ワイヤレスIoTセンサーでバルブ監視コストを90%削減

化学プロセス、パルプ・紙、水・廃水処理などの産業プラントでは、リモートバルブ監視のメリットが実証されています。

しかし、数千本もの異なるタイプの手動バルブを抱える工場にとって、従来型の後付け監視ソリューションは高コストで導入に時間がかかります。

よりコスト効率の高い代替案として、産業グレードのワイヤレスセンサーと産業用IoT技術を活用することで、後付け投資を90%削減できることが実証されています。

本稿では、産業用IoTスペシャリストであるハルティアン（Haltian）のスマートファクトリービジネスディレクター、ペルッティ・クヤラ氏が、後付けバルブ監視について解説し、工場がいかに大幅なコスト削減を実現できるかを説明します。

リモートバルブ監視とは

化学プロセス産業、パルプ・紙、水・廃水処理などの工場・プラントは、何千本もの手動バルブで制御される巨大なプロセス配管網を有することで知られています。

これまで長年にわたり、様々なタイプの手動バルブでシステムは効果的に稼働してきました。しかし、インダストリー4.0の変革が世界の工場を席巻する中、これら手動バルブのリモート監視がプロセス産業でますます重要になっています。

将来の競争力を維持するため、産業企業は生産効率の向上、プロセス操作の最適化、不要な停止の防止、安全性の向上が必要です。SCADAとフィールド機器の統合、スマートフォンやタブレットなどモバイルソリューションの活用により、産業オートメーションとプロセス制御が急速に発展しています。

工場・プラントへのメリット

リモートバルブ監視は、手動バルブに取り付けた後付けセンサーデバイスでバルブ位置を検知することから始まります。位置センサーは角度位置センサーと直線位置センサーに大別されます。センサーデバイスが位置データをデジタル形式で工場の中央制御システムに報告します。

理想的なリモート監視ソリューションでは、プロセス配管沿いの数千ポイントすべてのバルブ位置を、中央制御システムでリアルタイムに監視できます。プロセス制御バルブのリモート監視は、工場に多面的なメリットをもたらします。

• 大幅なコスト削減
• メンテナンス後のプロセス復旧を高速化
• プラントの安全性向上
• エラーと品質偏差の発生抑制
• 貴重な分析情報の提供と計画外停止の防止

インダストリー4.0変革の下でのこれらメリットにより、リモート監視・制御市場は年率4.5%の安定成長を続け、2023年までに世界で270億ドルに達すると予測されています。

従来型後付けソリューションの課題

急速な市場成長と大きな経済メリットにもかかわらず、多くの工場・プラントがリモートバルブ監視の拡大投資を躊躇しています。数千本の異なるタイプのバルブ（中には非常に古く、異なるベンダー製のものも）に監視システムを後付けするのは、高コストで時間がかかるからです。

主な課題は以下の通りです。

• 市販のバルブ位置センサーは特定のバルブタイプ専用であることが多く、バルブメーカーごとに専用センサーデバイスがあるため、ハードウェア投資が増大し、複数ベンダー製品の調達に時間を要する。
• 従来のフィールドセンサーデバイスは、Foundation Fieldbus、Profibus、DeviceNet、AS-Interface、HARTプロトコルなど複数の産業用通信プロトコルを使用し、複数ベンダーのセンサーを混在させる場合、高コストなソフトウェアインターフェースカスタマイズが必要。
• 現在の産業用バルブ位置センサー/検出器の多くは、電力とデータのための物理配線を必要とし、数千本のバルブがある工場では配線コストが膨大になり、導入に数ヶ月から数年かかる。
• 従来の位置センサーデバイスは、クリティカルな運用フィールドハードウェアと同じ極限の産業規格で作られているが、これは多くの用途でオーバーエンジニアリング。センサーは一次運用ハードウェア（バルブ等）の上に取り付けられ、最も過酷な条件には直接晒されないため、高品質でエンタープライズグレードな低価格製品で十分なケースが多い。

これらの課題が、グローバル工場での後付けリモートバルブ監視ソリューションの導入を遅らせています。では、どうすれば投資を減らし、後付けを容易にできるのか？

IoT技術がもたらすゲームチェンジ

ここ数年、IoTセンサーデバイスとワイヤレス技術の発展が飛躍的に進み、解決策をもたらしています。

ハルティアンの産業グレードワイヤレス角度センサー

製品開発スペシャリスト兼産業用IoTプロバイダーのハルティアンは、グローバルプロセス産業企業と共同で、リモートバルブ監視用のスマートな産業グレードワイヤレス角度センサーを開発しました。最新の産業グレードワイヤレス技術と超耐久材料を組み合わせ、従来比で後付けコストを最大90%削減可能です。

角度センサーの機能

• 完全ワイヤレス: 配線不要。ボールバルブ、バタフライバルブなど複数タイプの手動回転バルブに取り付け可能。マウントアダプタキット付属で設置が迅速・簡単。クランプで配管に固定し、回転位置検出ディスクをバルブレバーにクリップで取り付けるだけ。
• 高精度検出: 内部に磁気・機械式センサーを搭載し、バルブ位置を1度の精度で検出。位置変化をワイヤレスで中央制御システムに報告。
• Wirepas Mesh技術: 電源投入後、自動的に他センサーデバイスとWirepas Meshで接続。必要に応じて無線送信出力と周波数帯を自動最適化。ベースステーションや無線ネットワークインフラは不要。センサーデバイス自体がアクセスポイントとなり、フルメッシュネットワークを形成し、ホップバイホップでデータを目的地へ伝送。
• 長寿命バッテリー: 省電力設計で、電池のみで数年間稼働可能。

工場への生涯メリット

• 設置が迅速・簡単（配線不要、プリコンフィグ済み）。数千本のバルブが対象の場合、導入・運用コストを大幅削減。
• あらゆるメーカーの回転式バルブ（ボール、バタフライ等）に対応。ハードウェアコスト削減と調達簡素化。
• 産業用通信プロトコル向けの高コストなソフトウェアカスタマイズ不要。シンプルなAPIで中央制御システムに直接統合。
• バルブ位置データの変化をリアルタイム報告。プロセスを最適パフォーマンスに迅速調整可能。
• 全バルブ位置の最新情報で事故防止と作業安全性向上。
• 有害物質の系外放出防止で環境被害を回避。
• 操作スタッフの暗黙知（タシットナレッジ）をデジタル化・蓄積。
• 全バルブからのエンドツーエンドデータでプロセス計測・最適化を実現。

ゲームチェンジャーとしての意義

リモートバルブ監視は、コスト削減、安全性向上、継続的プロセス最適化という大きなメリットを工場にもたらします。しかし、高額な後付け投資が障壁となり、プロセス制御バルブのデジタル化は長らく停滞してきました。新たな産業グレード角度センサーとワイヤレス産業用IoT技術が、最大90%の投資削減で、容易かつ堅牢な代替案を提供し、リモートバルブ監視のゲームを変えようとしています。