FN310 フィールド無線用マルチプロトコルモジュール

フィールド無線用マルチプロトコルモジュールは、「フィールド無線用通信モジュール FN110」と組み合わせることで、無線フィールド機器として動作します。本製品と接続したフィールド機器のセンサデータをフィールド無線ネットワークに送信します。「フィールド無線用通信モジュール FN110」の仕様を参照ください。

概要

プロトコル変換機能:

有線通信プロトコルをISA100 Wireless プロトコルに変換し、無線ネットワークへ送信することができます。ISA100 Wireless はプロセスオートメーションに適した工業用無線ネットワークの国際標準規格です。

マルチプロトコル対応:

HART 通信(プロセス通信コード J)もしくは Modbus通信(プロセス通信コード M)の有線通信プロトコルを選択できます。プラント操業においてお客様が必要な様々な有線のフィールド機器を無線化することが可能です。

バッテリー駆動による設置の柔軟性:

本製品は内蔵したバッテリーで、接続されたフィールド機器への給電が可能です。配線コストなどの問題で、これまで設置できなかった場所にフィールド機器が設置できます。

小型・軽量のLCD 付き筐体を実現:

大幅な小型化と軽量化を実現した筐体に、通信状態やプロセスデータを表示するLCD デジタル指示計を搭載しています。
プロセス通信コード J:HART 通信(HART 7)                                
プロセス通信コード M:デジタル通信(RS485 Modbus プロトコル)

詳細仕様につきましては、一般仕様書をご参照ください。

電源仕様 バッテリー駆動 本製品は、塩化チオニルリチウム電池 D サイズ2本を使用したバッテリーパックで駆動します。
定格電圧:7.2 V
定格容量:19 Ah
バッテリーケース付属(電池は別売り)
性能仕様 更新周期 [プロセス通信コード J の場合]
 5 ~ 3600 秒
[プロセス通信コード Mの場合]
 8 ~ 3600 秒
電池特性 [プロセス通信コード J の場合]
1対1接続の場合は以下の条件において一般的に4年間(BootStrapTime *1*210 秒)あるいは1 年間(BootStrapTime *1*2 60 秒)動作します。*3
デバイス割付け:IO モード
更新周期:10 分
周囲温度:23℃± 2℃
内蔵指示計表示:OFF
*1: BootStrapTime はHART 機器に電源を提供してから、信頼できるデータの取得が可能となるまでの時間です。
*2: BootStrapTime については、接続するHART 機器の製造元にお問い合わせください。
*3: 電池寿命は振動などの環境条件および接続するHART 機器により変わります。
4-20mAループ接続の場合は以下の条件において一般的に8年間(更新周期10秒)あるいは5年間(更新周期5秒)動作します。*1
  • デバイス割付け:IO モード
  • 周囲温度:23℃± 2℃
  • 内蔵指示計表示:OFF
*1:   電池寿命は振動などの環境条件により変わります。
[プロセス通信コード M の場合]
以下の条件において一般的に 8 年間動作します。*1
デバイス割付け:IO モード
更新周期:10 分
周囲温度:23℃± 2℃
内蔵指示計表示:OFF
*1:   電池寿命は振動などの環境条件および接続するModbus 機器によって変わります。
機能仕様 入力信号 [プロセス通信コード J の場合]
本製品はHART マスタとして動作し、プライマリ,セカンダリの通信設定が可能です。接続するHART機器間は以下の通信仕様です。
プロトコルバージョン:HART 7 *
接続モード:マルチドロップモード(1対1接続の場合4mA固定)
ポイントツーポイントモード(4-20mAループ接続の場合) 
入力点数:1 点
接続ケーブル: シールド付きAWG14 ~ 22 (最大20 m)
*: HART プロトコルはそれ以前のバージョンと下位互換性が確保されています。
[プロセス通信コード M の場合]
通信方式:半二重通信(RS485 準拠)
通信プロトコル:Modbus RTU
通信速度:9600bps
入力点数:1 点
接続ケーブル: シールド付き AWG14 ~ 24 (最大 20 m)
電源供給 FN110 への電源供給
供給電圧: 3.5 V
供給電流: 50 mA
[プロセス通信コード J の場合]
HART 機器への電源供給 *1*2*3
供給可能電圧: 最大 18 V(定常動作の場合)
供給可能電流: 最大 12 mA(定常動作の場合)
*1:   HART 機器は 4 mA 電流固定モードで動作させます。
*2:   ご使用の前に,接続する HART 機器の最小動作電圧が 16.5 V 以下(負荷抵抗 0 Ωの場合)を満足することを確認してください。
*3:  VOUT端子を使用する場合のみ電源供給します。
[プロセス通信コード M の場合]
Modbus 機器への電源供給
供給電圧:3.5 V供給電流:10 mA
設置環境 周囲温度 動作時:-40 ~ 85℃(高度 3000 m 以下)
           -30 ~ 80℃(内蔵指示計可視範囲)
適合規格 CE マーキング EMC 適合規格: EN61326-1 Class A Table 2,EN55011 Class A
一般安全適合規格: EN61010-1(Indoor/Outdoor use)
CSA 一般安全規格 CAN/CSA-C22.2 No.61010-1, CAN/CSA-C22.2 No.94.1, CAN/CSA-C22.2 No.94.2, IEC 60529
※ プロセス通信コードJ のTIIS 防爆形に対するCSA一般安全適合は申請中です。
保護等級 IP66,IP67,Type 4X
防水、防塵性能はコネクタが嵌合した状態で機能します。
防爆構造 TIIS 本質安全防爆
FM(米国,カナダ),ATEX,IECEx 本質安全防爆形
形状・材質 質量 500 g(取付ブラケット、クランプ、バッテリーなし)

関連製品 pH/ORP SENCOM®検出器 FU20F 

概要:

広範なプラント内に亘る排水の pH/ORP を無線で監視

産業プラントの維持・管理の上で、排水の pH/ORP 監視は、法規制上の義務であり、環境保全のためにも避けては通れない問題です。
徹底した監視の目が行き届かず、万が一、外部に有害物質が漏出すれば、操業停止の法的措置を取らなければならないだけでなく、企業のブランドイメージの失墜、ときとして公害被害者への損害賠償責任にまで発展する可能性があります。
このような事態を防ぐために、現場ではパトロールスタッフによる排水の測定が行われている場合がほとんどです。しかし、測定点への立ち入りが困難な場所や遠隔地の場合が多く、さらに指示値の誤記などのヒューマンエラーの可能性もあります。
横河電機の「プラントワイドフィールド無線」による、pH/ORP 監視のソリューションを活用すれば、各ポイントの正確なデータを無人で計測し、一元管理ができます。

「プラントワイドフィールド無線」とは?

工業用国際標準無線規格 ISA100 Wireless(IEC62734)を採用し、工業用途の無線通信で求められる信頼性と実時間性を確保した無線システムです。2 つのアクセスポイントと同時に通信する冗長化通信「Duocast」方式を用いて、通信経路やアクセスポイントに障害が発生しても通信が途絶えません。更に拡張性にも優れ、アクセスポイントと上位システムの接続に、イーサネットのほか、無線 LAN、光イーサネットなどさまざまなインターフェースが使用でき、構成変更に柔軟で大規模な無線ネットワークを構築することができます。

お客さまのメリット

測定点から電源なしで直接データを送信
測定する pH/ORP 計の最小単位は、pH/ORP SENCOM®検出器シリーズと、フィールド無線用マルチプロトコルモジュール FN310、フィールド無線用通信モジュール FN110 のみです。無線通信により、直接アクセスポイントにデータを送ることが可能です。また、電池で駆動するため電源も不要です。さらに、電池寿命は最長 10 年(条件依存)なので、メンテナンスもほとんど必要ありません。人のなかなか立ち入れない排水溝や遠隔地の排水口でも容易に、かつ正確に測定することが可能です。

最長 2km 先から、最大 500 カ所をカバー
通信距離は最長 500mです。中継器を設置すれば、管理室から最長 2km 離れた場所でも監視することが可能です。測定点は最大500 カ所まで設置でき、拡張性にも優れています。大規模なプラントでも、排水まわりを一元管理することが可能です。

導入も低コスト。しかも工期は最短 1日
有線の場合、ネットワークを構築するケーブルや、それを設置する設備などが必要で、そのための経費や工期もかかります。しかし、無線通信では、測定点や中継点などに、機器を設置するだけなので低コストが実現します。また、工事も最短 1 日で完了するので、素早くシステムを導入することができます。

お客さまのメリット イメージ

 

さらなるニーズに応える YOKOGAWA のソリューション

集められたデータは上位システムに集約され、現場のニーズに応じたカスタマイズで、管理画面やレポートとしてアウトプット可能です。
無線フィールド機器もさまざまなラインナップをご用意しています。より冗長性の高いシステムをお求めの場合は、2 つ検出器を接続できるモジュール型 2 線式液分析計 FLXA21 をお勧めします。また、工場内に簡易計装用の記録計(無線モデル)GX20W を置くと、配線作業なしに、直接フィールド無線機器からのデータを遠隔監視できます。お客様のご要望に応じて、最適なソリューションを提供いたします。

業種:
概要:

The greatest advantage of native wireless field instrument and actuator devices is their lack of cables for data transmission or power. Eliminating these tethers also eliminates their associated costs in time and money for installation and ongoing maintenance. Companies have adopted the ISA100 wireless standard for a variety of reasons, but the most critical is its ability to support reliable communication in process manufacturing environments. ISA100.11a (IEC 62734) was designed through cooperation among device and system vendors working with process automation end users to create a platform able to satisfy all involved. Figure 1 illustrates a typical device-level network topology using ISA100.11a wireless instruments.

Figure 1. The ISA100.11a network exists at the device level, supporting communications between field instruments and actuators.

Wireless field devices provide many possibilities for operational cost reductions along with improved performance and facility management. But in many existing plants, most field devices are already installed on wired networks, which often are not capable of providing all the information available from HART-compliant smart devices. Wireless can be used with new devices, but it can also extend the communication capabilities of existing instrumentation, realizing their diagnostic and other extended capabilities.

The User Case for Wireless Adapters

Unless there is something seriously wrong with existing wired networks, no end user is going to rip out and replace working wired devices in a process plant. However, when new devices are added, the plant may decide not to extend the wired networks. New field instruments and actuators may be available as self-contained wireless devices, or they may only be made in a conventional wired version. Those of the latter category will need to be configured to communicate with a wireless network by adding a wireless adapter.

A wireless adapter can function in two modes. First, it can add complete wireless communication capability to a conventional wired instrument. All the data from the device can be sent via the wireless network without the need for any data cables.

Second, it can extend the communication capability of an existing wired device. Many wired device-level networks are not capable of communicating any information beyond the most basic analog signal representing the measured process variable. Smart devices installed on such a network cannot send the additional information they generate, stranding it at the source. Adding a wireless adapter allows it to send the additional information using the wireless network, while continuing to use the wired network for the transmission of the process variable.

When an adapter is added to a conventional wired device, there are multiple powering options. The adapter can be outfitted with its own internal power supply and function independently. If the instrument needs power, the adapter can support it, eliminating the need for power cables.

Features of the Wireless Adapter

The Field Wireless Multi-Protocol Module is designed to work with HART-compliant field devices and provides a range of basic communication and operational functions:

  • Converts HART data into a format suitable to send via an ISA100.11a network,
  • Sends HART commands for configuration and troubleshooting,
  • Provides its own internal power for data transmission, and
  • Provides power for a device needing an external source.

Figure 2 shows an example of how to use the Field Wireless Multi-Protocol Module with HART-compliant devices. This adapter has all the necessary ISA100 communication functions built in and only requires connection to the field device.

Figure 2. The Field Wireless Multi-Protocol Module can be connected to a HART-compliant device. The module mounts separately, allowing it to be positioned for most effective wireless propagation regardless of where teh instrument is located.

Typical Wireless Adapter Applications

There are many ways in which the Field Wireless Multi-Protocol Module can be used in a process plant, but most applications fall into one of these categories:

Realizing full functionality of existing devices while saving on cabling costs, installation hassles, and future maintenance.

Most plants have large numbers of HART-compliant devices installed to monitor and control all manner of process variables (Figure 3). Most of these are connected via wired device-level networks. The Field Wireless Multi-Protocol Module converts these into ISA100.11a-compliant wireless devices without any modifications. If a plant or process unit requires renovation, the plant can decide to repair and maintain the wired network, or simply eliminate parts of it. If it costs $100 per meter of cable installation in explosion-proof zones, replacing just 100 meters of cabling with wireless means saving $10,000 in site work. In the case of a major plant upgrade, where sensing points are being removed or where aging cables must be replaced, wireless adapters allow the use of existing HART-compliant devices without cable reinstallation and maintenance.

Figure 3. Any HART-compliant field device can be mated with the Field Wireless Multi-Protocol Module.

Extending wireless communication to conventional devices.

Companies embracing wireless field devices and networks may be constrained by the limited selection of native wireless devices available today. While the range of choices is growing, some types of devices, particularly those with high power consumption, are only available in conventional wired configurations. In such cases, the Field Wireless Multi-Protocol Module can convert any wired HART-compliant instrument or actuator from any vendor to wireless.

Gathering and sharing data from smart devices. 

While the process variables from HART-compliant devices in an existing plant are sent to the plant’s automation system through the field device network, other information, such as device condition information and other diagnostic capabilities, can be of great value to the maintenance department. It can collect and manage such data, and use it when analyzing maintenance schedules, maintenance records, repair parts usage, and so on. If the existing wired field-device network cannot extract that information and collect it for sharing interdepartmentally, those gains cannot be realized. Upgrading the network can be a complex and costly undertaking, but the information can be sent via the wireless adapter. Adding a Field Wireless Multi-Protocol Module allows maintenance department to capture HART commands and diagnostic information from the 4-20 mA line with little change to the installation. The adapter can work with two-wire and four-wire device types. In case of four-wire devices, an external power source can be connected to the device, making it easy to support devices with high power usage.

Deploy HART-compliant devices in remote areas where no data or power cables are available.

The Field Wireless Multi-Protocol Module can extend power to an external device, which makes it simpler to deploy HART-compliant devices in locations where wired field-device networks don’t reach and where no power may be available. Under favorable conditions, the adapter can cover a distance up to 500 m in any direction, and more than 1 km if routers are used. For example, combining a HART-level instrument with a Field Wireless Multi-Protocol Module provides a means to measure the water level of rivers and reservoirs (Figure 4). And since the adapter weighs less than 1 kg including its batteries, it and its connected HART-compliant device can be moved easily, enabling flexible measurement point changes.

Extend wireless network range by acting as a router.

In situations where distances between wireless field devices are very long or where large metallic structures create barriers to effective wireless signal propagation, a Field Wireless Multi-Protocol Module can be used as a router to relay communication to and from other wireless field devices (Figure 4). Another ISA100.11a native wireless instrument can serve the same function, however in many situations it may be easier to use an adapter as a dedicated router since it is light and compact. It can also be located strategically to fill out the network most effectively.

Figure 4. The geographical coverage of a network can be extended by adding routers to relay signals and reinforce weak sections of the mesh. Routers can be located wherever they can do the most for the network, separate of any specific instrument.

Conclusion

The Field Wireless Multi-Protocol Module is designed to convert existing wired HART-compliant instruments and valve actuators into wireless devices. It provides flexibility to add new devices in existing plants using wireless field-device data networks, reducing cabling installation and maintenance costs. It also expands the types of wireless sensors available and simplifies device installations. Many plant operators find the wireless adapter to be a useful device able to help existing plants enjoy the benefit of wireless sensing.

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