システム

266（40）

4 20mA 信号 信号 加 機器診断情報 伝送 有線通信規格HART Highway Addressable Remote Transducer 無線対応版HART Communication Foundation 規格策定 認証 行 WirelessHART 規格 2007 年 9 月発行 HART 7 含ISA 100.11a ISA International Society of Automa-

tion 100 委員会 2009 年 9 月 PA向 無線通信技術 ISA規格 ISA 100 委員会PA分野 無線 工場全体 関 一連 規格化作業 推進 WirelessHART

統合 相互運用性確保WG 考慮 活動 行

一方 工業用無線 国際標準化 IEC Inter-national Electrotechnical Commission 国際電気標準会議 TC65

注 2

SC65C注 3

内 設 PA向 無線扱 WG16 標準化作業 行

既 WirelessHART仕様 IEC 規格 承認中国 提案 WIA-PA規格 審議中

今後 ISA 100.11a IEC 提案 審議 予定

2.3　ISA100.11a の特徴⑴

⒜　 構成図1 ISA 100.11a 準拠無線 構成例 示無線 機器 無線通信機能 備機器 無線通信

上位

機能 持 無線機器間 無線 機器

間 相互接続 機能 持ISA 100.11a 準拠無線 図1 示型 経路冗長化 通信信頼性 確保 多段中継 通信

拡大 可能 無線 高信頼性拡張性 実現 型

高速制御 型型 組 合 利用 多様 構成 実現可能⒝　

図2 示 通信電波周波数 固定 一定

変更 行 通信方式 特定 周波数 電波干渉 発生 他 周波数

再送 可能 無線通信 高信頼性 実現

ISA 100.11a 複数 方式 備定期的 収集 定時性 必要

用途 更新 大容量 伝送用途⒞　

他 無線通信 干渉回避 機能 無線 LAN 利用

自動的 検出 空生成 意識

無線 LAN 他 無線 共存可能 工業用無線 高信頼性 実現

⒟　隣接 間 末端I/O 上位 機能持 間 - 間

確保 2階層構成 高信頼性 実現

⒠　既存有線 伝送機能FOUNDATION

注4

PROFIBUS注 5

HART既存有線 伝送

　一つの宛先に対して複数の経路　を構成　多段中継によるエリア拡大が可　能

バックボーンルータ

フィールド機器

バックボーンルータ

フィールド機器

　高速制御　（中継がないため低遅延）

ゲートウェイゲートウェイ

（a）メッシュ型トポロジー （b）スター型トポロジー

上位システム（SCADAなど）

上位システム（SCADAなど）

図1　ISA100.11a 準拠無線システムの構成例

時間

10ms

周波数チャネル

7654321

図2　チャネルホッピングの例

注 2 TC65 計測 産業用 関連 標準化専門委

員会

注 3 SC65 転送分科委員会

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プロセスオートメーション向け工業用無線システム

267（41）

機能 透過 無線導入 利便性 高

将来性 性 考慮 IPv6対応

3　富士電機の取組み

3.1　標準化への取組み

述 PA分野 適用要件 満技術 発展 国際標準 整備 進 工業用無

線 適用 環境 整 状況 下富士電機 業界 標準化団体活動 積極的 参加

普及促進 貢献2.3節 述 ISA 100.11a 優 特長 着目2008 年 ISA 100 委員会 参加 ISA 100規格 認証 普及推進団体 WCI ISA100 Wireless Compliance Institute 参加 中WCI 各社 協力 規格 認証 検査支援 教育技術 ISA 100.11a 普及活動 推進

3.2　無線技術開発への取組み

⑴　ISA 100.11a 準拠無線前述 本規格 PA分野 要求 機能備 今後 無線化 市場 高

用途 適用拡大 期待 富士電機 ISA 100.11a 仕様 搭載 圧力発信器試作 2008 年 10 月 米国 州 開

催 ISA Expo 試作品 出展 早ISA 100.11a 技術 取 組

⑵

今回 規格適用拡大 見据 品質 高 無線 提供効率的 行 図3 示 無線

開発工業用無線

機器 無線 接続機器 管理 上位 間

中継 接続 収集SCADA 上位

構成無線 適用 場合 目的 用途

上位 異踏 無線成 捉 全体 化

容易 無線 構築無線通信機能 持 素子 信号

処理回路間 結 適用電源無線－ 開発

無線化 可能ISA 100.11a 定義 管理

管理持 機能 無線 構築 際種別 共通的 利用 可能

電波測定電波伝搬解析 効率化 効果 発揮 ISA 100.11a 限

無線 LAN 他 無線 構築適用可能

解析 利用 設計⑵　石油 化学 向 検知無線

適用例 石油 化学向 検知無線 紹介同 PA 必要 物理量 計測以外

安全監視 環境 適用 期待

セキュリティ管理

バックボーンルータ（無線ネットワークインタフェース）

システム管理

無線通信テスト通信

電源インタフェース センサインタフェースノード

ホスト

エンジニアリング

ツール

アンテナ解析

電波伝搬解析

電波測定ツール

ゲートウェイ（上位システムインタフェース）

アンテナ

無線－センサインタフェース

図3　無線システムプラットフォーム

ホスト上位システム（SCADA）

MODBUS/TCP

ISA100.11a無線ネットワーク

ツール

無線ガス検知器

図4　石油・化学プラント向けガス検知無線システム

注 4 FOUNDATION 協会 商

標 登録商標

注 5 PROFIBUS PROFIBUS User Organization 商標 登

録商標

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特

集

プロセスオートメーション向け工業用無線システム

268（42）

例 安全監視 定置型 検知器 設置検知器 持 歩 場合 定置

型 容易 持 運 型 中央制御室 監視 不便

課題 対 機器 無線化 現場中央制御室 監視 可能

安全性向上 貢献狙 下 図4 示 石油 化学 向

検知無線 開発 濃度 監視上位 無線 上位 間 中継 検知器構成 検知器 定周期 濃度

送信 上位 画面 濃度 警報 表示本 検知器 無線部分

適用 上位

持 MODBUS注 6

/TCP 通信 使用図5 ISA 100.11a 対応 検知器外観 図6

検知器構成 示 検知器 上述可燃性 感知

信号処理回路 電池 部構成特 検知器 設計 間欠動作

電源回路 通信 最適化設計 低消費電力化 実現 電池駆動 可能 部以外

送信周期 60 秒 4 年程度 動作 可能

4　あとがき

富士電機 無線技術 標準化 取組 工業用無線通信規格 ISA 100.11a 準拠無線

適用例 検知無線 紹介工業用無線 規格化 技術 進展 無線通信

技術 既 実用可能 到達無線技術 対 要求 期待

大 利用環境 要因 絶 変化呼応 無線技術 変化

発展 遂今後 無線 活用 回転機振動計測 水処理計測満足 提供 無線技術標準化取組 継続 新技術 導入 提案 行所存

参考文献⑴　安川和行. 無線 基礎及 ISA100.11a技術 特徴. WCI

seminar in Yokohama. 2010-8-26.

⑵　畠内孝明 . 支

. 富士時報. 2009, vol.82, no.5, p. 59 - 63 .

⑶　四蔵達之 . 高信頼性 実現 無線 解析技

術. 富士時報. 2009, vol.82, no.3, p.221-224.

日向　一人工業用無線技術 開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発

制御 開発部主任 情報処理学会会員

四蔵　達之工業用無線技術 開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所制御技術開発

制御 開発部主査 電気学会会員

図5　ガス検知器の外観

電源回路

電池

センサ部

無線通信モジュールセンサ

センサ信号処理回路

無線－センサI/F

図6　ガス検知器の構成

注 6 MODBUS Schneider Automation, Inc. 商標

登録商標

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集

269（43）

1　まえがき

1995 年 阪神淡路大震災以降 地震 対 防災意識建物 安全性 対 関心 高 近年 建造物 健全性 安全性 診断 行 構造SHM Structural Health Monitoring 適用事例

増加傾向 主 使用 式加速度 極低周波 加速度 対 高 検出感度

高分解能 常時微振動計測 可能⑴ ⑵

優 特長持 非常 価格 高 普

及 阻害 要因 一 一方 低価格MEMS Micro Electro Mechanical Systems

注 1

式加速度 使用 開発

⑶

SHM 必要 常時微振動計測 至富士電機 MEMS技術 応用3軸常時微振動計測 可能 感振 開発

取 組 本稿 SHM 紹介 次MEMS応用感振 適用 紹介

2　構造ヘルスモニタリング

SHM 近年 大学 研究 開発 行技術 新築 既存 構造物 設置 応答波形 構造性能 診断 比較的発生頻度高 無感地震

⑷

常時微振動 0.1 0.5 Gal注 2

程度応答 活用 構造物 共振周波数 0.1 20Hz 程度性能診断 大地震 数百 2,000 Gal 台風 損

傷 発生 可能性 場合 損傷程度 推定 自動的

行継続的 蓄積 構造物

経年劣化 把握 判断 活用

MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング

坂上　　智 矢尾　博信 鈴木　　健

阪神淡路大震災以降 地震 対 防災意識 建物 安全性 対 関心 高 富士電機 計測機器新 分野 MEMS Micro Electro Mechanical Systems 技術 応用 感振 試作 感振0.1 Gal 程度 常時微振動計測 可能 地震 経年劣化 建物 強度

特性変化 検出 常時微振動計測 含 構造 適用 診断高周波数 高加速度領域 適用 検討

After the Great Hanshin-Awaji Earthquake, interest has been increasing for earthquake disaster prevention awareness and building safety. As a new field of measuring devices, Fuji Electric has created a prototype vibration sensor module that applies MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. This vibration sensor is capable of continuous micro-vibration measurements of around 0.1 Gal. It can detect not only damage by earthquakes, but also the alteration of strength in a building caused by age-related deterioration, so it can be applied to structural health monitoring that includes continuous micro-vibration measurements. We are also considering applications in high-frequency/high-acceleration ranges for motor diagnostics.

注 1 MEMS 287 ｢解説 1｣ 参照

注 2 Gal 加速度 単位 1Gal ＝ 0.01m/s²

対象建物 ≒ モデル，振動特性

①データの取得

②状態の推定・解析

（出典：国土交通省総合技術開発プロジェクト）

③診断④診断結果の提供

⑤SHM情報の蓄積・管理

ユーザによる対応（補修・補強等）

図1　SHMの手順

表1　想定されるSHMサービスの目的⑸

建物ライフサイクル サービスの目的

設計，施工，販売 実測データに基づく構造特性の確認

建物管理 平常時における建物劣化診断

修繕・補強大規模修繕・耐震補強の要否及び時期の提示

大規模修繕・耐震補強の効果の提示

災　害発災直後の迅速な被災状況判定

サイト予測地震動に対する構造影響の予測

売　買建物性能の経年変化の提示

実測データに基づく資産価値の評価

用途変更等 用途変更に伴う構造影響の事前予測・事後評価

使用中止・建替え 実測データに基づく耐用年数の提示

（出典：国土交通省総合技術開発プロジェクト）

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集

MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング

270（44）

目視 定期点検 超音波探傷検査表面的 部分的 検査 対 SHM全体的 構造 状況 不具合箇所 推定 図1

SHM 手順⑸

示 SHM 構造物 設置構造物 加速度 速度 変位 測定管理 送信 送信 加速度

構造物 振動 解析 算出 構造物 固有振動数 基 診断 結果 提示 SHM 得

診断結果 用 建物 各表1 示 種々 提供

⑹

SHM 無感地震 常時微振動 加速度測定 構造物全体 揺 把握 SHM使用 感振 0.01 Gal 以下 高分解能構造物 設置 間 1ms 以下 高精度 時

刻同期性能 要求

3　MEMS応用感振センサ

3.1　感振センサ

SHM 必要 常時微振動計測 低周波数 低加速度領域 感度 持 MEMS 3 軸加速度

周辺回路 開発 感振 試作図2 感振 外観 図3 MEMS 3 軸加速度

外観 図4 断面模式図 示MEMS 3 軸加速度 静電容量式

図4 示 加速度 変化 発生 可動電極

変位 静電容量 変化 検出 X Y軸SOI Silicon On Insulator 基板上 形成 可動電極固定電極間 Z軸 可動電極 基板上 形成固定電極間 生 静電容量 変化 検出図5 感振 構成 表2 感振 開発目標仕様 示感振 図5 示 3軸 20Hz越 信号 LPF24 bit Σ型AD 採用 0.01Gal高分解能 実現 時刻同期 対 感振個々 CPU 誤差 PC 10

秒 時刻同期 送信 間 時刻同期誤差 仕様 1ms 対 実力 0.5ms 以下 達成感振 図6 示 PoE HuB 介

70

100

単位：mm

46

図2　感振センサの外観

X，Y軸固定電極 Z軸固定電極

Z軸

X or Y 軸 可動電極

SOI基板

ガラス基板

図4　センサデバイスの断面模式図

SRAMΔΣADLPFAMP

AMP

AMP

アナログ部 デジタル部＊ 固定電極

LPF

LPF

ΔΣAD

ΔΣAD

CPU PHY

PowerSupply

Ethernet

X＋*Y＋*Z＋*

Y－*X－*

図5　感振センサの構成

10

10

単位：mm

図3　MEMS 3軸加速度センサデバイスの外観

表2　感振センサの開発目標仕様

項　目 仕　様

検出方向（軸数） 3成分（X,Y,Z 3軸）

測定範囲±2,000Gal *1

周期１秒，震度７相当での加速度は約600Gal

分解能 0.01Gal

周波数 0.1 ～ 20Hz（構造物の振動は主に1～20Hz）

サンプリング周期 100Hz

AD変換 24bit

時刻同期 1ms以下

電　源 PoE（Power over Ethernet *2）供給48V，4W

＊1 Gal：加速度の単位で1Gal＝0.01m/s2

＊2 Ethernet：富士ゼロックス株式会社の商標または登録商標

（ ）

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MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング

271（45）

PC 接続 最大 24 台 接続可能 Ethernet注 3

LAN 使 給電

3.2　建物での測定例

SHM 適用 対 知見 得 富士電機東京事業所地区 地上 5階 建物 図7 1 階 4階 感振 設置 常時微振動 計測 実証試験行 感振 建物 長辺方向 X

軸 短辺方向 Y軸 合 設置 中東北地方太平洋沖地震 観測 図8 地震発生時 1階 4 階 加速度波形 地震発生直前 010 s 間 拡大 常時微振動 加速度波形 示図9 地震発生前 1階 4階比 図10 地震発生中比較的振幅 一定 70

100 s 1 階 4階 比 示 図9

図10 長辺方向 X軸 固有振動数 地震前2.21Hz 地震中 1.95Hz 短辺方向 Y軸 地震前1.90Hz 地震中 1.66Hz 下 今回 実証試

験 試作 感振 建物 固有振動数 測定固有振動数 振幅 対 非線形性

⑺

確認

感振 0.1 410 Gal 及 広範囲 振動建物 振動状態 変化 固有振動数 変化 測定

確認 地震経年劣化 建物 強度 特性変化 固有振動数変化 検出 常時微振動計測 含

SHM 通用 可能鉄道 道路 橋梁 SHM

適用

4　地震計測への適用

1995 年 発生 阪神淡路大震災 後 防災科学技術研究所 全国規模 強震観測網 整備 開始

結果構築 強震 K-NET強震動研究 地震防災 目的 全国

約 25 km 覆 約 1,000 所 強震観測網

感振センサ

PC

PoE HuB

最大24台接続可能

図6　感振センサの接続例

図7　感振センサを設置した建物

図9の解析に使用した区間（地震発生直前）

図10の解析に使用した区間

500

0

－500500

0

－500500

0

－500500

0

－500500

0

－500500

0

－5000　 20 　40 　60 　80 　100 　120 　140 　160 　180 　200 　220 　240

4F-X軸（ピーク：409.0Gal）

4F-Y軸（ピーク：－171.4Gal）

4F-Z軸（ピーク：－62.3Gal）

1F-X軸（ピーク：－123.6Gal）

1F-Y軸（ピーク：－78.6Gal）

1F-Z軸（ピーク：－42.2Gal）

加速度（Gal）

1

0

－11

0

－11

0

－11

0

－11

0

－11

0

－1加速度（Gal）

0 5 10

4F-X軸

4F-Y軸

4F-Z軸

1F-X軸

1F-Y軸

1F-Z軸

時間（s)

時間（s)

図8　地震発生時の1階および4階での加速度波形注 3 Ethernet 富士 株式会社 商標 登録商標

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集

MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング

272（46）

⑻

阪神淡路大震災 教訓 都市直下型地震対 防災 高度化 実現 比較的発生頻度高 無感地震

⑷

常時微振動 利用 細 地盤特性評価 数十m 数百m 行 地区 防災基準策定 必要性 東京大学地震研究所分 図11 地盤計測 示細 地震計測 行 多数 地震計 必要

富士電機 地盤特性評価 対 一般的 使用式 加速度 比 的 有利

MEMS式加速度 適用 検討 無感地震 常時微振動計測 加速度 要求 仕様SHM 同様 0.01 Gal 以下 高分解能 間1ms 以下 高精度 時刻同期性能 細 地盤

特性評価 富士電機東京事業所地区内 4 所 AB C D点 感振 設置 小規模地震加速度波形 観測 図12 観測 加速度波形 示設置間隔 数十m 数百m 狭 範囲 4点 振動様子 異 揺 方 違 確認

5　今後の展開

SHM 地盤特性評価 低周波数 低加速度領域 用途 富士電機 高周波数 高加速度領域 用途 既 製品化 回転機振動診断置換 自動車 電気自動車診断 適用 検討 富士電機開発 必要 MEMS技術 低 回路技術

低周波数 低加速度領域 高周波数 高加速度領域開発 可能 表3 示

SHM 地震計測 適用 主 課題 対応

6　あとがき

MEMS技術 応用 感振 適用紹介MEMS応用感振 試作 評価 結果 常時微振

動計測 対 適用 可能 見通 得 今後

0.5 1 5 100.1周波数（Hz）

4F-X軸 /1F-X軸

長辺方向固有振動数短辺方向固有振動数

4F-Y軸 /1F-Y軸4F-Z軸 /1F-Z軸

0.10.05

1

0.5

10

5

スペクトル比

図9　地震前（常時微振動時）

0.5～1km

感振センサ

地震動は地下構造の影響を受ける場所により耐震基準は異なる

低地（軟弱な地盤）

高台（強固な地盤）

数十m間隔

図11　地盤計測イメージ

時間（ｓ）

3

0

－33

0

－33

0

－33

0

－30 10 20 30

A点（ピーク：2.8Gal）

B点（ピーク：1.4Gal）

C点（ピーク：－1.8Gal）

D点（ピーク：－２.2Gal）

加速度（Gal）

図12　東京事業所における小規模地震加速度波形

0.5 1 5 100.10.05周波数（Hz）

4F-X軸 /1F-X軸4F-Y軸 /1F-Y軸4F-Z軸 /1F-Z軸

0.1

1

0.5

10

5

スペクトル比

長辺方向固有振動数

短辺方向固有振動数

図10　地震中（70～100s）

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

MEMS応用感振センサと構造ヘルスモニタリング

273（47）

性能 改善 構造 詳細 性能適用性 評価 行 建物 安全性 確保 貢献 所存

地盤特性評価 行 当 東京大学地震研究所酒井慎一准教授 助言 指導 謝意表

参考文献⑴　小川修一, 三田章. 構造 実用化 関

研究 . 日本地震工学会論文集. 2009, vol.9, no.5, p.1-15.

⑵　中村充, 柳瀬高仁. 構造物 目指

加速度 開発 . 日本建築学会技術報告集.

2008, vol.14, no.27, p.153-158.

⑶　矢口友貴 . 構造 向 MEMS加速度

性能比較実験 . 日本建築学会大会学術講演便概集.

2007, p.47-48.

⑷　 Earthquake Facts and Statistics . USGS. http://earth-

quake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/year/eqstats.php,

参照 2011-4-21 .

⑸　国土交通省総合技術開発 . 多世代利用住宅

管理 流通 支 構造 技術 利用

. 多世代利用型超長期住宅及 宅地 形成 管理

技術 開発. 平成22年度第2回検討会配付資料, 資料2-5-1.

2010.

⑹　国土交通省総合技術開発 . 構造

技術 解説資料 . 多世代利用型超長期住宅及 宅地

形成 管理技術 開発. 平成21年度第2回検討会配付資料,

資料2-4-4. 2009.

⑺　山本健史 . 常時微動測定 強制加振実験 基

超高層建物 振動特性調査 . 日本建築学会大会学術講演便概

集. 2009, p.575-576.

⑻　藤原広行 . 新型K-NET 強震動

構築 . 日本地震工学会論文集. 2007, vol.7, no.2,

p.2-16.

坂上　　智計測機器 設計 ･開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所計測技術開発

計測機器開発部主任 電気学会会員 日本建築学会会員

矢尾　博信計測機器 設計 ･開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所計測技術開発

開発部長 計測自動制御学会会員 日本機械学会会員

鈴木　健酸化物超電導体 化合物半導体 IC

有機 EL 研究開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部先端技術研究所応用技術研究 研究部主任研究員

表3　SHMおよび地震計測への適用における主な課題

課　題 対　策

停電時の電源供給 ™バッテリ内蔵™低消費電力化

ケーブル設置のためコスト高 無線化によるケーブルレス

感振センサの小型化 センサデバイスおよび回路の小型化

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

274（48）

1　まえがき

近年 発電 安定稼動 観点 配管肉厚 厚 管理 重視管理 調査 対象 増 肉厚管理

増大 効率的 測定 要望特 保温材付 配管 肉厚測定 多 時間

保温材 撤去 復旧工事 費保温材 外 停止中

定期検査 期間中 超音波厚 計 肉厚測定実施定期検査 一定期間内 作業 新 知見得 調査 時間 限配管 交換 必要 判定 長期

停止 恐富士電機 課題 解決 東北電力株

式会社 配管減肉検出装置 共同研究 行 測定装置 提供 開始

本稿 紹介 配管厚 測定装置 配管 保温材 上測定 稼動中 測定 可

能 特徴 持 富士電機 持 配管測定技術 生 3 演算方式 採用 配管 片側厚 測定

⑴

本稿 原理構成 装置仕様 紹介

2　特　徴

配管厚 測定装置 次 特徴 持⒜　放射線透過型 保温材 上 配管

肉厚測定 減肉注1

量 評価可能⒝　 運転中 減肉 検出 定期検査前 配管 早期手配 可能

⒞　自動回転 配管円周方向 厚測定 可能

⒟　小型 軽量 狭隘 部 高所取付 可能

⒠　被 線量 十分小 審査 認証 表示付認証機器 288 ｢解説 5｣ 参照放射線 被 管理 放射線取扱主任者資格

不要

3　システム構成

本装置 放射線源部 検出部 自動回転駆動制御部 操作表示部 構成 図1 装置 外

配管厚さ測定装置

東　　泰彦

近年 発電 安定稼動 観点 配管 肉厚 厚 管理 重視 配管 減肉 保温材 上 運転中 容易 検出 装置 開発 富士電機 配管測定技術 3 演算方式 生

測定方式 放射線透過型 配管 片側厚 測定 被 線量 十分小 審査 認証表示付認証機器 放射線 被 管理 不要 本装置 80 500A 配管 適用 肉厚 30mm以

下 2.0% 以内 精度 測定

In recent years, pipe thickness management has been further emphasized from the standpoint of stable operations in plants such as power generation plants. Fuji Electric has developed a system that can easily detect pipe wall thinning through heat insulation even when the plant is running. The system utilizes a three-beam calculation method, a Fuji Electric pipe measurement technique, and it can measure the one-side thickness of a pipe even when the measurement method is the radiation transmission method. The system does not require radiation exposure controls because it is an approved device with a certification label that has been reviewed and certified to have a sufficiently small amount of radiation exposure. The system can be used on pipes from 80A to 500A with a thickness 30mm or lower, and it can measure thick-ness with an accuracy within 2.0%.

注 1 減肉 高温 高圧 水流 配管 肉厚 削 現象

駆動制御部

検出部

自動回転アタッチメント

操作表示部 放射線源部

図1　配管厚さ測定装置

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

配管厚さ測定装置

275（49）

観 図2 構成図 示放射線源部 線源 遮蔽 線源測定時 散乱線 影響 低減 構造 図

3 線源 外観 示CsI 化 用 検出器 放射線 検出

温度変化 感度 変動 放射線 基準 補正回路 付加

操作表示部 測定 測定条件通信 配管 取付 回転 迅速 容易 行

Bluetooth注 2

採用 化 図 図4

検出部 外観 示放射線源部 検出部 C型 固定 自動

回転 測定配管 取 付 自動回転 使用 設定 測定点数 従配管円周上 等分 設定 測定点 順次回転 配管厚 測定 配管円周上 厚 作成

保温材付 配管 外径寸法 配管 保温材 組合大幅 変 配管 取付 金具 配管 各対応 5種類 回転 部 各

対応 回転 部取付 金具 構成 図5

駆動制御部 操作表示部 設定 基 自動回転動 設定 回

転角度 制御操作表示部 汎用 PC 専用

使用 主 機能 次

⒜　検出 放射線量 配管 関 各種定数配管 厚 算出 保存

⒝　測定 測定値表示 Excel注 3

転送3 厚 演算 行 各点 厚絶対値 表示

⒞　測定配管 関 各種設定 操作表示部検出部 Bluetooth 介 転送

⒟　配管 関 設定 入力 保存 編集測定厚 取 出 配管円周方向

表示 行⒠　部位 厚 推移表示 減肉速度 余寿命 計算行

次 汎用 PC 主 動作環境 示™ OS WindowsXP

注 4

放射線源部検出部

測定データＢｌｕｅｔｏｏｔｈ

汎用PC

駆動制御部操作表示部

自動回転アタッチメント

0000OFF

図2　システム構成図

図3　線源ホルダ

回転レール部取付け金具

回転レール部

図5　配管への取付け金具

図4　検出部

注 2 Bluetooth 米国 Bluetooth SIG, INC. 商標 登録商標

注 3 Excel 米国 Microsoft Corporation 関連会社 商

標 登録商標

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特

集

配管厚さ測定装置

276（50）

™ CPU 1.3 GHz 以上™ 40 GB 以上™ RAM 512MB以上™汎用 Excel 2003™汎用 Access

注 5

2003

4　装置仕様

表1 本装置 主 仕様 示対象配管 外径 肉厚 仕様 火力発電所 配管 大部分 包含 空配管 呼 径 500A以下 肉厚 30mm以下 満水時 呼 径 300A 以下肉厚 20mm以下精度 指示変動誤差 減肉 十分検出

一般的 公称肉厚 必要厚 差 測定時間 公称肉

厚 2.0% 以内

5　測定原理

図6 基本原理 図7 3 演算方法 測定原理示 放射線 外装板 保温材 配管 内部流体 水

空気 透過 減衰特性 利用 保温材付 配管全体 放射

線 減衰率 検出 後 外装板 保温材 内部流体減衰率 一定値 差 引 配管 減衰率抽出 用 肉厚値 算出算出 肉厚値 配管両側 肉厚 合計値

基本原理式 式⑴ 示　N＝ K N0 e- μpt ⑴ N 配管 保温材 水 透過 放射線 量 計

測値　　N0 配管 保温材 水 放射線 量 計測値 K 保温材 外装板 配管内流体 減衰率 設

定値

μ 配管 放射線 吸収係数 校正値 ρ 配管 密度 t 配管肉厚 両側合計値放射線照射 配管内 正三角形 形成照射 式⑴ 基本原理式 基 厚 演算 角

度補正 行 A B C 厚 演算結果 tA tB tC

得 tA tB tC 正三角形 頂点 厚 t1 t2

t3 用 式⑵ 表 式 解 式⑶t1 t2 t3 算出

　tA=t1＋t2

　tB=t2＋t3 ⑵　tC=t3＋t1

　t1 ＝ tA+tC-tB /2　t2 ＝ tB+tA-tC /2 ⑶　t3 ＝ tC+tB-tA /2

検出器

保温材配管

外装板

線源

A

B

C

水

t1

t 2t 3

図7　３ビーム演算方式の測定原理

保温材

配管

外装板

検出器 線源

水γ線

配管

図6　基本原理

表1　装置仕様

項　目 仕　様

対象配管

材　質 炭素鋼，低合金鋼，ステンレス鋼

部　位 直管，曲管，レジューサ

外　径肉　厚

空配管 呼び径80～500A肉厚30mm以下

満水配管 呼び径80～300A肉厚20mm以下

保温材材　質 けい酸カルシウム（他の材質も対応）

外　径 710mm以下

外装板 鉄・アルミニウム

指示変動 公称肉厚の±2.0%以内（1.645σ）

校正精度 校正基準原器肉厚の±0.5%または±0.1mmの大きい方以内

使用線源 137Cs，60Co（10MBq以下）

1点当たり測定時間呼び径200A以下肉厚10mm以下：300s以内

呼び径500A以下肉厚30mm以下：400s以内

使用温湿度 0～40℃，80%RH以下

質　量 配管設置部分：約6kg

注 4 WindowsXP 米国 Microsoft Corporation 関連会社

商標 登録商標

注 5 Access 米国 Microsoft Corporation 関連会社

商標 登録商標

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特

集

配管厚さ測定装置

277（51）

6　測定精度

6.1　指示変動（放射線計測値の統計変動誤差）

放射線計測特有 誤差 単位時間内 崩壊 γ線数 一定 確率分布 従 検出量 統計的変動 持 変動 測定誤差 表 誤差式⑷ 指示変動誤差 表 誤差 小

放射線強度 大 測定時間 長　 t/t=K/ Q t 1/2 ⑷　　 t/t 指示変動誤差　　　Q 放射線強度 Bq　　 　 t 測定時間　　　K 放射線源核種 検出効率 測定厚 決

定数表2 代表的 測定条件 指示変動誤差 示

6.2　芯ぶれ誤差

本装置 保温材 外 測定部 取 付保温材 中 配管 位置 起 放射線

芯 誤差 生 測定時 芯 量不明 測定 結果 誤差 考慮評価 必要 誤差 計算

火力 現地調査結果 芯 量 最大4mm以下 推定 図7 配管 下側 4mm芯

場合 呼 径 200A配管 肉厚 5mm 芯厚 指示 誤差 約 0.25mm 表3

t1 t2 t3 芯 誤差 加 合 誤差 相殺 現在 各測定点 分析 行 芯 量 推定 芯 誤差 補正

開発中他 測定誤差 放射線強度 減衰 環境変

化 検出器 感度変化 減衰補正校正機能 補正機能 補正配管 減肉測定 当 十分 精度

7　今後の課題

配管厚 測定装置 効果的 装置 進化課題 次

⒜　配管内 残留冷却水 影響 検出判断 対応 必要 開発

検証中 水位検知解析 実 実証試験 実施 実用化 図

⒝　現在 自動回転 直管部 適用今後 配管減肉 多 配管 適用

冶具 開発 推進 配管円周上 測定直進方向 自動化 開発 進

配管厚 測定 完全自動化測定 実現⒞　水力発電所 食品 化学分野 配管内 流体 密度 異物 付着物 測定 基本原理 従 配管診断装置 開発 実証試験 進

8　あとがき

小型 軽量 被 管理 不要 保温材 上 配管厚 検出 可能 配管厚 測定装置 開発今後 火力発電 実証試験 実施 配管

減肉測定 官庁 報告 適用石油 化学 配管 保温材 配

管 間 配管厚 変化 測定高 本装置 実証試験 計画中

本装置 開発 進 安定稼動貢献 所存

参考文献⑴　東泰彦. 日本保全学会第7回学術講演会要旨集. 2010, p.216-

220.

表3　芯ぶれ誤差

芯ぶれ量 t1 t2 t3

－4mm 0.249mm －0.117mm －0.117mm

+4mm －0.258mm 0.137mm 0.137mm

東　　泰彦配管減肉測定装置 開発 従事 現在 富士電機株式会社生産統括本部東京事業所機器生産放射線装置部主席

表2　指示変動誤差

測定厚さ（mm） 指示変動誤差 *1（mm） 測定条件

5 ±0.100測定時間300秒測定ギャップ *2

260mm

10 ±0.140

15 ±0.190

20 ±0.260

＊ 1 指示変動誤差：標準偏差の1.645倍（90％応答）＊2 測定ギャップ：放射線源と検出部間距離

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特

集

278（52）

1　まえがき

現在 家庭用都市 警報器 普及率 約 40%1999 年以降 横 状況

⑴

現行 都市 警報器 AC100V 電源仕様 台所 高所 設置

制約 相 普及 阻害 要因都市 警報器 電池駆動

化 強 望 現行品 1/1,000 以下 超低消費電力化必要 長期電池駆動化 非常 高夢 技術富士電機 1980 年代 都市 警報器 開発 販

売 続 半導体 設計 製造技術 MEMS Micro Electro Mechanical Sytems 応用 開発 本稿 大阪株式会社 共同開発 進 都市 警報器

化 実現 MEMS 紹介

2　背　景

2.1　従来技術

都市 警報器用 酸化 SnO2感 材料 用 半導体式 広 用

図1 検知 示 SnO2n 形半導体 電子 清浄空気

中 酸素 電子吸着 抵抗値 高CH4 可燃性 吸着酸素

反応 SnO2 中 濃度 増加 電気抵抗 減少 可燃性 中 反応性低 場合 素子 400℃程度 高温 加熱必要

従来 一般的 焼結体型型 呼 主流

状 金属 周 SnO2 主成分 感 材料 焼結 微小化 消費電力低減 限界

2.2　コードレス都市ガス警報器に求められる要件

現実的 電池 都市 警報器 交換期限5年間 駆動 可能 平均消費電力 0.1mW以下 必要 平均消費電力 素子 制御回路 駆動 用

低消費電力化 既存 対1/1,000 以下 革新的

超低消費電力化 実現 日本 機器検査協会 都市 用 警報器検査規程 JIA E 001-07 満足 基本性能 5年間 長期信頼性 求

コードレス都市ガス警報器用メタンセンサ

鈴木　卓弥 相馬　伸一 長瀬　徳美

都市 警報器 電池駆動 化 強 望 消費電力 現行品1/1,000 以下 必要 大阪 株式会社 富士電機 MEMS Micro Electro Mechanical Sytems 技術 駆使

薄膜化 微細化 図 検知 瞬間 加熱 間欠駆動 超低消費電力化 実現 現在 独立行政法人新 産業技術総合開発機構 NEDO 助成事業 次世代高信頼性 技術開発

参画 長期信頼性 大規模 検証中

There is a strong desire for utility gas alarms to be made cordless by battery operation. For this reason, the power consumption for methane sensors must be made 1/1,000 th or lower than that of current products. Osaka Gas and Fuji Electric have achieved a sensor with this ultra low power consumption by attempting to create a thin membrane and miniaturizing the sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology to drive the sensor intermittently to generate heat only at the instant of detection. Currently we are partici-pating in the Technological Development for a Next-generation Highly-reliable Gas Sensor project, a New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) grant project, and the long-term reliability of the sensor is being verified by large-scale field tests.

（高抵抗状態） （抵抗減少）

（b）ガス雰囲気中（a）清浄空気中

約400℃に加熱しないと反応しない

e－

e－ e－

e－e－

e－

e－e－e－e－e－

e－e－ e－

e－

e－e－

e－

O

SnO2 SnO2

CH4 H2O+CO2

OH2－

O2

O2－ O2－

図1　半導体式ガスセンサの検知メカニズム

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コードレス都市ガス警報器用メタンセンサ

279（53）

3　超低消費電力メタンセンサの開発

3.1　ガスセンサの薄膜化

大阪 株式会社 1980 年代 薄膜化 研究 始 薄膜 作製法 一 RF

法 微細構造制御 特殊 柱状構造 持 SnO2 薄膜 作製 方法 開発 図2 SEM Scanning Electron Microscope 観察像 示 薄膜 柱状構造間 分子 拡散可能 高 感度 発現

結晶粒子 安定 長期 感度 変化特徴 持

選択的 透過 水素 H2 一酸化炭素 CO 他 可燃性 燃焼除去 性能 持 選択燃焼層 柱状構造 SnO2 薄膜上 積層 感度 高 選択性 高 薄膜

開発⑵

3.2　MEMS技術による超低消費電力化

大阪 株式会社 富士電機 大阪 株式会社 薄膜 富士電機 保有 MEMS技術 用 薄膜 共同 開発

⑶

図3 示 薄膜 上 薄膜SnO2 薄膜 選択燃焼層 積層 新規構造駆動 検知 瞬間 加熱 間欠駆動超低消費電力化 次

⑴　 加熱薄 数 μm 薄膜 上 薄膜 形成

熱 逃 数百 μm 微小部 加熱

⑵　短 加熱薄膜 直上 電気絶縁層 介 熱容量 小SnO2 薄膜 形成 加熱応答性 高 短

加熱⑶　間欠駆動短 加熱 可能 検知 瞬間 加熱 残時間 休止 間欠駆動開発 薄膜 図4⒜

消費電力 図4⒝ 応答性 示 図4⒜定常状態 消費電力 表面温度 中心

部 関係 図4⒝ 30mW 電力供給 際 加熱時間 抵抗値 関係 示

図 400℃ 加熱必要 消費電力 30mW以下 低

応答 速 数十ms 対感度 抵抗値 空気中 対 変化 発生

分 400℃ 加熱消費電力 低減 応答性 改善 短駆動 可能 既存

対 1/1,000 以下 平均消費電力 実現

100nm

図2　SnO2 薄膜のSEM観察像

センサ電極

Si 基板

薄膜ヒータ

ＳｎＯ2薄膜（図２の柱状構造）

薄膜ダイアフラム

ヒータ電力

OFF

＜センサ駆動パターン＞

従来品：常時加熱

⑴スポット加熱：数百µｍの微小部のみ加熱

（空洞部）

←人の毛髪

選択燃焼層

⑶間欠駆動

検知の瞬間のみ加熱し、残りの時間は休止。

⑵短パルス加熱

＜センサ断面図＞

スポット加熱による電力低減

図3　薄膜マイクロメタンセンサの構造と駆動パターン

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30

ヒータ電力（mW）

センサ表面温度（℃）

（a）ヒータ消費電力

ヒータ加熱時間（s）

センサ抵抗（Ω）

メタン 4,000ppm

H2 4,000ppm

CO 100ppm

空気

（b）ガス応答性

10－1 100 10110－2

106

105

104

103

102

図4　薄膜マイクロメタンセンサのヒータ消費電力とガス応答性　　　（各ガス中でのセンサ抵抗の応答性）

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コードレス都市ガス警報器用メタンセンサ

280（54）

図4 加熱時間 =数十ms H2CO 感度 出 空気抵抗 対 中抵

抗 低 後 H2 CO 感度 逓減H2中 CO中 抵抗値 上昇 空気抵抗 近

分 H2 CO 数十ms以降 選択燃焼層 燃焼除去 SnO2 表面上 到達

濃度 逓減

3.3　基本性能

都市 警報器用 都市主成分 対 感度 高 H2 CO

妨害 対 選択性 必要図5 開発 薄膜 感度特性 示 感度 清浄空気中 抵抗値 Rair 存在下 抵抗値 Rgas 比率Rair/Rgas 定義

図5 濃度 対 感度 増大2,000 ppm 感度 5 以上 一方 H2

CO 対 感度 十分 低 抑都市 警報器用

十分 基本性能 達成 分

4　長期信頼性

都市 警報器用 前述 基本性能 加 交換期限 5年 長期信頼性 求

富士電機 独立行政法人新 産業技術総合開発機構 NEDO 助成事業 次世代高信頼性

技術開発 平成 20 年度 23 年度参画 長期信頼性 確立 目指

大規模 基加速評価 寿命 5年以上 付

目標⑴

大規模 多様 設置環境 取得 設置条件 ①地域 気候 ②住宅形態 ③家族構成

④建築年 建材 塗料 広 網羅 配慮図6 大規模 設置地域 示

大規模 2008 年度 400 台2009 年度 200 台 2010 年度 60 台 投入 現在 最長 2.5 年 取得

基 加速評価手法 構築 予定通 進完了時 寿命 5年以上 相当

長期信頼性 得 見込

メタン

H2

1

10

100

100 1,000 10,000

ガス濃度（ppm）

ガス感度（Rair/Rgas）

CO

図5　薄膜マイクロメタンセンサのガス感度特性

太平洋西

日本海側

温暖地域

太平洋東

寒冷地域

図6　大規模フィールドテストの設置地域

（b）コードレス品（電池駆動）（a）現行品（AC電源仕様）

図7　都市ガス警報器の外観

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コードレス都市ガス警報器用メタンセンサ

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5　都市ガス警報器への適用

開発 並行 搭載都市 警報器 検討 進

図7 都市 警報器 外観 現行品品 示 品 現行品 設置面積 同等 薄型 外観品 都市 警報器 基本仕様 現行品 同等漏 不完全燃焼 火災 検知

6　あとがき

本稿 富士電機 得意 MEMS技術 駆使都市 警報器用 紹介

本 量産化 早期 実現 家庭用都市 警報器 普及 図 安全 利用 貢献所存本研究 一部 独立行政法人新 産業技術

総合開発機構 NEDO 次世代高信頼性技術開発 大阪 株式会社

共同研究 支援 下 行 関係各位 謝意 表

参考文献⑴　独立行政法人新 産業技術総合開発機構 NEDO .

次世代高信頼性 技術開発基本計画.

⑵　Ohnishi, H. et al. High Sensitive Methane Sensor, Pro-

cedure of 19th World Gas Conference-Milan, IGU/E7-94

1994 1-15.

⑶　Suzuki, T. et al. Sensors and Actuators B : Chemical. 2005,

vol.109, p.185-189.

鈴木　卓弥電子 研究 薄膜 開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部 製品技術研究所計測技術開発

開発部 日本 協会会員

相馬　伸一計測機器向 開発 従事 現在 富士電機株式会社技術開発本部製品技術研究所計測技術開発 長 精密工学会学会会員

長瀬　徳美警報器 開発 設計 従事 現

在 富士電機株式会社東京事業所機器生産機器部主任

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282（56）

1　まえがき

原子力施設向 環境放射線 設備 野外設備 原子力施設周辺 環境放射線量 24

時間 365 日連続 測定 監視測定 環境放射線量 ｢原子力災害対策特別措置法｣定 原子力事業所 区域境界付近 基準以上放射線量 検出 場合 原子力防災管理者 通報義務 該当 野外 設備原子力発電所 運転 関 重要

⑴

一方 定常時 近隣住民 国民 対原子力施設 健全 運転状況

介 情報公開 PA Public Acceptance 原子力政策 社会的受容 促進 側面 兼 備原子力発電所 燃料 再利用 可能 CO2排出量 少 米国世界各国 推進 機運 高 東日本大震災 発生 原子力 取 巻 状況変化 特 原子力発電所 安全対策 注目集 野外 設備 被災時 継続環境放射線量 測定 続 求本稿 野外 設備 震災発生時

測定 監視 継続 震災対策紹介

2　野外モニタリング設備の概要

野外 設備 原子力施設内 監視区域境界線付近 施設外 近隣 市町村 環境放射線気象 測定 定置型 中央制御室指示 記録 行 監視 伝送 行

構成 付帯設備 持運 可能 屋外 設置 可搬型計測機器 搭載 走行 測定

3　震災対策

震災 野外 設備 被災 場合 想定被害 次 示

⒜　斜面崩落 伝送路 切断⒝　配電設備被災 電源系統 切断⒞　地震 揺 局舎 機器 損壊

状況下 監視機能 継続 取組 次節以降 示

3.1　伝送路の多重化

局舎 中央制御室伝送 光 採用 光 切

断 場合 監視機能 喪失 主 衛星携帯電話導入 2007 年 7 月 発

生 新潟県中越沖地震 踏 震災時 状況 考慮次 観点 最適 無線装置 再検討⒜　通話 集中 通信規制 影響 受⒝　低指向性 　　 地震 傾 耐⒞　積雪 豪雨時 使用⒟　遮蔽 地形 樹木 影響 極力受⒠　設置場所 狭小 小型⒡　堅牢 長寿命

十分 満足 無線装置 市場富士電機 無線 共同 野外 設備専

環境放射線モニタリング設備の震災対策

前川　　修 宮入　　岳 江波戸 輝雄

環境放射線 設備 原子力施設周辺 環境放射線量 24 時間 365 日絶 間 測定 監視地震 震災発生時 機能 続 求 富士電機 無線装置 伝送路 多重化電源 導入 免震構造 局舎 機器 耐震評価 震災 対策 行 半導体検出器 採

用 可搬型 定置式 同等機能 実装 開発 電源 伝送路 場所 測定 監視 可能 設備 提供

Environmental radiation monitoring system continually measures and monitors the amount of environmental radiation around nuclear facilities 24-hours a day, 365-days a year. These systems must continue to function even when a disaster occurs such as an earthquake. Fuji Electric takes countermeasures for earthquakes by duplicating transmissions lines with land radio equipment and installing backup power supplies, seismically isolated monitoring posts, and seismically evaluated equipment. Furthermore, we have developed new portable monitoring posts equipped with semiconductor detectors and monitoring cars equipped with the same functions as stationary monitoring posts, and we can supply equipment that makes measuring and monitoring possible without power supplies or transmission lines.

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特

集

環境放射線モニタリング設備の震災対策

283（57）

用 無線装置 開発 無線装置 河川管理実績 400MHz 帯 小型陸上無線装置

野外 設備 適合 伝送仕様施 点検 停止期間 最

小限 定期交換部品 容易 交換改良 装置 接続 RS-232C 規格 採用 稼動中 旧型野外 設備接続 可能現在 原子力発電所内 伝播 試験 完了

2011 年度中 完成 予定 表1 無線装置 諸元 図1 現地伝播調査 状況 示

3.2　電源のバックアップ

電源 所内 配電設備 架空線 配電 配電設備 電柱 電線 被害 受電源 供給 絶

局舎側 用電源 配備 必要 富士電機 時間 装置 電源容量 応無停電電源装置 発動発電機 併用 電源 確保

図2 電源装置 据付 状況 示

3.3　免震局舎の採用

定置型 図3 示 局舎構造 原子力施設内 監視区域境界付近 近隣 市町村 設置 内部 放射線検出器 測定部

気象観測設備 装置 実装地震 局舎 倒壊 機器 損壊 軽減

対策 局舎 免震構造 採用 図4 免震部 局舎下部 構造 示

表1　無線装置の諸元

項　目 仕　様

使用周波数帯 400MHz帯

発振方式 シンセサイザ方式

変調方式 周波数変調方式

電波型式 F2D，F3E

空中線型式 八木型（400MHz帯，50Ω）

通信方式 半二重通信

符号方式 NRZI等長符号方式

同期方式 非同期

伝送速度 1,200kbits/s

符号構成 JIS X5203

図1　無線装置の現地伝播調査状況

図3　定置型モニタリングポスト（免震局舎）の外観

図4　免震部（局舎下部）の構造

図2　バックアップ電源装置の据付け状況

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

環境放射線モニタリング設備の震災対策

284（58）

3.4　実装機器の耐震評価

中央制御室 設置 野外 監視盤 実装機器耐加速度試験 耐震評価 行 全 問題確認 表2 耐加速度試験 機器類

条件 確認方法 図5 耐加速度試験状況 示

3.5　可搬型モニタリングポスト

可搬型 被災時 原子力災害発生時 緊急 必要 場合 測定場所 持 込 測定 設備 人力 設置

軽量化 定置型 同等 測定性能 同時 求 従来 富士電機 NaI Tl

検出器 1台 低線量域 測定高線量域 電流測定 測定 型

⑵

採用機器 削減 軽量化 性能 両立

軽量化 長期運転 対応 軽量 省電力 半導体検出器 用 可搬型

開発表3 半導体式 新型 NaI Tl式 従来型 仕様比較 図6 半導体式可搬型

外観 示 測定精度 特性方向特性 若干差 従来型 同様 事故発生時 想定 線量率 105 μGy/h 108 nGy/h 測定可能 定置型 使用 場合

代替測定装置 使用 鉛蓄電池 無線装置 追加実装 電源 伝送路 場所遠隔 測定 監視 可能 測定 伝送用Ethernet

注

出力 実装 設置環境 適 各種無線装置 接続 可能測定値 受信 軽量型 導入 発電所 被災 際

仮設防災拠点測定値 遠隔監視 可能

図5　耐加速度試験状況

表2　耐加速度試験（機器類）の条件および確認方法

加振試験条件

振動周波数

共振振動数が33MHz以上のときは33Hz共振振動数が33MHz未満のときはその振動数

加速度鉛　直 29.4m/s2（2,940Gal）

水　平 29.4m/s2（2,940Gal）

振動方向 水平（前後，左右），垂直（3軸方向）

加振時間 120s（各軸方向）

確認項目™加振前後に器具に損傷がないこと™加振前後に誤動作・誤不動作がないこと™加振前後に許容誤差範囲内にあること

表3　可搬型モニタリングポストの仕様比較

項　目 半導体式（新型） NaI（Tl）シンチレーション式（従来型）

検出器 シリコン半導体検出器 NaI（Tl）シンチレーション検出器（ワイドレンジ）

測定線種 γ線 γ線

測定範囲 102 ～ 108nGy/h 低線量域：10～5×105nGy/h高線量域：3×105 ～ 108nGy/h

線量率測定精度 ±20%（0.1μGy/h以上，137Cs基準） ±10%（137Cs基準）

エネルギー範囲 60keV～ 3MeV 低線量域：50keV～ 3MeV高線量域：50kev以上

エネルギー特性 ±30%， 60keV～ 3MeV（137Cs基準）

低線量域：±20%（50～ 100keV未満）　　　　　±10%（100keV～ 3MeV）高線量域：－50～+25%（50～ 100keV）　　　　　－10～+20%（100～ 400keV）　　　　　±10%（400keV～ 3MeV）

方向特性 ±20%， （0～±90°） ±20%，（0～±90°）

表示器 12.1インチ　TFTカラー LCD な　し

データ記録 線量率1分値を1か月保存可能 線量率1分値を1週間保存可能

データ伝送 Ethernet* 出力（衛星携帯電話と組合せ可能） RS-232C出力

＊Ethernet：富士ゼロックス株式会社の商標または登録商標

注 Ethernet 富士 株式会社 商標 登録商標

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

環境放射線モニタリング設備の震災対策

285（59）

3.6　モニタリングカー

貨物用改造 測定機器 搭載 設備 富士電機NaI Tl 検出器 計測部

機能内蔵 用 素特定核種測定機能 高線量域 測定 電離箱検出器 放射性 測定装置 実装 開発

従来 車載 制限簡易的 測定装置 実装 主流

大型車 採用 定置型 同性能 同機能品 実装 精度 高 測定 実現

無線装置 介 防災拠点 伝送遠隔地 状況 把握図7 外観 図8 内部 示

3.7　簡易型モニタリングポスト

震災発生時 原子力施設 立地 近隣 市町村広範囲 環境放射線量 測定 必要

富士電機 筐体上部 検出器 実装 簡易型 開

発 105 nGy/h 測定NaI Tl 検出器 1台 測定 必要最

小限 機能 実装 価格 寸法 質量 抑検出器 計測部本体 原子力発電所 使用 定置型

同等品 採用 測定性能確保 図9 簡易型 外観 示

4　今後の取組み

東日本大震災 津波 経験被害 発生 野外 設備 定置型

基本 被災想定 場合 可搬型 整備 必

要 導入 推進 性能向上 重要 具体的取組 半導体検出器 採用 軸 質量 大鉛蓄電池 電池 変更 太陽電池実装 軽量化 長期運転 両立 製品 開発 推進 簡易型低価格化 推進 普及 図 原子

力施設周辺 緻密 環境放射線量 測定 推進

図6　半導体式可搬型モニタリングポストの外観 図8　モニタリングカーの内部

図7　モニタリングカーの外観 図9　簡易型モニタリングポストの外観

富士時報　Vol.84 No.4 2011

特

集

環境放射線モニタリング設備の震災対策

286（60）

5　あとがき

本稿 原子力施設 特 原子力発電所 安全 安心確保 野外 設備震災対策状況 紹介 今後 定置型

信頼性向上 緊急時開発 注力 放射線 機能 強

化 図 原子力 利用 信頼性向上 貢献所存

参考文献⑴　加藤勉 . 環境放射線 . 富士時報.

2007, vol.80, no.4, p.248-251.

⑵　増井馨 . 放射線 . 富士時報. 2007,

vol.80, no.4, p.259-262.

前川　　修放射線機器 ･監視 業務 従事 現在 富士電機株式会社 事業本部原子力 ･放射線事業部放射線 統括部放射線 部課長補佐

宮入　　岳放射線 開発 ･設計業務 従事 現在 富士電機株式会社生産統括本部東京事業所機器生産

放射線装置部課長補佐

江波戸 輝雄放射線機器 ･監視 業務 従事 現在 富士電機株式会社 事業本部原子力 ･放射線事業部放射線 統括部放射線 部

解　説富士時報　Vol.84 No.4 2011

解　説

一般 MEMS Micro Electro Mechanical Systems 半導体 微細加工技術 応用 機械要素部品

電子回路 多様 機能 集積化 総称 日本 以前

呼 分野加工 素材 代表的

Si LSILarge Scale Integrated Circuit 製造 同一 設備使用 製造 反面 接合工程数百 μm 深堀 工程 立体形状 可動構造 形成 工程 LSI 工程MEMS独自 設備 必要

MEMS 構造体形成技術 Si 基板 表面上 積層構造物 形成

深堀 技術 利用 Si 基板自体 加工 構造物 形成

最近 LSI 技術 近主流 深堀

接合 MEMS特有 技術 発展主流

MEMS 代表的 例 加速度圧力

解説1 MEMS

原単位 使用量 生産数量 建物床面積 他 使用量 密接 関係 持 値除 管理 指標

生産量 建物面積 増 消費増 前提 指標

生産数量 建物床面積 他使用量 密接 関係 持 値 工場 作

製品 個数 重量 建物 延床面積採 多 工場 事業場

量 採用 必要工場全体 省 指標 原単位 全体

量 全体 生産数量 除 数値多種類 製品 作 工場 工場全体 生産数量

一 数量 表 工場全体 原単位低減 向 管理 構成要素

解析 必要 製品別 工程別 原単位 管理 燃料 電力用水 種別 用途別 原単位 把握

生産量 歩留 生産機械 性能 関連解析 必要

参考文献

⑴　 省 用語集 . 財団法人省 .

　http //www.eccj.or.jp/qanda/term/kana_ke.html#04.

　 参照 2011-08-02 .

解説2 原単位

制御 定 順序又 手続 従 制御 各段階 逐次進 制御JIS 日本工業規格 例 操作指令 一連 動作 行 自動車洗車機 設備 自動化 要求 食品 自動車 製造 工場 生産 設備 制御 行

制御 駆動機器 複数 動作 高度 同期制御行 例 複数 色 重 合 印刷機 接着位

置 合 包装機 鉄鋼 材料

厚 均一 圧延機 制御 高速 高精度 行実際 工場 生産 鉄鋼制御 制御 組合 実現一般的 場合 従来 制御

制御 CPU 実行最近 性能向上

制御 制御 一 CPU実行 可能

解説3 シーケンス制御とモーション制御

解

説

287（61）

解　説富士時報　Vol.84 No.4 2011

解　説

性能 安定性 表 性能指標 分析計 性能指標 重要 要素 一 通常

点 安定性 測定相当濃度 対 感度 安定性

1日 1 週間 1 月 一定期間内 点変動量 測定 対 割合 表現

測定 低濃度化 進 相対的 性能 劣化 性能 向上

課題赤外線 分析計 発生要因 内的要因外的要因 内的要因 温度変化供給電源変動 引 起 赤外線光源光量 検出器感度変動 長期的 部品 劣化 光源光量 低下検出器感度 変化 挙 外的要因 測

定 中 汚染物 試料窓 壁面 汚染 挙

解説4 ドリフト性能

表示付認証機器 使用時 被 線量 十分少設計 品質管理 文部科

学省 文部科学省 認定 機関 認証設計認証印 表示 機器 放射線同位元素放射線障害 防止 関 法律 規定

解説5 表示付認証機器

図　表示付認証機器の設計認証印の例

解

説

288（62）

富士時報 Vol.84 No.4 2011

略語（本号で使った主な略語）

略

語

略　語

ACC Automatic Combustion Control 自動燃焼制御BEMS Building and Energy Management System CEMS Cluster Energy Management System 地域CIP Cleaning in Place 洗浄工程CPM Control Performance Monitoring 制御性能監視DCS Distributed Control System 分散型監視制御EMS Energy Management System EUC End User Computing FEMS Factory Energy Management System 工場FFSK Filtered Frequency Sift Keying HART Highway Addressable Remote Transducer HEMS Home Energy Management System 家庭内HMI Human Machine Interface IDC Internet Data Center IEC International Electrotechnical Commission 国際電気標準会議IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 米国電気電子学会ISA International Society of Automation KPI Key Performance Indicator MEMS Micro Electro Mechanical Sytems 微小電気機械MES Manufacturing Execution System MPC Model Predictive Control 予測制御OPC OLE for Process Control PHV Plug-in Hybrid Vehicle PIM Platform Independent Model PLC Programmable Logic Controller PoE Power over Ethernet PSM Platform Specific Model PSO Particle Swarm Optimization REACH Registration, Evaluation, Authorisation and 化学物質 登録 評価 認可 制限 関 Restriction of Chemicals EU 欧州連合 規則REMS Retail Energy Management System 店舗流通RoHS 指令 Restriction of the use of Certain Hazardous Substances 電気電子機器 含 特定有害物質 使用制限 in Electrical and Electronic Equipment EU 欧州連合 指令SCADA Supervisory Control and Data Acquisition SEM Scanning Electron Microscope 走査型電子顕微鏡SFC Sequential Function Chart SHM Structural Health Monitoring 構造TCO Total Cost Ownership

289（63）

富士時報 Vol.84 No.4 2011

商標（本号に記載した主な商標または登録商標）

商

標

商　標

290（64）

Access 米国 Microsoft Corporation 関連会社 商標 登録商標Bluetooth 米国 Bluetooth SIG, INC. 商標 登録商標Citect Ci Technologies Pty. Limited 商標 登録商標Ethernet 富士 株式会社 商標 登録商標Excel 米国 Microsoft Corporation 関連会社 商標 登録商標FOUNDATION フィールドバス 協会 商標 登録商標HART 米国 HART Communication Foundation 商標 登録商標iFIX 米国 General Electric Company 商標 登録商標InTouch 米国 Invensys plc 商標 登録商標MODBUS Schneider Automation, Inc. 商標 登録商標PROFIBUS PROFIBUS User Organization 商標 登録商標PROFIBUS-DP PROFIBUS User Organization 商標 登録商標Visio 米国 Microsoft Corporation 関連会社 商標 登録商標WindowsXP 米国 Microsoft Corporation 関連会社 商標 登録商標WirelessHART 米国 HART Communication Foundation 商標 登録商標他 会社名 製品名 会社 商標 登録商標

＊本誌 掲載 論文 含 創刊 下記URL 利用　　　　富士時報 和文 http://www.fujielectric.co.jp/about/company/contents_02_03.html　　　　FE REVIEW 英文 http://www.fujielectric.com/company/tech/contents3.html＊本誌 記載 会社名 製品名 会社 所有 商標 登録商標 場合 ©　2011　Fuji Electric Co., Ltd., Printed in Japan 禁無断転載

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発電事業地熱発電プラント，火力タービン，火力発電設備，燃料電池，水力発電設備，ペルトン水車

原子力・放射線事業原子力高温ガス炉，電子式個人線量計

産業システム電動力応用技術，計測技術，パワーエレクトロニクス技術を駆使して，さまざまな産業分野のお客様に，省エネに貢献する最適なソリューションサービスを提供しています。

産業プラント事業プラント用インバータ，同期モータシステム，制御システム（MICREX-NX），環境モニタリング・分析装置（煤煙，大気ガス）

ファシリティ事業電気炉設備，工業電熱，クリーンルームシステム，大容量整流設備

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スマートコミュニティ事業太陽光発電システム，風力発電システム，エネルギー総合監視システム（グリッド監視・制御システム），電力量計，特別高圧受変電設備

流通システム事業冷凍・冷蔵ショーケース，エコロユニット

社会情報システム事業行政向け文書管理システム

パワエレ機器パワー半導体技術，回路技術，制御技術を融合させたパワエレ機器でCO2 排出量削減やエネルギーの高効率化を実現し，社会に貢献していきます。

ドライブ事業車載用 IGBT，急速充電器，同期モータシステム，汎用インバータ，新幹線のぞみN700系用主変換装置

パワーサプライ事業無停電電源装置，サーバ用電源

電子デバイスエネルギー・環境分野をはじめ，自動車，情報機器，産業機器などの進化に貢献するパワー半導体，印刷の高精度化に貢献する感光体，フィルム型の太陽電池セル，情報機器の記録媒体として活躍するディスク媒体を提供しています。

パワー半導体事業IGBT モジュール，パワー IC，パワーMOSFET，車載用 IGBT

光半導体事業感光体，太陽光セルモジュール

ディスク媒体事業磁気記録媒体

器具・自動販売機受配電・制御機器と自動販売機において，業界トップクラスの品質を誇る各種製品を提供しています。

器　具 富士電機機器制御株式会社電磁開閉器（マグネットスイッチ），配線用遮断器（ブレーカ），安全機器

自動販売機 富士電機リテイルシステムズ株式会社ヒートポンプ式自動販売機

平　成 23 年 8 月 30 日 印　刷平　成 23 年 9 月 10 日 発　行

定価 735 円（本体 700 円・送料別）

第 巻84 第 号4

292（66）

　

　

　

富士時報　第 84 巻　第 4号（通巻第 869 号）　2011 年 9 月 10 日発行

本誌は再生紙を使用しています。 雑誌コード 07797-9　　定価 735円（本体700円）