IoTでご安全に！！ ～ISA100 Wirelessで変わる現場のリスク管理～ 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 2016年7月15日 鹿島セントラルホテル ISA100 WCI日本支部 支部長 長谷川 敏 無線計装への期待 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 2 産業事故の状況 経産省 産業構造審議会 保安分科会（第6回） 配布資料 http://www.meti.go.jp/committee/sankoushin/hoan/pdf/006_01_00.pdf 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 3 IoTでご安全に!! 〜 ISA100 Wirelessで現場の見える化とリスク管理 〜 高経年化設備の保安 IoT ・ ビッグデータ導入 工場のスマート化 ☆☆☆ 標準化技術 製品群 ・無線センサネットワーク ・IEC 62734 - 高信頼ネットワーク - 強固なセキュリティ - ネットワーク拡張性 - 時間確定応答 - IPベース - マルチプロトコル対応 ソリューション 経済価値 ・ 温度センサ ・ リモート常時監視 ・ 安全操業 ・ 圧力センサ ・ ガス漏れ検知 ・ 環境保全 ・ レベルセンサ ・ 機器の予兆診断 ・ 保全コスト削減 ・ ガス検知器 ・ 配管つまり診断 ・ 工事コスト削減 ・ 振動センサ ・ 蒸気漏れ診断 ・ 危険作業削減 ・ スチームトラップ監視 ・ 腐食検知 ・ 生産効率向上 ・ 緊急遮断弁操作 ・ 予知保全 ・ 製品品質向上 4 ・ 腐食センサ ・ エネルギー監視 ・ 自主保安力向上 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ ・バルブ開度計 IoT・ビッグデータ等を活用した 産業保安のスマート化 無線計装の実用化動向 高速・高信頼 閉ループ 制御 緊急遮断弁 操作 ガス漏えい 検知 開ループ 制御 レベル 圧力 有線計器 アダプタ 手動バルブ 開度 温度 回転機 振動監視 環境監視 低速 pH プロセス監視・制御 小規模 スチーム トラップ診断 配管 腐食 機器診断、環境監視、安全管理 大規模 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 5 無線の安全応用 • 予知・予防保全 – – プロセスの状態監視: 温度 / 圧力 / 流量 / レベル/ etc. 製造設備の状態監視: 振動 / 腐食 / スチームトラップ / 温度 /etc. • 災害回避 / 災害拡大の抑制 ←近年注目されている応用分野 – – 警報・アラーム: ガス漏れ検知 / セーフティシャワー動作検知 / 津波発生検知 緊急遮断: 遠隔バルブ操作 • 作業員の安全確保 – サイト内の作業員の追尾 / 避難場所への誘導 / etc. ガス爆発 プラント内の広域・全域監視 津波 予兆監視と警報 浮き屋根式タンクの火災 安全側にバルブを遠隔操作 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 6 安全応用の技術要件 • 信頼性の高い無線通信 – 信頼性と堅牢性へのコミット • 高信頼無線技術 / フォールト・トレラントシステム • 緊急動作 – 時間確定型応答へのコミット • 低更新周期 / 高速応答（低遅延） • プラント全体をカバー – 大規模ネットワークへのコミット • 長距離通信 / 拡張性と柔軟性を備えたネットワーク 上記３つの要件を同時に満足する無線システムが必要 ISA100 Wirelessは３つの要件を同時に満足し、 ガス検知器などの安全応用製品が既に工場現場で稼働中 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 7 標準化技術 ISA100 Wireless (IEC 62734) 11の要件を同時に満足するため のブレークスルー技術: ISA100製品は幅広い業種の 様々な用途に適用されています 適用分野 石油・ガス、化学、電力、鉄鋼 食品薬品、ごみ処理、他 ユーザーの声 ソリューション プロセス監視・制御 設備保全管理 安全管理 エネルギー効率監視 地球環境保全 各種法規制への対応 ソリューション提供 デバイスの相互運用性確保の認証試験実施 マルチベンダ無線ネットワーク環境を提供 標準仕様開発 DLL/TPLセキュリティ, OTA メッシュネットワーク / Duocast バッテリ寿命監視・アラーム機能 相互運用性 マルチサブネット 通信帯域管理 バックボーンネットワーク(IPv6) カントリーコード QoS 管理(コントラクト) トンネリング マルチプロトコル パブリッシュ／サブスクライブ 実装・応用開発 ISA100.11aは、ユーザーのためにグローバルの エキスパートが協力して開発した規格 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 8 なぜ IoTに ISA100 Wireless？ 大規模ネットワーク対応 Wi-Fi, Bluetooth, ISA100 Wireless の比較 Wi-Fi (IEEE 802.11b) Bluetooth (IEEE 802.15.1) ISA100 Wireless (IEEE 802.15.4) 周波数 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz バッテリ寿命 Hours Days Years ノード数/アクセスポイント 32 7 65,535 (16bit) 通信距離 ～100m ～10m ～500m (標準アンテナ) 通信距離延長 ローミング可能 不可 可能 通信スピード 11Mbps 1Mbps 250kbps トポロジー スター スター スター、メッシュ、ハイブリッド セキュリティ (暗号方式) SSID, WEP 64bit, 128bit AES-128 冗長化（経路/GW) なし なし あり 衝突回避方法 CSMA Ver. 1.1: FHSS (Listen Before Talk) Ver. 1.2: AFH TDMA (Backchannel) CSMA (LBT) 使用用途 無線LAN、モバイル、 カメラ、バックボーン センサーネットワーク プロセス、設備監視 ウェアラブル端末 音声通話 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 9 高信頼無線ネットワーク ISA100 Wireless ネットワーク構成（冗長化システム） 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 10 マルチベンダネットワークで多様なセンサをつなぐ プロセス監視 設備保全 安全・環境監視 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 11 ISA100 Wirelessの特徴 項目 位置づけ 物理層 ISA100 Wireless (IEC 62734) ・工業用無線システム：コンセンサスベースのデジュール国際標準規格 ・ユーザとベンダが一緒に開発した仕様：ユーザの要件を満足した規格 ・ISA100WCIによる相互運用性確保：マルチベンダ環境の提供 ・IEEE 802.15.4 2.4GHz帯：グローバルで使用可能 ・伝搬距離: 約600ｍ（見通し距離）：長距離通信により中継器削減 ネットワーク ・IPv6アドレス (IPベース技術：6LowPAN)：将来性(Industrial IoT) ・メッシュ／スター／ハイブリッド：ネットワーク構成の柔軟性 ・チャネルホッピング(Black-listing)：Wi-Fiとの共存管理が可能 ・TDMA/CSMA通信モード：時間確定型通信／大量データ伝送 ・バックボーンネットワーク：大規模ネットワークに対応可能な拡張性 ・アクセスポイント二重化(Duocast)：高い信頼性と可用性 セキュリティ ・暗号化（AES128 bit 暗号方式） ：高い秘匿性でデータを保護 ・Join key, Network ID, Master key：デバイス認証でNW侵入防止 ・定期的な暗号化鍵更新の仕組み：強固なセキュリティ アプリケーション ・プロセス監視、設備監視用途に加え、ガス検知器(SIL2認証）などの安 全監視用途にも適用されている：多用なアプリケーションに対応 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 12 dustrial wireless router deliver market leading ort Nivis ISA100.11a or e same platform. From elps customers unlock ial network at a lower sed or legacy wired bilities to make it the nd manage standards sure and ATEX Zone 2 an be mounted directly ovides customers with and comprehensive evice type, EUI-64 ID, 製品群 マルチベンダソリューション ：１つのネットワークで多様な機器をつなげる Gateway (GW) Temperature Corrosion • Yokogawa, Honeywell • Yokogawa, Honeywell • Cosasco, Honeywell Access Point (AP) Press. / Flow Steam Trap • Yokogawa, Honeywell • Spirax Sarco, Bitherm, Armstrong, TLV Level Vibration • Yokogawa, Honeywell GW/AP • Yokogawa, Honeywell, VersaRouter 900 Nivis, Apprion, Nexcom Datasheet The VR900 with the MCS allows the administrator to configure alerts, set advanced parameters, update devices and router firmware, run and view command logs, and review network health status. Administrators can even add their own custom sensor icons! • Yokogawa (Adapter), Honeywell • GE, SKF, Honeywell, Yokogawa (Adapter) GW/AP + Recorder DI/DO, AI, Pulse Gas Detector • Yokogawa •Yokogawa, Honeywell • GasSecure, Scott Safety, New Cosmos, Riken Keiki Adapter (HART, etc.) Valve Position pH • Yokogawa, Honeywell Technical Features cont. Electrical & Mechanical Specs Detail Input Voltage 24VDC Power consumption ~8.5W Power over Ethernet (POE) 24V Dimensions 12.4 ‘’ x 11.54’’ x 2.95’’ (L x W x H) Enclosure /Dust & Water NEMA 4x and IP67 Temperature Range -40…+60C Relative Humidity Maximum 95% Certifications Detail • Eltav, Flowserve, Honeywell • Yokogawa (Adapter), Honeywell 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 13 ISA100 Wireless準拠製品数の推移 ISA100 Device Additions 70 60 50 40 30 20 10 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Projected 2016 Total 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 14 ソリューション SIL2取得 ガス検知システム • • 無線プロトコル: ISA100 Wireless 安全プロトコル: PROFIsafe over PROFINET GS01 Communication flows 15 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 15 海上プラットフォームでのガス漏れの遠隔監視 http://www.isa100wci.org/en-US/Learning-Center/White-Papers 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 16 国内向けISA100 Wirelessガス検知器 新コスモス電機(株) 理研計器(株) 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 17 津波検知システム システムの特徴 レベル計＋ISA100 Wireless adapter 長距離通信：６００ｍ 中継不要で制御室に警報信号を通知 Duocast により通信の冗長化 Tide Level 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 18 浮き屋根式タンク 防火システム 電磁弁の遠隔操作 電磁弁内蔵DI/Oボックス 制御ステーション ISA100 Wireless Limit SW出力（開閉） Gateway Access Point DI/DO システムの特徴 バルブ操作までの高速応答 バルブ開度リードバック・ステータスの監視 バッテリ寿命：10年 消防危第14号 に対応 要約：浮き屋根式タンクの屋根上に地震など で漏れ出した貯蔵物が、雨水排水管を通じて流出 することを防止する弁を自動、又は遠隔操作で閉鎖 できることと、その予備動力源を定める。 • • • • Air出力（開閉） Limit SW 大地震発生による 浮き屋根式タンクの 火災防止のために ドレイン弁を安全側に 遠隔操作 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 19 回転機の振動解析 GEエナジージャパン㈱ベントリー事業部提供 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 20 スチームの漏れ、配管のつまりの監視 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 21 経済価値 投資 回収 ■イニシャルコスト ■安全操業 ・計測器単体の価格は無線機器の方が高額で あり、GW/PLC等のインフラデバイスが必要とな るが、有線機器のケーブル敷設コストと比較する と低価格となる ・現場設備、プロセスの監視強化による自己保安力 の高度化 ■ランニングコスト ・設備の運転状態を監視することにより、高負荷運転 を維持して運転効率向上 ・無線の場合には電池交換が発生するが、頻 度は少ない。 ・巡回点検と比較してランニングコストが安い。 ■生産性向上 ■稼働率向上 ・現場設備の運転状態の管理強化による安定操業 ■工期工程 ■保全コストの削減 ・計測器設置が必要なのは有線でも無線でも 同様 ・有線の場合にはケーブルおよび関連設備の敷 設のための工事期間が必要となる。 ・傾向監視により、メンテナンスの平準化と計画的保 全が可能 2015年９月ISA100Wirelessユーザセミナ@名古屋 富士石油(株)中田様 「プラントテストによる無線計装の有効性・信頼性の評価」 ■環境保全 ・環境法規制の遵守と企業の社会的責任(CSR) 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 22 まとめ IoTでご安全に!! 安全＝リスクが許容範囲内 リスク原因の管理ができる リスクの見える化：広域・全域監視 多様性、信頼性のある無線センサ ISA100 Wireless 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 23 ご清聴ありがとうございました ISA100.11a – A framework for innovation ※本文中の名称は、各社、各協会または標準化団体の商標または登録商標である。 2016年7月15日 工業用無線規格ISA100 Wirelessユーザセミナ 24
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