富士時報

第84巻第4号（2011年9月）

特集 社会・産業を支える計測制御技術

〔巻頭言〕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

計測制御技術の現状と展望

黒谷　憲一　・　戸髙　雄二

安全・安心で持続可能な社会を実現するために、計測制御技術は必要不可欠である。富士電機は、電力・産業・水処理・民生をはじめ、さまざまな分野で計測制御技術を展開し、多くの実績を挙げてきた。わが国の新成長戦略やエネルギー基本計画ならびにグローバルな市場・技術の動向を踏まえ、エネルギー・環境分野に注力した技術開発を進めている。スマート化、セーフティ化、グリーン化を技術の鍵とし、エネルギーの供給・流通・需要サイドまでの最適な運転・運用と省エネルギー・省資源化・環境負荷の低減と安全・安心の確保を実現するソリューションの取組みを進めている。

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

日本企業を取り巻くエネルギー環境は、エネルギー消費の低減などの要求がいっそう厳しさを増している。日常的・継続的なエネルギー管理が可能な環境整備が必要になってきている。富士電機は、現状のエネルギー管理の仕組みに内在するさまざまな課題を解決するために、供給側と需要側の双方を考慮したエネルギーマネジメントソリューションに取り組んでいる。製造実績分析パッケージ「MainGATE/PPA」に基づく“エネルギー分析テンプレート”と“省エネナビ機能”は、運用の仕組みを改善する。“省エネ運用フレームワーク”は、顧客の省エネルギー業務プロセスの改善に貢献する。

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、プラントの制御システムに対して、より高い省エネルギー性能が求められている。最適な運転点を求めてそれを目標値とすること、そして、目標値への制御の性能を評価・監視し、制御性能を高く維持することが必要である。富士電機は制御技術やモデリング技術を用いることにより、これらの要求の実現に向けて取り組んでいる。最近の主な取組みとして、ポンプの最適流量配分制御、制御性能評価・監視およびイベント駆動型のモデリング技術がある。これらの技術を活用することにより、3% 程度の省エネルギー効果を達成できる見込みである。

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

富士電機は、分散型監視制御システムをさまざまな分野に多数納入してきた。このたび、富士電機の既設システムとの互換性を追求した、中小規模向け監視制御システムプラットフォーム「MICREX-VieW」とそれを利用した「MICREX-VieWコンパクト」を開発した。冗長化による高信頼性や既設システムの資産継承、仕様記述による制御ソフトウェアの自動生成、プラットフォーム化によるコストパフォーマンスの向上などの特徴がある。各種分野向けのパッケージやテンプレートをそろえており、発電プラントやごみ焼却プラント、食品プラントなど幅広い分野へ適用できる。

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

プラント制御分野や機械制御分野において、いっそうの品質の向上や操業の安定化・効率化が求められている。富士電機は、コントローラを構成する基幹バスである高速・高精度同期バス「E-SXバス」ならびにアプリケーションを実行する高速・高性能CPUモジュール「SPH3000MM」を開発した。これらは、高速・高精度なモーション制御を可能にするとともに、入出力点数の多い大規模システムまで柔軟に適用拡大することを可能にした。適用例として、多色印刷機や鉄鋼プラントシステムにおいて、高速・高精度なモーション制御を実現した。

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

富士電機の赤外線ガス分析計には、シンプルな構造で小型なシングルビーム方式と、高感度だが大型で複雑な調整を要するダブルビーム方式とがある。今回、シングルビーム方式で小型、高感度な赤外線ガス分析計を開発した。測定部の高感度化およびサンプルスイッチング方式の採用により、ダブルビーム方式の測定範囲を超える低濃度測定を実現した。高濃度測定が必要とされる金属熱処理やバイオマス・廃棄物関連発生燃料の監視用途から、低濃度測定が必要な低濃度排出ガス監視や純ガス中の不純物監視などの用途まで、幅広く適用できる。

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

ガスメータや水道メータなどのように商用電源を接続することが困難なメータでは、電力用とは異なった通信方式が求められる。富士電機では、電池で長期間動作する超低消費電力テレメータリングのためのフルメッシュ無線方式を開発した。本方式は、アクセス技術と中継転送のためのルーチング技術の二つの特徴的な技術から構成されている。その特徴からNPO 法人テレメータリング推進協議会から新しいテレメータリング通信の標準方式として採用された。

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

プロセスオートメーションの分野で工業用無線の国際標準規格に対応した無線対応フィールド機器が製品化され始めている。富士電機では、ISA 100.11a準拠無線システムのプラットフォームを開発し、石油・化学プラント向けに、本プラットフォームを適用したガス検知システムを試作した。機器の無線化により、現場だけでなく中央制御室でのリアルタイム監視が可能となり、プラントの安全性向上にいっそう貢献できる。無線対応フィールド機器の設計においては、間欠動作のほか、電源回路や通信タイミングの最適化設計により、低消費電力を実現し、電池駆動を可能にしている。

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、地震に対する防災意識や建物の安全性に対する関心がさらに高まっている。富士電機では計測機器の新しい分野として、MEMS（Micro Electro MechanicalSystems）技術を応用した感振センサを試作した。この感振センサは0.1 Gal程度の常時微振動計測が可能であり、地震などによるダメージはもとより、経年劣化による建物の強度などの特性変化も検出することができ、常時微振動計測を含めた構造ヘルスモニタリングに適用できる。また、モータ診断などの高周波数・高加速度領域への適用を検討している。

配管厚さ測定装置

東　泰彦

近年、発電プラントなどの安定稼動の観点から、配管の肉厚（厚さ）管理がいっそう重視されている。配管の減肉を、保温材の上からプラント運転中でも容易に検出できる装置を開発した。富士電機の配管測定技術である3ビーム演算方式を生かし、測定方式が放射線透過型でも配管の片側厚さを測定できるようにした。被ばく線量が十分小さいことが審査・認証された表示付認証機器であるため、放射線の被ばく管理は不要である。本装置は80から500 Aの配管に適用し、肉厚30 mm 以下で、2.0% 以内の精度で測定できる。

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

都市ガス警報器の電池駆動によるコードレス化が強く望まれている。そのためには、メタンセンサの消費電力を現行品の1/1,000 以下にする必要がある。大阪ガス株式会社と富士電機は、MEMS（Micro Electro Mechanical Sytems）技術を駆使してセンサの薄膜化・微細化を図り、検知の瞬間のみ加熱する間欠駆動とすることで、この超低消費電力化を実現した。現在は、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の助成事業「次世代高信頼性ガスセンサー技術開発」プロジェクトに参画し、長期信頼性を大規模フィールドテストにより検証中である。

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

環境放射線モニタリング設備は、原子力施設周辺の環境放射線量を24 時間365日絶え間なく測定、監視するシステムであり、地震などの震災発生時でも機能し続けることが求められる。富士電機は、無線装置による伝送路の多重化やバックアップ電源の導入、免震構造の局舎、機器の耐震評価などにより、震災への対策を行っている。さらに、半導体検出器を採用した可搬型モニタリングポストや定置式モニタリングポストと同等機能を実装するモニタリングカーを開発し、電源や伝送路のない場所でも測定、監視が可能な設備を提供している。

解説

略語（本号で使った主な略語）

商標（本号に記載した主な商標または登録商標）

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