豊中計装株式会社

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省配線多重伝送ユニバーサルライン Q&A

省配線・伝送一般

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通常1つの信号しか送ることのできない電線で、時間差をつけて複数の信号を送信する技術(省配線)のことです。ユニバーサルラインはシンプルなこの伝送方式を採用しています。

主なものとして、
・どのような電線でも2本あれば複数の信号(最大2,000点)を多重伝送できる
・既存の電線を使用できるので更新の際に工事費が大幅削減できる
・ノイズに強いので最長50kmまでの伝送が可能である
・信号線を自由に分岐できるので入出力ポイントを増設・移設しやすい
・30年以上にわたり伝送方式の完全互換性を踏襲しており、これからも長期間安心して使用できる

敷地内や建物内に分散、道路や鉄道などの沿線にある接点(ON/OFF)、アナログ(温度等)、パルス(電力量・流量等)信号を伝送できます。また、パソコンで監視・計測・制御する一元管理システムも構成できます。さらに、イーサネット経由で建屋間などの配線工事が不要になります。携帯電波網を利用した構成も可能です。

複数ユニット対複数ユニットで送受信ができるということです。親局からの基準信号に全てのユニットが同期するので、例として「10ヶ所の押しボタン(入力)のうちどこか1ヶ所でも押されると5ヵ所の回転灯(出力)を同時に動作させる」といった使い方もできます。(入力・出力ユニットをすべて同じアドレスに設定)

伝送親局からの基準信号を電源として動作するユニットです。AD-1・AD-2・AD-3・AD1-4N・AD1AD-Aなどがあります。

使用する電線と耐ノイズ性

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電気が通るものであればどのようなものでも使用できます。(例として、多芯ケーブルの2芯、RS-485ケーブルの2芯、昔使っていた内線用の電話線など)裸電線を使用してもノイズの影響をうけることがほとんどありません。名前の通りユニバーサルな伝送ラインです。

電力線への電源重畳はできません。ただ警報表示等の信号電圧の印加されている配線で現場に電源があれば、その電線を多重化して256点の接点信号を伝送できます。

電線の太さ(抵抗値)は、伝送可能な距離に関係します。目安として2sqで10km、0.65φで6kmです。抵抗値が低いほど長距離伝送が可能ですが、線間容量なども関係するため0.4φなどの細い線や10kmを超える場合などはお問い合わせください。また、電源不要ユニットは電源を必要とするユニットより距離が短くなります。
なお、0.4φで超長距離タイプを使用して10km伝送した例もあります。

ありません。動力線と同じダクトでもかまいません。要は電圧降下が極端に大きくなければ使用できます。RS-485等の通信で採用されている平衡型ではありませんので、伝送L+とL-の抵抗値等の電気的特性がアンバランスでも伝送に影響は与えません。

24Vの電源でその電力を断続的にクロック状(周期的信号)にして供給しているだけの単純な伝送だからです。そして断続的な隙間にデータを乗せます。アンバランスを基本とした時分割の伝送方式だからです。

RS485通信はノイズ電圧の影響を受けやすい(低い)電圧で伝送しています。そのため、シールド付ツイストペア線でバランスを取り平衡伝送として外界の影響を相殺しています。
ユニバーサルラインがノイズの影響を受けないのは、 いくら伝送ラインに数V程度のノイズが混入しても、その電圧をノイズとして認識できないレベルの電圧で信号を強くして伝送しているからです。そのため不平衡でも安定した通信が行えます。

伝送ラインの信号をノイズに負けないほどのパワーでラインドライブしています。一般的にノイズは近傍の高電圧ケーブルの静電結合や大電流の電磁結合により、ノイズ電圧を誘起させる事が原因です。しかしそれらは空間を介在した結合なので誘起電圧は高くてもパワーが無くひ弱なものなので、パワーにぶつかればすぐに消えてしまいます。これを電圧の高さだけで判断している電圧検出型の伝送だと正しい信号と判断します。これがノイズによる誤動作です。ノイズに正面からパワーをぶつけて真偽を探る。これがユニバーサルラインの伝送の基本で、ノイズに強い要因のひとつです。

通常の信号伝送は交流の周波数が高ければ高いほど短時間で多くのデータが送信(高速通信)できます。現在では100Mbps・1Gbpsの通信が一般的にあっていますが、ユニバーサルラインの伝送は、あえて逆のできるだけ直流に近いところで速度を落として伝送しているため、ノイズや高周波が多い交流の影響を受けません。

例えばDC24Vの電源が複数存在していて、 時間的な法則に従いスイッチで切替えながら配信(時分割)しているイメージです。実際DC24Vのパワークロックをパラレルに配信して、その隙間(0Vの時間)を各ユニットが入出力に利用しています。

正確には直流ではありません。DC24Vを約500Hzで断続的に入り切りしたものです。装置の種類により周波数の高いか低いかの基準が異なりますが、現在LANの最低速度は10Mbps(10,000,000Hz)です。500Hzはその2万分の1です。非常に直流に近く遅いスピードですが、その分信号幅が2万倍も広いのでこれが耐ノイズ性、長距離伝送の重要なポイントになります。

一般的に「ノイズの影響を受ける」とは、絶縁されている(接続して無い)のに予期せぬデータとして認識できるレベルの電圧が混入することです。これは空間を電磁結合・静電結合で「ノイズ」が「道」を作り渡ってきます。この「道」は周波数により幅や質が変わります。高周波の場合はあたかも広い高速道路で繋がり、周波数が下がると道が細くなるようなもので、直流では遮断されます。このように直流的に周波数を下げるのはノイズ抑制に大きな効果があります。

これは耐ノイズ性向上の一番の要因です。さらに独自のノイズ抑制技術とノイズ除去技術により、伝送ラインに大きなノイズがきてもノイズだけを除去して信号は減衰せずに伝送することができます。

実績は多数あります。440Vの動力線と100m平行配線、テープで密着配線したシールド無しケーブルでの監視・制御・アナログ計測等に使用されています。しかも動力線はインバータ経由のモーター用です。

伝送速度と伝送距離

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1スキャン0.5秒で256点の接点信号を伝送しています。 これは0.5秒間で256台の機械等のON/OFFの監視・制御ができるということです。高速の位置決め制御等には使用できませんが長距離・広域分散の多点の監視・制御では問題なくご使用いただいています。さらにパルス等高速カウントが必要な場合は、各伝送端末にデータを蓄積して順番に読み出す方式もあります。
実際の現場ではシステム構成で異なりますが、多点分散の場合は他の高速通信のシステムよりはるかに早くなる場合もあります。ユニバーサルラインは10km四方に分散された信号を全ポイントに0.5秒で伝送します。RS485のように1文字のデータを送るのに10bitを使用し、 各ポイントの呼出し・ヘッダーフッター追加・プロトコル変換等をおこなっていると同時に通信できるポイントには限りがあります。

標準256bit(約0.5秒)を少なくすることで高速化が可能です。(128bit=約0.26秒、64bit=約0.15秒、32bit=約0.09秒)
ONまたはOFF信号幅が狭い(時間が短い)場合は、高速入力に対応したユニットもあります。

長距離でも信号を劣化させない特許技術を駆使しているからです。また、どの様な劣悪なノイズ環境でもノイズに影響されないで、確実に信号を伝送するノイズ抑制等のノウハウを巧みに組み込んだ伝送システムだからです

伝送可能距離は使用する電線の太さ・ユニットの種類・使用点数及びユニットの分散状況等により変わります。伝送ラインより電源供給する2線式のユニットが多い場合は、伝送路の電流を多く消費するので伝送距離が少し下がります。
目安として、電源不要タイプで3km程度、標準タイプで10km程度、超長距離タイプで50km程度まで伝送可能ですが、詳しくはお問い合わせください。

伝送距離は線間容量で大きく変わります。線間容量の大きいケーブルは伝送距離が下がります。 逆に被服の厚いケーブルは線間容量が小さくなり伝送距離が延びます。(導体と導体の距離が離れるため)
電線の径が細くて抵抗値が大きい場合はその配線をダブル(計4C)かトリプル(計6C)で使用すれば距離は伸びます。平衡伝送では無いので何ら悪影響はありません。
施工において距離が長くて伝送状況が不明な場合は太めの電線か複数の予備線を用意されることをお勧めします。

伝送ラインの途中分岐はいくら分岐してもかまいません。分岐により線間容量が下がれば距離は延びます。 総延長距離が極端に長くなると線間容量が増えますので最端までの伝送距離はやや下がります。

伝送機器のラインナップ

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一部の製品を除き即日~1週間程度で納品可能です。数が多い場合・特殊ケース組込等の場合はお問い合わせください。保守体制については長期継続使用を前提としていますので、モデルチェンジの場合でも互換性のある後継機を製造します。

各種ありますのでお問い合わせください。

通信コマンドを公開しています。VB、シーケンサでのサンプルソフトもありますのでお問い合わせください。

対応可能ですのでお気軽にお問い合わせください。

他の機能的な質問

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メインユニットから遠いところに常時ONの入力ユニットを接続しておくことで、 そのアドレスがOFFになれば異常と判断することができます。また伝送ラインチェックユニット「AD-12」は、瞬間的なケーブルの断線・ショート・リークを検出することができます。

DC24Vの矩形波で伝送していますので、アナログ式のインターホン・構内放送・映像ケーブル等と同じケーブルもしくは同一配管に伝送ラインを入れることによりクロストークの可能性があります。デジタル式やLAN通信には影響ありません。

使用できますが不安定(チャタリング等)になる可能性がありますので、照合タイプや多周期読みで正確に伝送できるように対策してください。

必要ありません。入力ユニットの入力端子や伝送回路のマイナス側はすべてコモン線として共通になっています。基準がひとつのため安定して動作します。但し、長距離配線を推奨していない機器等を接続する場合はリレー等で絶縁してください。

-20℃~+70℃です。温度試験では-40℃~+80℃での連続動作を確認しています。

メインユニット(親局)より供給される断続的なDC24Vの基準信号(スタートクロック)からのクロック数(時間的位置)が伝送アドレス(標準:1~256)となります。アナログ・パルス伝送時に使用するポーリングアドレスとは異なりますのでご注意ください。

重複しても使用できます。出力アドレスが重複していると、 そのアドレスの出力全てが反映しますので複数箇所での出力が可能です。入力アドレスが重複すればON/OFF書込みをON優先のor動作(ひとつでもONになればそのアドレスはON)になります。

接点信号の監視と制御

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最大256の接点信号を約0.5秒で伝送できます。さらに点数が多い場合は2ライン目、3ライン目を追加して伝送します。5ライン使用して1,000点以上の接点信号を管理している現場もあります。

センサーやPLCなどからの出力(リレーまたはオープンコレクタ)信号、押し釦やスイッチの接点信号で、ON(またはOFF)信号が0.5秒以上継続するものは標準の入力ユニットで伝送することができます。
短い時間の信号には高速入力タイプ「AD-6」「SU4IN-H」、有電圧の場合は「AD1-4V」があります。
伝送からの出力は、リレー出力とオープンコレクタ出力タイプがあります。

電気的にON/OFFするものであれば制御可能です。リレー出力のリレー接点定格はDC24V・1Aですが、このリレー接点でミニパワーリレーを制御し、その接点でマグネットリレーを制御すれば消費電力の大きい機器でも制御できます。
ただし、制御をおこなう場合は、不測の事態に備えて必ず出力側でフェールセーフ設計をおこなってください。また、医療機器および人命にかかわる機器の制御には使用しないでください。

アナログとパルスの伝送とスキャン型計測

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長距離でも劣化せずに伝送できます。アナログ信号とパルスの積算値は、連続したアドレスにデジタル化(12または24bit のON/OFF)して伝送します。
そのまま送れば減衰してしまうDC0-5V等の信号も12bitにデジタル化して伝送しますので、遠方であっても入力時の値を正確に伝送でき、同じ信号を何点でも正確に出力できます。

多数のアナログやパルス信号を伝送するため、ユニットを順番に呼出して伝送ラインに入力させる方法です。 このデータ収集を使用することでアナログ2,000点、パルス956点のデータを2本の電線のみで管理できます。

アドレス1~256のアドレス1~112をスキャン計測用として使用します。
割り当ては次のとおりです。
① 1~8接点(伝送アドレス)=端末呼出
② 9~16接点(伝送アドレス)=端末応答
③ 17~112接点(伝送アドレス)=アナログ・パルスデータ

例)
①先頭8bitのON/OFFで入力ユニットを呼出します。

②呼び出された入力ユニットが1~8と同じ8bitを9~16に入力します。

③続けてデジタル化したアナログ・パルスデータを入力します。

出力ユニットや計測プログラムは呼出1~8と応答9~16の一致を確認してデータを処理します。

アナログは1~250(最大8点×250=2,000点)、パルス伝送時は1~239(最大4点×239=956点)です。

最速で約2分(250x0.5秒=125秒)です。遅いように感じられるかもしれませんが、2,000点の温度やタンクのレベル計などを人が巡回するとなると2分では不可能で、記録集計もおこなえばさらに時間が必要になります。急激な変化対応や緊急性が求められない用途であれば問題ありません。1点あたりという表現であれば62.5msになります。

可能です。アドレス1~112をアナログ・パルス用に使用しますので、接点信号は最大114点になります。

導入にあたって

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ユニバーサルラインは運用開始後でも、未使用アドレスに入出力ユニットを追加できます。伝送ラインを新規に配線する場合は余裕のある芯数を選定しておくと拡張時の工事が簡単になります。また、ご不明でしたら機器選定・配置を構成いたしますのでお問い合わせください。

必ず1台必要になります。伝送親機と呼ばれるもので伝送ラインに信号の基本となるパワークロックを供給します。あとは必要な点数の入力、出力ユニットを接続して伝送します。

全て接点信号で使用する場合は1~256のどこを使用してもかまいません。アナログ・パルスの伝送または追加の予定がある場合、1~112は接点信号で使用せずに129~256をご使用ください。

複数の伝送ラインを1つのシステムで管理できます。伝送ラインが複数になっても接点信号は0.5秒周期で伝送されます。

遠隔地のポンプ監視制御、多点の温度計測、工場の省エネ計測、警報信号の詳細伝送、アナログ・パルス・接点の混在伝送など数多くご使用いただいております。ユニバーサルラインの長距離伝送性を生かした多点・分散・既設配線利用など、詳しくはお問い合わせください。

施工、工事について

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どのような配線方法をしてもかまいません。T型分岐・放射状分岐・ツリー型分岐・分岐先の分岐等が自由にできます。
分岐の支線長、再分岐の制限はありません。(メインユニットからの距離)

どのような電線でも使用できますが、新規にケーブルを敷設する場合は長期間使用できる丈夫なケーブルをご使用ください。メインユニットから2km程度迄であれば「CVV-S 1.25sq4芯」、ケーブルがダメージを受けにくい場所であれば「CPEVS-0.9φまたは1.2φ-4P」等をご使用ください。使用できるケーブルは距離とユニット種類・台数により異なりますので詳しくはお問い合わせください。

問題ありません。アンバランスな電線で伝送できます。詳しくは前出の「使用する電線と耐ノイズ性」をご覧ください。

ケーブルの絶縁が正常(損傷や劣化により短絡・地絡していない)であればまず不要です。非常に劣悪なノイズ環境であればデモ機をお貸ししますので試験をしてください。他の伝送では問題となる動力線と平行配線でもご使用いただけます。

必要ありません。伝送電源が低インピーダンスでラインドライブしているので終端抵抗が無くても安定しています。

基本的には取りません。シールド線を使用する場合は中継部で接続して両端は浮かせておいてください。

線径が太ければどこまででも延ばせます。伝送の位相調整等によりメタル線0.9φで100Km伝送できる方法もあります。

分岐方法に制約はありません。T型分岐・放射状分岐・ツリー型分岐・分岐先の分岐等、伝送ラインの極性+・-を合わせて接続されていれば伝送できます。幹線の分岐個所に端子台を設けておくと、線間リーク・損傷等の異常時に問題箇所の特定が容易になります。

まず、メインユニットのすぐ横で端末機器を接続(1対1の状態)して正常に動作することを確認してください。そして徐々に接続箇所を変えて距離を延ばしてください。配線ミスや故障ユニットがあれば、その箇所を接続したときに異常が発生します。

まず壊れません。極性を逆に接続しても壊れませんが動作はしません。ラインがショートしているとULP03基板はヒューズ(0.5A)が溶断します。ヒューズが飛ぶとフィン右下の緑色LED(CK)の点滅が消えます。

伝送メイン基板上の緑色のLEDで確認できます。「CK」が伝送周期の0.5秒単位で点滅していれば伝送ラインは正常です。
「DT」は伝送ライン上のONのアドレスに反応して1アドレスあたり1mSの間点灯します。

既設配線の予備線を使用する場合

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他の回路で使用してなければ使用できます。

はい、確実に接続されていれば線種・線径が異なっていても問題ありません。

ほとんどの場合問題ありません。動力系の一部でも伝送できます。ただし、インバータモータの線と同一ケーブルの場合は伝送距離が短くなります。また多芯ケーブルの中にアナログ式の映像・インターホン・電話線がある場合はクロストーク(漏話)が出ることがありますので事前に確認してください。

・まず配線経路を確認してください。
・不要なものが接続されていないことを確認してください。
・パラレル分岐が多い場合、総延長は延びますが最長伝送距離は下がります。
・片側で2本線をショートして反対側で配線の抵抗値をテスタで測定してください。2sqの線1Kmの往復で約22Ωです。
・ショートした箇所をオープンして次に線間容量を測定してください。通常1Kmで0.1μF以下です。
・使用する2本線の線間の絶縁及びアース間の絶縁抵抗をメガーで測定してください。通常1MΩ以上あれば問題なく使用できます。メガーを使用する際は高電圧を印可しますので、感電や機器を故障させないよう十分ご注意ください。
・数Km以上の伝送は配線抵抗と線間容量が大きく影響します。詳しくはお問合わせください。

長距離、多点の場合

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メインユニットから遠くなるにつれ基本クロックの電圧は降下します。
また、電源不要型のユニットが多くなると距離は短くなります。
信号の種類と点数、分散状況をご連絡いただければ、最適な構成をご提案させていただきますので、お気軽にお問い合わせください。

約20km伝送できる長距離タイプ(KX)と約50km伝送できる超長距離タイプ(EX)で対応可能です。
ただし、距離が長くなると沿線の環境等により対策が必要になる場合がありますので、構想段階でご相談いただければ、過去の事例を踏まえて個別に対応させていただきます。

長距離伝送の場合は近傍の電力設備の影響等を受け易いので、必ず対地絶縁が完全であることを確認して下さい。 参考例(クリックしてください)

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