YTMX580 多点温度伝送器

YTMX580多点温度伝送器は、最大8 点の温度をIEC 規格の熱電対 (Type K,E,J など8 種類) あるいはIEC 規格の測温抵抗体 (Pt100 など3 種類) の信号として入力し、測定値に対応した値を無線信号に変換して伝送します。また、直流電圧、抵抗、および4 ~20mADC の信号入力もできます。

  • 簡単設置のフィールド無線
    • 面倒な配線を減らし、導入コストを削減
    • 既存の巡回監視点の、オンライン化が容易
  • 国際無線通信規格ISA100.11a*1
    • 高度な暗号化処理で通信セキュリティを確保
    • 様々なメーカーの伝送器を混在可能なマルチベンダー通信
  • 8ch高信頼高速多点測定
    • 8chユニバーサル入力で、多点測定アプリケーションに最適
    • 最速1秒/3ch、2秒/8ch周期の高い測定・通信パフォーマンス
    • 動作周囲温度-40~85°C*1 、保護等級IP66/IP67 & NEMA 4Xの優れた耐環境性能
  • 防爆
    • FM, CSA: 本質安全防爆、non-incendive 防爆(Class I)
    • ATEX, IECEx: 本質安全防爆
    • TIIS: 本質安全防爆
  • 保守性を重視したバッテリー設計
    • 更新周期60秒で一般的に6年のバッテリー寿命
    • 防爆区域でもバッテリーパック交換が可能
  • プラントワイドフィールド無線対応
    • 冗長化
    • 4hops
    • リモートアンテナ+延長ケーブル

*1    国際計測制御学会(ISA: International Society of Automation)のインダストリアル・オートメーション用無線通信規格
*2    TIIS: -20 ~ 60 °C
  FM, CSA, ATEX, IECEx: -50 ~ 70 °C

詳細仕様につきましては、一般仕様書をご参照ください。

無線仕様 通信プロトコル ISA100.11a(IEEE802.15.4)に適合
周波数帯域 2400 - 2483.5 MHz
通信速度 250 kbps
出力電力 最大 11.6 dBm(固定)
無線セキュリティ AES 128 bit 暗号化
アンテナ +2 dBi 無指向性アンテナ
但し、アンテナ着脱式モデル(アンテナ仕様:リモートアンテナモデル)を選択いただくことで、アンテナ延長ケーブルがお使いいただけます。
性能仕様 精度 GS04R01B01-01JAを参照ください。
電池特性 次の条件において一般的に6年間動作*1:更新周期60秒,機能役割 IO機能のみ,周囲温度23°C±2°C,LED表示OFF
機能仕様 入力点数 8点
入力信号 熱電対: B,E,J,K,N,R,S,T (IEC584)
測温抵抗体: Pt100,Pt200,Pt500(IEC751) 2/3/4線式
直流電圧*2: mV (-10~100mV),V (-0.01~1V)
抵抗: 抵抗体 2/3/4線式(0~2000Ω)
電流*2: mA (4~20mA, 外部シャント抵抗付加)
更新周期 1秒~60分の範囲で設定, ただし, 4ch以上のときは最速2秒
電源 バッテリ /24VDC駆動 で選択
バッテリ :
塩化チオニルリチウム電池 (サイズ D×2本)
24VDC駆動*2
使用電源電圧範囲:10.5 ~ 26.4 VDC
消費電力:最大1.2 W
保護等級 IP66/IP67,NEMA Type 4X
動作周囲温度 -40 ~ 85°C
認証等 防爆 TIIS,FM,CSA,ATEX,IECEx: 本質安全防爆
FM,CSA:Nonincendive 防爆
EMC EN61326-1 Class A Table 2(産業用途),EN61326-2-3
無線 R&TTE,FCC,IC,電波法(技術基準適合)

*1    電池寿命は周囲温度、振動などの環境条件により異なります。
*2    防爆の適用外となります。

システム構成例

多点温度伝送器:アプリケーション例

概要:

測定点が頻繁に移動する貯炭場の温度測定を無線通信により常時観測

貯炭場で重要なリスク管理の一つに、石炭の自然発火による火災防止があります。一般的に貯炭場は、風を遮るものがない、広大な敷地に設置されます。そのため、空気の混入による自然発火のリスクに常にさらされています。
多くの場合、自営の消防チームによる災害対策が立てられていますが、あくまでもそれは対処療法です。対応が後手に回り、大災害を引き起こし、企業に存続不可能なほどのダメージを与える事態も起こりかねません。
火災の予防対策として、技術者によるパトロールを定期的に実施している企業も数多くあります。しかし、貯炭場での温度の計測は危険が伴います。また、広大な敷地をカバーするにあたって、大きな労力も必要となります。
横河電機の「プラントワイドフィールド無線」による、温度検知のソリューションを活用すれば、広大な貯炭場の任意のポイントから、安全かつタイムリーに温度情報を収集し、火災予防に役立てることができます。

 

「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

最長2km先から、最大500カ所をカバー

長さ約2mのポータビリティ熱電対を測定点に設置しました。そこに無線通信する温度伝送器YTA510を組み合わせることで、最も発火しやすい石炭山の表面から中2mの部分の温度情報を無線通信で伝送できます。また、無線なので貯炭場の形状変化にも容易に対応できます。通信距離は最長500mで、最大500カ所のポイントをカバーします。中継器を設置すれば、管理室から最長2km離れた貯炭場でも監視することも可能で、有線では現実的ではないスケールの定時定点観測を実現します。

安全で効率的な監視を実現。コストダウンも望める

無人による温度測定が可能となるため、危険が伴う貯炭場の温度測定業務から、技術者を解放できます。また、伝送器は電池駆動(電池寿命10年/条件依存)のため、メンテナンスもほとんど必要ありません。広範な貯炭場を隈なく調査する時間と労力を削減できる
ため、大幅なコストダウンも望めます。

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。

測定点が頻繁に移動する貯炭場の温度測定を無線通信により常時観測

 

さらなるニーズに応える YOKOGAWA のソリューション

無線フィールド機器はさまざまなラインナップをご用意しています。温度伝送器であるYTA510には、2点入力のモデルもあるほか、8点まで1台で対応する多点温度伝送器 YTMX580もあります。また、横河電機のソリューションによって、小規模システムから大規模システムまで、多様な上位システムに接続できます。

アプリケーションノート
概要:

要件

お客様は、加熱/冷却装置の温度を測定することによって製鉄の効率を向上させる必要がありました。これまでのシステムでは、補償導線を定期的に取換える必要がありました。

要件

 

利点

測定精度の向上によって製品の品質が改善します。補償導線の交換作業が減ります。

 

課題

厳しい環境

  • 高温
  • 強力な電気ノイズ

 

ソリューション

ワイヤレス多点温度伝送器が導入されました。柔軟性に優れ高信頼な無線通信が可能な当社のプラントワイド・フィールド無線システムが選ばれました。

 

機器リスト

YFGW410×2
YFGW510×3
YTMX580×20
高利得アンテナ(6 dBi)
リモートアンテナケーブル(3m)

 

まとめ

温度測定の精度が向上しため、製品品質が改善しました。ワイヤレス温度測定機器は、長い補償導線を用いる有線機器と比べて、電気ノイズの影響をあまり受けません。補償導線を交換する作業とその費用が大幅に減りました。8チャンネルの多点温度伝送器YTMX580によって、費用効率に優れたシステム構成が可能になりました。

多点温度伝送器YTMX580

業種:
アプリケーションノート
概要:

概要

誘導炉は、金属素材内で大電流を生じさせこの金属を溶かします。電流は、炉内の3つの電極で誘導されます。炉の動作は自動化されており、金属素材が溶けると電極は外され溶融した金属がるつぼに注がれます。その後、金属は製造ラインに送られインゴットに鋳造されます。作業環境はきわめて厳しく、有線インフラの維持にはかなりの費用を要し、また充分な信頼性も得られません。炉を制御するには、炉内・炉周辺の合計20箇所で測定を行う必要があります。40,000A(300V)の回路短絡により発生した高調波電界効果が重大な干渉を引起こします。

概要

 

利点

  • 測定品質が向上します。
  • ケーブルが頻繁に破断することがなくなり、信頼性が向上します。
  • 保全作業と炉内清浄化作業が減ります。
  • 稼働時間が4倍に増えます。
  • バッチごとの炉の交換をより柔軟に行うことができます。
  • 高圧の電気による干渉から保護されます。

 

ソリューション

3台のYTMX580が、各誘導炉の上部、中央、および下部に据付けられました(合計で24箇所の温度を測定)。伝送器は、炉と一緒に移動します。温度信号は、計器室内に据付けられたゲートウェイに直接伝えられます。

ソリューション図解

ソリューション

 

結果

誘導炉は、無線システムを据付けて 1年以上連続稼働しています。温度測定の失敗は起こっていません。今回の無線システムの導入によって、稼働時間が4倍になりました。

 

まとめ

ISA100 Wirelessシステムによって稼働時間が増え、保守費用と作業が減りました。炉の制御において最も重要な点は、温度測定の失敗が生じなかったことです。お客様は、この炉での実証を終えたあと、残りすべての炉にもISA100 Wireless製品を導入する計画を立てています。

まとめ

過熱により堆積した鉄

まとめ

繰返し損傷を受けるケーブル

まとめ

遠隔パネルと大量な相互接続ケーブルの廃止

アプリケーションノート
概要:

概要

電池室は、工場内の非常用電源を維持するための電池を保管する場所です。サブステーションにはそれぞれ電池室があります。電池は鉛電池であるため、指定された温度範囲内で保管しなければなりません。特に砂漠地帯では電池の有効寿命を長く保つために温度管理が重要です。

概要

概要グラフ

 

利点

  • 備蓄電池の保守効率を改善します。
  • 最小限の据付け費用:シングルホップの無線通信距離が最長 5kmあるため、中継器など無線用インフラが最小限で済みます。
  • システム保全作業の削減:30秒ごとの測定という条件下で電池寿命は10年に達します。
  • システム可用性の向上:ゲートウェイは冗長化されており、 1秒で切替えることができます。
  • 柔軟性と使い勝手に優れた構成:Sky Mesh法を用いたISA100無線ルーターによって、必要なインフラを最小限に抑えながら、信頼性に優れ通信エラー率を低く抑えたネットワークを実現しました。

利点

 

要件

  • 各電池室の温度と空調の測定値を集め、中央制御室でこれらを監視する必要があります。
  • すべての無線伝送器の通信経路を冗長にする必要があります。
  • ホストシステム用のインタフェースは、既存のサードパーティDCSと互換性がなければなりません。
  • 無線用インフラを減らして費用を最小限に抑える必要があります。

 

ソリューション

冗長性されたゲートウェイとアクセスポイントが中央制御室に据付けられました。ワイヤレスネットワークは、約 2km2のエリアに散在する24箇所の電池室と通信することができます。各電池室には、温度モニタリングのためにRTD(測温抵抗体)センサが据付けられ、また空調モニタリングのためにメカニカルフロースイッチが据付けられました。現場とネットワークの冗長性を確保することによって、データの可用性が高められました。OPCサーバーはオープンインタフェースであるため、ソフトウエアを追加することなくサードパーティ製DCSに接続することができました。

 

まとめ

現在、各電池室は無線で監視されています。冗長性のある無線システムによって、2km2のエリアにおいて信頼性に優れたネットワーク通信を実現し、75%を超える費用を削減しました。安全に関わる事象が現場で発生しても電力が常に利用可能であることを、非常用電源監視システムが保証します。

 

アプリケーションノート
概要:

概要

ディレードコーカー(熱分解装置)は、コーカーの一種で、残油を熱分解温度まで熱するプロセスが行われます。工業用炉の制御で最も重要な要素は温度です。温度測定は、炉全体のさまざまな箇所で行われます。温度は材料に影響を与えるため、最終製品の品質にバラツキが生じないよう正確にモニターしなければなりません。

概要

 

利点

  • 工場の立ち上げに要する期間と休止期間を最小限にとどめます。
  • 製品品質の向上:温度の連続モニタリングによって製品の品質が改善します。
  • 保守作業が軽減します(ケーブル、配線作業、ケーブル保守不要)。
  • 燃料消費を最適化し、運転費用(OPEX)を削減します。
  • 総消費電力の削減:機器の消費電力が少ないため費用を削減できます。
  • 既存ホストシステムとの統合:産業界で実績のあるModbusインターフェイスによって、さまざまなホストシステムとのシームレスな接続を容易に実現します。

 

要件

  • コーカーチューブ炉は、ディレードコーキングの中心的要素です。ヒーターが熱源であり、炉の出口温度は一般に約500℃です。
  • 以下の理由によって温度モニタリングが必要です。
  1. コーカー炉は、すみやかに熱分解温度に達するよう一定の割合で上昇する温度勾配を持つように設計されており、さらにこれによって燃料消費も最適化されます。
  2. バーナーは、チューブ温度の測定値によって制御されます。
  3. 炉内のコークスを取り除く必要があります。

コークドラムを連続運転するとチューブの裏装に絶縁層が形成され、表面温度にバラツキが生じます。

ディレードコーキングは、多くの精錬所で用いられるプロセスの 1つです。ここでは運転されるコークドラムは生産量に応じて 4台から 8台です。各コークドラムで最大24箇所の温度をモニタする必要があります。

要件

 

ソリューション

多点温度伝送器YTMX580が 3台据付けられました。それぞれ 8箇所の温度測定値を処理できるため、コークドラム 1台に必要な伝送器は3台で済みます。障害物が密集した測定エリアから600m離れた計器室に、フィールド無線アクセスポイントが据付けられました。 2台の中継器を用いて、計測機器とフィールド無線アクセスポイントとの間に冗長な通信経路が確保されました。フィールド無線管理ステーションは、RS-485シリアルModbus通信を介してサードパーティのホストシステムと統合されました。

ISA100 Wirelessシステムはカスタマイズが容易なGUIを備えており、これによって操作員は確実に無線トポロジーをモニタすることができます。通信品質を視覚化することで、プライマリパスとセカンダリパスの誤り率などの無線状態を識別することができます。

ソリューション

 

まとめ

  • 無線ソリューションによって、現場から計器室へ延びる膨大なケーブルの本数を減らすことができました。
  • 入力 8点10秒ごとの温度測定という条件下で、高容量塩化チオニルリチウム電池の寿命は18カ月を超え、OPEXを削減することができました。
  • 産業界で実績のあるModbusインターフェイスによって、既存のサードパーティ・システムと容易に接続することができました。
  • ISA100 Wirelessは通信範囲が広いため、必要なインフラが最小限で済みました。据付け期間と費用の削減という直接的な恩恵がお客様にもたらされました。
  • ISA100 Wirelessアーキテクチャの信号可用性はクラス最高を誇り、無線接続も安定しています。今回もお客様の要件をすべて満たし、高信頼の無線ソリューションであることが実証されました。
  • ネットワークトポロジーは変更可能であるため保有コストが削減されます。必要な場合には、いつでも機器を追加することができます。

当社は、一世紀にわたり高信頼でスケーラブルなオープン技術を提供してきました。ISA100 Wirelessソリューションは、お客様の所有費用を削減し投資収益率を最大限にすることで、インダストリアルオートメーション産業の課題解決に対応しています。

アプリケーションノート
概要:

要件

お客様の要望は、煙突の温度を監視したいというものでした。排気は煙突内を流れる間に熱せられ無害な成分に変わります。煙突内の温度を設計通りに維持することが重要です。

要件 イメージ

 

利点

  • 煙突内の温度を制御することによって、排気を無害な状態に維持します。
  • 配線の必要はありません。

 

課題

煙突内の測定点は約30箇所あり、地上30mに位置していました。煙突は、中央制御室から約300m離れていました。

 

ソリューション

お客様は、煙突内の温度をモニターするために、ワイヤレス多点温度伝送器を選択しました。30箇所の測定点をカバーするために、4台のYTMX580が据付けられました。柔軟性に優れた当社のプラントワイド・フィールド無線システムが選ばれました。

機器リスト

YTMX580(多点温度伝送器)× 4

YFGW510(フィールド無線用アクセスポイント)× 1

YFGW410(フィールド無線用管理ステーション)× 1

 

まとめ

多点温度伝送器YTMX580

お客様は30箇所の測定点をカバーするために、煙突に沿ってYTMX580を4台設置しました。8点の入力を処理できる温度伝送器YTMX580によって、費用効率に優れたソリューションが実現しました。排気を無害な状態に維持し環境負荷を削減することができました。煙突と中央制御室との間にケーブルを敷設する必要がなかったため、ケーブル敷設の費用と建設期間を削減することができました。

お客様は当社のプラントワイド・フィールド無線インフラを活用して、他の無線アプリケーションも工場に導入する計画です。

多点温度伝送器YTMX580
YTMX580 Multi-Input Temperature Transmitter

概要:

アプリケーション

無線多点温度伝送器YTMX580を使用した回転炉の温度測定

 

現場の課題

お客様は酸化チタンの製造を行っており、製造工程で回転炉を使用しています。
「回転炉に直接、複数の温度センサを設置し、内部温度を高精度に測定したい。」という要望があります。

 

横河のソリューション

回転炉の側面にYTMX580を設置することで複数の温度センサの測定値を無線伝送することができます。

 

期待される効果

  • YTMX580を使用することで最大8点まで無線伝送が可能です。
  • 直接温度センサを使うことで高精度な測定が可能です。
  • 無線伝送することで回転炉からの配線が不要となります。
  • 電池式なので電源配線が不要です。

YTMX580を使用した回転炉の温度測定

業種:
アプリケーションノート
概要:

アプリケーション

多点温度測定による温度監視

 

現場の課題

  • 貯炭場から運炭管理室まで数百メートルの距離が有り、配線工事が高価である。
  • 貯炭量の変化による熱電対の移動設置範囲に制限が出る。

 

横河のソリューション

ISA100.11a適合の多点無線温度伝送器YTMX580を採用しました。
YTMX580は、8chユニバーサル入力で、多点測定アプリケーションに最適であり、また動作周囲温度が-40~85°Cの耐環境にも適しています。

  • 多点温度伝送器:YTMX580
    熱電対を複数(最大8入力)接続し、温度を測定
  • 温度伝送器:YTA510
    無線中継器として使用
  • 無線ゲートウエイ:YFGW710
  • データアクイジション:MW100

 

期待される効果

  • 熱電対を炭山に埋めて深部の多点観測をすることが出来る。
  • 無線伝送によるケーブルレスで熱電対設置位置の自由度が高くなる。
  • 無線によりケーブルダメージの心配が不要
  • 配線コストの低減

多点温度伝送器YTMX580 ソリューション事例 

概要:

Temperature control of exhaust gasses coming off various combustion processes in refineries and related facilities is often critical to effective pollution abatement and compliance with applicable regulations. There are specific temperature windows where toxic gasses can form or other substances can condense, causing corrosion and other harmful effects, so operators need to make sure the process is running at the correct levels.

Stacks, chimneys and other gas handling equipment can take all sorts of forms depending on the application. Some may include scrubbers, gas cooling, chemical injection, afterburners or ambient air mixing—but a common element is the need for effective temperature measurement of the gas at various points in chimneys (Figure 1).

Given the length and height of a chimney, its associated ductwork and ancillary systems—there can be dozens of sensors inserted at strategic points from one end to the other—providing the process automation system and the plant operators with critical temperature data. These sensors are often in hard-to-reach locations where installation and maintenance are difficult. While these sensors are often spread over a great distance, they must connect back to one central point where the larger gas treatment system is controlled.

Figure 1. Chimneys found in refineries and other hydrocarbon processing facilities often require temperature monitoring.

Monitoring a Refinery Main Chimney

At a refinery in the Americas, the main chimney is located 300 m away from the main control room, and there are about 30 temperature sensors mounted on the structure, the highest of which are 30 m above the ground. Wiring for such an installation was going to very challenging, so the company instead installed an ISA100 wireless network.

When the refinery was designing the system initially, it was clear the cost of individual wireless transmitters for each temperature sensor would be expensive and take too long to install. To alleviate these issues, the refinery selected Yokogawa YTMX580 Multi-Input Temperature Transmitters, each of which can accept up to eight individual sensors and send the data back via a single wireless transmitter (Figure 2). Each unit can accommodate a variety of RTD and thermocouple types to meet application demands.

This approach minimizes the amount of required wiring while also cutting the cost of the wireless infrastructure. Four of these multi-input transmitters are installed at the facility to service the group of temperature sensors, eliminating the need to add cabling to the control room. The plant’s wireless network backhaul infrastructure brings data from the chimney to the operators so they can monitor system performance in real time.

The success of this installation has given the plant the confidence to extend the ISA100 wireless network using Yokogawa’s Plantwide Field Wireless infrastructure.

Figure 2. Wiring temperature sensors installed in a chimney back to a control room can be challenging and expensive, so many plants and facilities are instead implementing wireless solutions, such as this Yokogawa YTMX580 8-input temperature transmitter.

 

本件に関する詳細などは下記よりお問い合わせください


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