フィールドバスフィールドバスののの基礎基礎 - …...© 2010 Fieldbus Foundation...

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日本フィールドバス協会ユーザセミナ in Japan（東京）

長井記念ホール 2010年3月11日

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの基礎基礎基礎基礎

教授天野嘉春早稲田大学理工学術院総合研究所（理工研）産業用オープンネットワーク・ラボラトリー

〒162-0044 新宿区喜久井町１７

TEL:03-3203-4437 FAX:03-3203-3231E-mail : [email protected]


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フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの基礎基礎基礎基礎

� フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスとはとはとはとは� FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの動作動作動作動作� FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性

� デモデモデモデモ


3



フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスとはとはとはとは?

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス – インテリジェントインテリジェントインテリジェントインテリジェントなななな計測計測計測計測・・・・制御機器制御機器制御機器制御機器、、、、制御制御制御制御

監視監視監視監視システムシステムシステムシステムをつなぐをつなぐをつなぐをつなぐディジタルディジタルディジタルディジタル双方向双方向双方向双方向マルチドロップマルチドロップマルチドロップマルチドロップ通信通信通信通信

P

L

F

制御監視制御監視制御監視制御監視システムシステムシステムシステム

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス

プロセスプロセスプロセスプロセス

ホストホストホストホスト


4



オフィスオートメーションオフィスオートメーションオフィスオートメーションオフィスオートメーションおよびおよびおよびおよび

部門部門部門部門コンピュータコンピュータコンピュータコンピュータ

監視制御監視制御監視制御監視制御システムシステムシステムシステム

フィールドフィールドフィールドフィールド計装計装計装計装

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスははははフィールドフィールドフィールドフィールド計装用計装用計装用計装用ののののネットワークネットワークネットワークネットワークであるであるであるである

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス(フィールドネットワークフィールドネットワークフィールドネットワークフィールドネットワーク)

制御制御制御制御システムシステムシステムシステムローカルエリアネットワークローカルエリアネットワークローカルエリアネットワークローカルエリアネットワーク

プラントプラントプラントプラントネットワークネットワークネットワークネットワーク

プラントネットワークプラントネットワークプラントネットワークプラントネットワーク階層階層階層階層


5



従来従来従来従来ののののアナログアナログアナログアナログ機器機器機器機器

メリットメリットメリットメリット:� オープンオープンオープンオープン、、、、相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性、、、、互換性互換性互換性互換性� デバイスデバイスデバイスデバイスのののの選択範囲選択範囲選択範囲選択範囲がががが広広広広いいいい� マルチサプライヤーマルチサプライヤーマルチサプライヤーマルチサプライヤー�標準制御標準制御標準制御標準制御システムインタフェースシステムインタフェースシステムインタフェースシステムインタフェース�標準標準標準標準サポートデバイスサポートデバイスサポートデバイスサポートデバイス

デメリットデメリットデメリットデメリット:�制限制限制限制限されたされたされたされた情報情報情報情報（（（（１１１１情報情報情報情報、、、、１１１１方向方向方向方向））））� 1対対対対1 配線配線配線配線

4-20 mA システムシステムシステムシステム

I/O

4-20 mA


6



メリットメリットメリットメリット:�情報量情報量情報量情報量のののの増加増加増加増加�複数変数複数変数複数変数複数変数のののの双方向通信双方向通信双方向通信双方向通信�精度精度精度精度、、、、信頼性信頼性信頼性信頼性のののの向上向上向上向上� よりよりよりより早早早早いいいいシステムコミッショニングシステムコミッショニングシステムコミッショニングシステムコミッショニング� よりよりよりより簡単簡単簡単簡単ななななコンフィギュレーションコンフィギュレーションコンフィギュレーションコンフィギュレーション、、、、校正校正校正校正、、、、保守保守保守保守、、、、サポートサポートサポートサポート

制約制約制約制約：：：：�相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性にににに制限制限制限制限があるがあるがあるがある�実用的実用的実用的実用的ななななマルチドロップマルチドロップマルチドロップマルチドロップ能力能力能力能力のののの不足不足不足不足�制御制御制御制御ループパフォーマンスループパフォーマンスループパフォーマンスループパフォーマンスのののの不足不足不足不足�専用専用専用専用のののの制御制御制御制御システムインタフェースシステムインタフェースシステムインタフェースシステムインタフェースがががが必要必要必要必要

�専用専用専用専用ののののサポートサポートサポートサポート機器機器機器機器がががが必要必要必要必要

ハイブリッドハイブリッドハイブリッドハイブリッド通信通信通信通信デバイスデバイスデバイスデバイス

ハイブリッドハイブリッドハイブリッドハイブリッド機器機器機器機器、、、、またはまたはまたはまたは限定限定限定限定インタフェースインタフェースインタフェースインタフェース付付付付のののの機器機器機器機器

AnalyzerAnalyzer

独自独自独自独自のののの、、、、もしくはもしくはもしくはもしくは限定限定限定限定されたされたされたされたインタフェースインタフェースインタフェースインタフェース

PLCPLC


7



4-20mAととととフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの違違違違いいいい

� フィールドバスデバイスはバス上に並列に接続され、、、、ディジタルデータをバス上の全てのデバイスとやり取りをする

� フィールドバスデバイスはネットワーク上の他のデバイスすべてにほとんど制限のない情報を送ることができる

� データは巡回冗長検査(cyclical redundancy checking:

CRC)によりデバイスが確実に正常なデータのみを使用でき

るようチェックされる

� マルチドロップフィールドバスは 1対1配線での欠点がない

4-20 mA

電源電源電源電源


電源電源電源電源


8



FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスののののメリットメリットメリットメリット

エンジニアリングエンジニアリングエンジニアリングエンジニアリング、、、、保守保守保守保守のののの情報量情報量情報量情報量のののの増加増加増加増加

ISISIS IS

1つのつのつのつのプロセスプロセスプロセスプロセス値値値値

4-20 mA

ISフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス

モードモードモードモード, 値値値値, データステータスデータステータスデータステータスデータステータス, アラームアラームアラームアラーム, トレンドトレンドトレンドトレンド


9




プロセスプロセスプロセスプロセス監視範囲監視範囲監視範囲監視範囲のののの拡大拡大拡大拡大

ISISIS IS

4-20 mA

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスIS

フィールドフィールドフィールドフィールド機器機器機器機器のののの状態状態状態状態モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングやややや自己診断自己診断自己診断自己診断がががが可能可能可能可能監視範囲監視範囲監視範囲監視範囲ははははI/O端子盤端子盤端子盤端子盤までまでまでまで


10



4-20 mA

PID

AO

AI

従来従来従来従来ののののシステムシステムシステムシステムではではではでは, 制御機能制御機能制御機能制御機能はすべてはすべてはすべてはすべて

中央制御室中央制御室中央制御室中央制御室でででで行行行行うううう


機能分散機能分散機能分散機能分散

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスはははは従来従来従来従来とととと同様同様同様同様のやりのやりのやりのやり方方方方もももも可能可能可能可能だだだだががががフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスへへへへ制御制御制御制御ややややI/O機能機能機能機能をををを分散分散分散分散

させることができるさせることができるさせることができるさせることができる


PID

PIDAI

AO


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配線配線配線配線、、、、設置設置設置設置コストコストコストコストのののの削減削減削減削減

従来従来従来従来のののの 4-20 mA配線配線配線配線

各各各各デバイスデバイスデバイスデバイスにににに配線配線配線配線・・・・本安本安本安本安バリアバリアバリアバリアがががが必要必要必要必要

4-20 mA

ISISIS IS

1つのつのつのつの配線配線配線配線・・・・本安本安本安本安バリアバリアバリアバリアにににに複数複数複数複数デバイスデバイスデバイスデバイスをををを接続可接続可接続可接続可




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実現実現実現実現するするするする技術技術技術技術

FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスはこれらをはこれらをはこれらをはこれらを実現実現実現実現しますしますしますします

� 小型化I/O装置

� 配線や設置コストの低減

� 制御のフィールドへの移行

� 計器のアドバンスト機能

� オペレータへの視野の拡大

� エンジニアリング、保守、サポート情報の増加

� デバイスの相互運用性


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FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの動作動作動作動作

物理層物理層物理層物理層 1

データリンクデータリンクデータリンクデータリンク層層層層 2

ネットワークネットワークネットワークネットワーク層層層層 3

トランスポートトランスポートトランスポートトランスポート層層層層 4

セッションセッションセッションセッション層層層層 5

プレゼンテーションプレゼンテーションプレゼンテーションプレゼンテーション層層層層 6

アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション層層層層 7

通信通信通信通信スタックスタックスタックスタック

物理層物理層物理層物理層

ユーザユーザユーザユーザ層層層層

OSI参照参照参照参照モデルモデルモデルモデル FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス


フィールドバスアクセスフィールドバスアクセスフィールドバスアクセスフィールドバスアクセス副層副層副層副層

フィールドバスメッセージフィールドバスメッセージフィールドバスメッセージフィールドバスメッセージ仕様仕様仕様仕様


データリンクデータリンクデータリンクデータリンク層層層層


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配線媒体配線媒体配線媒体配線媒体


データデータデータデータはこのはこのはこのはこの間間間間をををを移動移動移動移動

制御制御制御制御、、、、トレンドトレンドトレンドトレンド、、、、アラームアラームアラームアラームのののの

データデータデータデータはここはここはここはここ

ここはここはここはここは通信線通信線通信線通信線でででで結結結結びますびますびますびます

通信通信通信通信スタックスタックスタックスタックはははは確実確実確実確実なななな

通信通信通信通信をををを保証保証保証保証しますしますしますします

フィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイス




センサセンサセンサセンサ




センサセンサセンサセンサ、、、、制御器制御器制御器制御器、、、、ホストホストホストホストなどなどなどなど


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� プロセスプロセスプロセスプロセス値値値値をををを計測計測計測計測






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� プロセスプロセスプロセスプロセスとととと制御制御制御制御システムシステムシステムシステム間間間間のののの相互作用相互作用相互作用相互作用のためののためののためののためのインタフェースインタフェースインタフェースインタフェースをををを提供提供提供提供

� ブロックブロックブロックブロック構造構造構造構造� 資源資源資源資源ブロックブロックブロックブロック（（（（RB））））

� 変換器変換器変換器変換器ブロックブロックブロックブロック（（（（TB））））

� 機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロック（（（（FB））））

� トレンドトレンドトレンドトレンドおよびおよびおよびおよびアラームアラームアラームアラーム送信送信送信送信がががが可能可能可能可能

� FOUNDATIONフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスにおけるにおけるにおけるにおける

差別化差別化差別化差別化ののののキーキーキーキー技術技術技術技術物理層物理層物理層物理層





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ユーザユーザユーザユーザ層層層層ののののブロックブロックブロックブロック図図図図

� 資源資源資源資源ブロックブロックブロックブロック –デバイスデバイスデバイスデバイスのののの特性特性特性特性をををを記述記述記述記述

� 変換器変換器変換器変換器ブロックブロックブロックブロック –物理的物理的物理的物理的なななな入出力入出力入出力入出力とのとのとのとの

ローカルローカルローカルローカルなななな接続接続接続接続をををを表現表現表現表現

� 機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロック –デバイスデバイスデバイスデバイスのののの制御制御制御制御やややや

入出力入出力入出力入出力のののの振振振振るるるる舞舞舞舞いをいをいをいを提供提供提供提供





資源資源資源資源ブロックブロックブロックブロック

機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロック

変換器変換器変換器変換器ブロックブロックブロックブロック


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入力入力入力入力出力出力出力出力

ブロックブロックブロックブロック特有特有特有特有ののののパラメータパラメータパラメータパラメータ• ゲインゲインゲインゲイン等等等等

標準標準標準標準ののののブロックブロックブロックブロックパラメータパラメータパラメータパラメータ• モードモードモードモード

•ステータスステータスステータスステータス

アルゴリズムアルゴリズムアルゴリズムアルゴリズム

例例例例: PID

機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックのののの構造構造構造構造

� 規格規格規格規格にににに沿沿沿沿ったったったったブロックブロックブロックブロック指向指向指向指向のののの考考考考ええええ方方方方

� 通信通信通信通信されるされるされるされる情報情報情報情報とととと分散配置分散配置分散配置分散配置されるされるされるされる機能機能機能機能のののの一貫一貫一貫一貫したしたしたした定義定義定義定義

� 異異異異なるなるなるなる製造者製造者製造者製造者からのからのからのからのフィールドフィールドフィールドフィールドデバイスデバイスデバイスデバイスでのでのでのでの、、、、統合統合統合統合されたされたされたされたシームレスシームレスシームレスシームレスなななな機能機能機能機能のののの分散分散分散分散とととと実行実行実行実行


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基本機能基本機能基本機能基本機能ブロックブロックブロックブロック

� Analog Input AI アナログアナログアナログアナログ入力入力入力入力

� Analog Output AO アナログアナログアナログアナログ出力出力出力出力

� Bias Gain BG バイアスバイアスバイアスバイアス／／／／ゲインゲインゲインゲイン設定器設定器設定器設定器

� Control Selector CS コントロールセレクタコントロールセレクタコントロールセレクタコントロールセレクタ

� Discrete Input DI ディスクリートディスクリートディスクリートディスクリート入力入力入力入力

� Discrete Output DO ディスクリートディスクリートディスクリートディスクリート出力出力出力出力

� Manual Loader ML マニュアルローダマニュアルローダマニュアルローダマニュアルローダ

� PID Control PID PID制御制御制御制御

� PD Control PD PD制御制御制御制御

� Ratio Control RA 比率制御比率制御比率制御比率制御


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機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックはははは:

� 基本的基本的基本的基本的なななな自動化機能自動化機能自動化機能自動化機能をををを含含含含むむむむ

� デバイスデバイスデバイスデバイスまたはまたはまたはまたはホストホストホストホストにににに存在存在存在存在

� 結合結合結合結合されてされてされてされて制御制御制御制御アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションをををを提供提供提供提供

HMI


H1フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス

PID-110

AO-110AI-110

それぞれのそれぞれのそれぞれのそれぞれのデバイスデバイスデバイスデバイスはははは

� １１１１つのつのつのつの資源資源資源資源ブロックブロックブロックブロック

� 入出力入出力入出力入出力にににに対対対対するそれぞれのするそれぞれのするそれぞれのするそれぞれの変換器変換器変換器変換器ブロックブロックブロックブロック

� 少少少少なくともなくともなくともなくとも１１１１つのつのつのつの機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックをををを持持持持つつつつFCFC

FTFT


21




場所場所場所場所にににに依存依存依存依存しないしないしないしない分散制御分散制御分散制御分散制御場所場所場所場所にににに依存依存依存依存しないしないしないしない分散制御分散制御分散制御分散制御

AI-110 PID-110 AO-110

FCFC

HMI



FTFT

IN OUT CAS_IN OUTOUT

BKCAL_IN BKCAL_OUT

PIDOUTSP

IN

SP


22



アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション例例例例

AO

オーバーライドオーバーライドオーバーライドオーバーライド制御制御制御制御

AI AI

PID PID

CS

AO

比率制御比率制御比率制御比率制御

AI

RA

AI

PID

カスケードカスケードカスケードカスケード制御制御制御制御

AO

AI

PID

AI

PID

スプリットスプリットスプリットスプリット・・・・レンジレンジレンジレンジ制御制御制御制御

AO AO

AI

BG BG

PID

AO

フィードバックフィードバックフィードバックフィードバック制御制御制御制御

AI AI

PID PD

AO AO

トラックトラックトラックトラック、、、、フィードフォワードフィードフォワードフィードフォワードフィードフォワード付制御付制御付制御付制御

AI

PIDAI

DI


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付加機能付加機能付加機能付加機能ブロックブロックブロックブロック

� Device Control DC デバイスコントローラデバイスコントローラデバイスコントローラデバイスコントローラ� Output Splitter OS 出力出力出力出力スプリッタスプリッタスプリッタスプリッタ� Setpoint Ramp Generator SPG 設定値設定値設定値設定値ランプランプランプランプ発生器発生器発生器発生器� Signal Characterizer SC 関数変換器関数変換器関数変換器関数変換器� Lead Lag LL 進進進進みみみみ遅遅遅遅れれれれ� Dead time DT むだむだむだむだ時間時間時間時間� Integrator IT 積算器積算器積算器積算器� Input Selector IS 入力選択器入力選択器入力選択器入力選択器� Arithmetic AR 演算演算演算演算� Timer TMR タイマタイマタイマタイマ� Analog Alarm AAL アナログアナログアナログアナログ警報器警報器警報器警報器

� Multiple Analog Input MAI 8チャンネルアナログチャンネルアナログチャンネルアナログチャンネルアナログ入力入力入力入力� Multiple Analog Output MAO 8チャンネルアナログチャンネルアナログチャンネルアナログチャンネルアナログ出力出力出力出力� Multiple Discrete Input MDI 8チャンネルディスクリートチャンネルディスクリートチャンネルディスクリートチャンネルディスクリート入力入力入力入力� Multiple Discrete Output MDO 8チャンネルディスクリートチャンネルディスクリートチャンネルディスクリートチャンネルディスクリート出力出力出力出力


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H1

� 31.25 Kbits/sでででで通信通信通信通信

� IEC標準標準標準標準 61158-2をををを実装実装実装実装

� 電線電線電線電線、、、、光光光光ファイバファイバファイバファイバ、、、、無線無線無線無線がががが利用可利用可利用可利用可

� 従来従来従来従来アナログアナログアナログアナログ計装用計装用計装用計装用ツイストペアツイストペアツイストペアツイストペアケーブルケーブルケーブルケーブルとととと互換性有互換性有互換性有互換性有りりりり

� バスバスバスバス給電給電給電給電デバイスデバイスデバイスデバイスををををサポートサポートサポートサポート

� 本質安全本質安全本質安全本質安全ををををサポートサポートサポートサポート






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配線媒体配線媒体配線媒体配線媒体


データデータデータデータはこのはこのはこのはこの間間間間をををを移動移動移動移動

制御制御制御制御、、、、トレンドトレンドトレンドトレンド、、、、アラームアラームアラームアラームのののの

データデータデータデータはここはここはここはここ

ここはここはここはここは通信線通信線通信線通信線でででで結結結結びますびますびますびます

通信通信通信通信スタックスタックスタックスタックはははは確実確実確実確実なななな

通信通信通信通信をををを保証保証保証保証しますしますしますします

フィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイスフィールドバスデバイス








センサセンサセンサセンサ、、、、制御器制御器制御器制御器、、、、ホストホストホストホストなどなどなどなど


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フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス配線配線配線配線

通常通常通常通常24v

DC電源電源電源電源

終端器終端器終端器終端器（（（（ターミネータターミネータターミネータターミネータ））））終端器終端器終端器終端器（（（（ターミネータターミネータターミネータターミネータ））））

フィールドバスケーブルフィールドバスケーブルフィールドバスケーブルフィールドバスケーブル

パワーパワーパワーパワーコンディコンディコンディコンディショナショナショナショナ

フィールドバスケーブルフィールドバスケーブルフィールドバスケーブルフィールドバスケーブル


27



フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバスのののの信号波形信号波形信号波形信号波形

電圧

電圧

電圧電圧

時間時間時間時間

電源電圧電源電圧電源電圧電源電圧

9 to 32 Volts

0.75 to 1.0 V p-p

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス信号信号信号信号


28



Type A

対対対対よりよりよりより線線線線((((各対毎各対毎各対毎各対毎シールドシールドシールドシールド))))

Type B

Type C

Type D

対対対対よりよりよりより線線線線((((一括一括一括一括シールドシールドシールドシールド))))

対対対対よりよりよりより線線線線((((シールドシールドシールドシールド無無無無しししし))))

平行線平行線平行線平行線((((一括一括一括一括シールドシールドシールドシールド))))

ケーブルケーブルケーブルケーブルのののの種類種類種類種類/フィールドバスセグメントフィールドバスセグメントフィールドバスセグメントフィールドバスセグメント長長長長

最大最大最大最大ケーブルケーブルケーブルケーブル長長長長 1900m

1200m

400m

200m

ケーブルジャケットケーブルジャケットケーブルジャケットケーブルジャケット

シールドシールドシールドシールドドレンワイヤドレンワイヤドレンワイヤドレンワイヤ

電源電源電源電源／／／／信号用信号用信号用信号用一対一対一対一対のののの心線心線心線心線

シールドシールドシールドシールド（（（（90%以上以上以上以上のののの

範囲範囲範囲範囲ををををカバーカバーカバーカバー要要要要））））


29



制御室等制御室等制御室等制御室等へへへへ

シングルシングルシングルシングル、、、、またはまたはまたはまたはマルチマルチマルチマルチののののツイストツイストツイストツイストペアーケーブルペアーケーブルペアーケーブルペアーケーブル（（（（シールドシールドシールドシールド付付付付））））

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス終端器終端器終端器終端器

端子箱内部端子箱内部端子箱内部端子箱内部

フィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイス

ツイストペアーツイストペアーツイストペアーツイストペアーケーブルケーブルケーブルケーブル(シールドシールドシールドシールド付付付付)

シールドシールドシールドシールドはははは非表示非表示非表示非表示

端子箱内端子箱内端子箱内端子箱内のののの配線図配線図配線図配線図


30



デバイスデバイスデバイスデバイスのののの配線配線配線配線

T T

配線配線配線配線のののの長長長長さはさはさはさは総延長総延長総延長総延長だけでなくだけでなくだけでなくだけでなく

トランクトランクトランクトランクととととスパースパースパースパーもももも考慮考慮考慮考慮するするするする．．．．

電源電源電源電源はははは非表示非表示非表示非表示

= ターミネータターミネータターミネータターミネータT

HMI 端子箱端子箱端子箱端子箱

スパースパースパースパー（（（（支線支線支線支線））））

トランクトランクトランクトランク（（（（幹線幹線幹線幹線））））

※ホストも1デバイスに数える


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� ユーザユーザユーザユーザ層層層層とととと物理層間物理層間物理層間物理層間でのでのでのでの通信通信通信通信のののの符号化符号化符号化符号化とととと復号化復号化復号化復号化

� スケジュールスケジュールスケジュールスケジュールされたされたされたされたメッセージメッセージメッセージメッセージ送信送信送信送信をををを保証保証保証保証

� 効率的効率的効率的効率的でででで確実確実確実確実ななななメッセージメッセージメッセージメッセージ送信送信送信送信をををを維持維持維持維持

� 発行者発行者発行者発行者-引用者型引用者型引用者型引用者型をををを含含含含むむむむ、、、、データデータデータデータ

送信送信送信送信のののの方法方法方法方法をををを提供提供提供提供物理層物理層物理層物理層





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スケジューリングスケジューリングスケジューリングスケジューリング

� 機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックのののの実行実行実行実行とととと通信通信通信通信ははははスケジューリングスケジューリングスケジューリングスケジューリングされるされるされるされる

� 制御制御制御制御はははは真真真真にににに“電線上電線上電線上電線上にににに”分散分散分散分散されるされるされるされる

� FFのののの特徴特徴特徴特徴 –単単単単なるなるなるなるバスバスバスバスではなくではなくではなくではなく、、、、システムシステムシステムシステム

� FFははははバックアップスケジュールバックアップスケジュールバックアップスケジュールバックアップスケジュールのののの提供提供提供提供もももも可能可能可能可能

LAS：：：：Link Active Scheduler


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フィールドバスネットワークフィールドバスネットワークフィールドバスネットワークフィールドバスネットワーク

Basic


LM Basic BasicLM

LAS

LM: リンクマスターデバイスリンクマスターデバイスリンクマスターデバイスリンクマスターデバイスBasic:ベーシックデバイスベーシックデバイスベーシックデバイスベーシックデバイスLAS: リンクアクティブスケジューラリンクアクティブスケジューラリンクアクティブスケジューラリンクアクティブスケジューラ

LAS

LASのののの移動移動移動移動はははは自動的自動的自動的自動的


34



周期的通信周期的通信周期的通信周期的通信


LAS

データ要求（周期的）

発行者（Publisher）

データデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータ

引用者（Subscriber）

引用者（Subscriber）


35



非周期的通信非周期的通信非周期的通信非周期的通信


LAS

パストークン

データデータデータデータデータデータデータデータ


36



非周期通信非周期通信非周期通信非周期通信

アラームアラームアラームアラーム/イベントイベントイベントイベント保守保守保守保守/診断情報診断情報診断情報診断情報プログラムプログラムプログラムプログラムのののの呼呼呼呼びびびび出出出出しししし許可許可許可許可/インターロックインターロックインターロックインターロック表示情報表示情報表示情報表示情報トレンドトレンドトレンドトレンド情報情報情報情報コンフィギュレーションコンフィギュレーションコンフィギュレーションコンフィギュレーション情報情報情報情報

機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックのののの実行実行実行実行

周期通信周期通信周期通信周期通信

非周期通信非周期通信非周期通信非周期通信

機能機能機能機能ブロックブロックブロックブロックののののスケジューリングスケジューリングスケジューリングスケジューリング

AI

PID

AO

周期通信周期通信周期通信周期通信

ループループループループのののの実行周期実行周期実行周期実行周期（（（（マクロサイクルマクロサイクルマクロサイクルマクロサイクル））））

PID AOAI


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相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性（（（（Interoperability））））あるあるあるある製造業者製造業者製造業者製造業者ののののフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスとととと、、、、別別別別のののの製造業者製造業者製造業者製造業者ののののフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスフィールドデバイスややややシステムシステムシステムシステムとをとをとをとを、、、、機能機能機能機能をををを損損損損なうことなしになうことなしになうことなしになうことなしに組組組組みみみみ合合合合わせてわせてわせてわせて使用使用使用使用できるできるできるできる能力能力能力能力のことのことのことのこと

相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性によりによりによりにより

� アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションにににに適切適切適切適切ななななデバイスデバイスデバイスデバイスをををを自由自由自由自由にににに選択選択選択選択できるできるできるできる

� 新新新新しいしいしいしい有用有用有用有用なななな特徴特徴特徴特徴をををを製造業者製造業者製造業者製造業者がががが追加追加追加追加することができるすることができるすることができるすることができる

� 独自独自独自独自ののののプロトコルプロトコルプロトコルプロトコル、、、、カスタムソフトウェアカスタムソフトウェアカスタムソフトウェアカスタムソフトウェア・・・・ドライバドライバドライバドライバをををを排除排除排除排除するするするする→→→→よってよってよってよって煩煩煩煩わしいわしいわしいわしい更新作業更新作業更新作業更新作業からからからから解放解放解放解放されるされるされるされる

互換性互換性互換性互換性（（（（Interchangeability））））通信通信通信通信からからからから見見見見てててて、、、、同一分類同一分類同一分類同一分類のののの機器機器機器機器（（（（例例例例：：：：流量測定用差圧伝送器流量測定用差圧伝送器流量測定用差圧伝送器流量測定用差圧伝送器））））はははは同一同一同一同一のののの機能機能機能機能・・・・性能性能性能性能をををを備備備備ええええ，，，，メーカメーカメーカメーカがががが異異異異なってもなってもなってもなっても入入入入れれれれ替替替替えがえがえがえが可可可可能能能能であることであることであることであること

相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性


38



相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性のののの確保確保確保確保

� 通信通信通信通信プロトコルプロトコルプロトコルプロトコル（（（（物理層物理層物理層物理層とととと通信通信通信通信スタックスタックスタックスタック））））をををを標準標準標準標準化化化化

� 機器機器機器機器のののの機能機能機能機能をををを実現実現実現実現するするするする基本方式基本方式基本方式基本方式をををを統一統一統一統一（（（（ユーザユーザユーザユーザ層層層層））））

� 相互運用性検証試験相互運用性検証試験相互運用性検証試験相互運用性検証試験システムシステムシステムシステムをををを提供提供提供提供

� メーカメーカメーカメーカ独自独自独自独自のののの機能機能機能機能をををを記述記述記述記述，，，，解釈解釈解釈解釈するするするする方法方法方法方法のののの統一統一統一統一（（（（デバイスデバイスデバイスデバイス記述記述記述記述））））


39



適合性試験適合性試験適合性試験適合性試験

� 通信通信通信通信スタックスタックスタックスタックのののの適合性試験適合性試験適合性試験適合性試験ではではではでは、、、、協会協会協会協会プロトコルプロトコルプロトコルプロトコル仕様仕様仕様仕様をををを遵守遵守遵守遵守しているしているしているしていることをことをことをことを確認確認確認確認

� 適合性試験適合性試験適合性試験適合性試験はははは、、、、ドイツドイツドイツドイツのののの独立試験独立試験独立試験独立試験機関機関機関機関であるであるであるであるフラウンフォーファフラウンフォーファフラウンフォーファフラウンフォーファ研究研究研究研究所所所所でのみでのみでのみでのみ実施実施実施実施

� 被試験被試験被試験被試験スタックスタックスタックスタックのののの試験結果試験結果試験結果試験結果はははは、、、、検証検証検証検証のためにのためにのためにのために、、、、既知既知既知既知のののの正正正正しいしいしいしいスタックスタックスタックスタックかかかからなるらなるらなるらなるシステムシステムシステムシステムのののの試験結果試験結果試験結果試験結果とととと比較比較比較比較さささされるれるれるれる






40



相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験

� 異異異異なるなるなるなる製造業者製造業者製造業者製造業者ののののデバイスデバイスデバイスデバイスがががが機能機能機能機能をををを損損損損なうことなしになうことなしになうことなしになうことなしに交信交信交信交信できることをできることをできることをできることを保証保証保証保証するするするする

� テキサステキサステキサステキサス州州州州オースティンオースティンオースティンオースティン市市市市ののののフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス協会協会協会協会にてにてにてにて実施実施実施実施

� デバイスデバイスデバイスデバイス動作動作動作動作ががががフィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス協会協会協会協会仕様仕様仕様仕様をををを遵守遵守遵守遵守しているかをしているかをしているかをしているかを試験試験試験試験






41



試験試験試験試験とととと登録登録登録登録ののののメリットメリットメリットメリット

� 全全全全てのてのてのてのデバイスデバイスデバイスデバイスはははは、、、、協会協会協会協会にににに登録登録登録登録するするするするためにためにためにために相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験にににに合格合格合格合格するするするする必要必要必要必要があるがあるがあるがある

� 異異異異なるなるなるなる製造業者製造業者製造業者製造業者ののののデバイスデバイスデバイスデバイスもももも、、、、共通共通共通共通にににに一式一式一式一式のののの試験試験試験試験をををを受受受受けていることをけていることをけていることをけていることをユーザユーザユーザユーザにににに保証保証保証保証するするするする

� 相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性をををを保証保証保証保証

登録登録登録登録デバイスデバイスデバイスデバイスにはにはにはには、、、、フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス協会協会協会協会によるによるによるによる登録登録登録登録ののののマークマークマークマークがががが表示表示表示表示されるされるされるされる

フィールドバスフィールドバスフィールドバスフィールドバス協会協会協会協会はははは、、、、 www.fieldbus.org上上上上のののの製品製品製品製品ページページページページにににに登録登録登録登録デバデバデバデバイスイスイスイスののののリストリストリストリストをををを掲載掲載掲載掲載しているしているしているしている


42



相互運用性相互運用性相互運用性相互運用性をををを支支支支えるえるえるえる技術技術技術技術

運転制御操作・監視

通信

エンジニアリング

通信

機器管理

通信

機能ブロック

通信

センサー

機能ブロック

通信

アクチュエータ

プロセス

スタックスタックスタックスタック適合試験適合試験適合試験適合試験通信通信通信通信プロファイルプロファイルプロファイルプロファイル物理層試験物理層試験物理層試験物理層試験

A

AB 相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験相互運用性試験

B

B C

C デバイスデバイスデバイスデバイス記述記述記述記述（（（（DD））））

D

D 機能定義機能定義機能定義機能定義ファイルファイルファイルファイル（（（（CF））））

E

E ホストサポートホストサポートホストサポートホストサポート試験試験試験試験（（（（HIST））））


アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション

フィールドフィールドフィールドフィールド機器機器機器機器

F ホストホストホストホスト登録登録登録登録

F


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動作確認用動作確認用動作確認用動作確認用デモシステムデモシステムデモシステムデモシステム


ソリッドステートコンタクタ

IN

OUT

電球電球電球電球 100 VAC

横河横河横河横河温度温度温度温度伝送器伝送器伝送器伝送器

0-5 Vパルスパルスパルスパルス信号信号信号信号（（（（10Hz ））））

0-100 V入力電圧変化入力電圧変化入力電圧変化入力電圧変化

NI-FBUS

Configurator

パルス変換器

IN

OUT

100V

AC

4-20 mA電流信号電流信号電流信号電流信号

Smar

FF/電流電流電流電流

変換器変換器変換器変換器

パワーパワーパワーパワー

コンディショナコンディショナコンディショナコンディショナDC電源

IFカード


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動作確認用動作確認用動作確認用動作確認用デモシステムデモシステムデモシステムデモシステム

AI-110 PID-110 AO-110

横河横河横河横河温度発信器温度発信器温度発信器温度発信器

Smar

FF／／／／電流変換器電流変換器電流変換器電流変換器Smar

FF／／／／電流変換器電流変換器電流変換器電流変換器

� FF／／／／電流変換器電流変換器電流変換器電流変換器のののの電流出力電流出力電流出力電流出力（（（（4-20 mA））））ををををデューティーパルスデューティーパルスデューティーパルスデューティーパルス出力出力出力出力にににに変換変換変換変換

� さらにさらにさらにさらにソリッドステートコンタクタソリッドステートコンタクタソリッドステートコンタクタソリッドステートコンタクタでででで電圧出力電圧出力電圧出力電圧出力（（（（0-100 V））））にににに操作操作操作操作

� 電球電球電球電球へのへのへのへの入力電圧入力電圧入力電圧入力電圧でででで熱量操作熱量操作熱量操作熱量操作

・・・・・・・・・・・・温度制御温度制御温度制御温度制御ループループループループのののの構築構築構築構築

温度温度温度温度

電流電流電流電流

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