プラントにおけるWirelessHARTとBluetoothの活用#Wirelessislife
現在、ワイヤレスデバイスは当初想定していた範囲を超ようとしています。市場に出て10年以上が経過したWirelessHARTは、世界中の多くのアプリケーションや産業に普及しました。
また、Bluetooth通信も多くの産業用アプリケーションで実績を重ね、この分野での普及が進んでいます。WirelessHART デバイスほど一般的ではないかもしれませんが、プロトコル自体は長年私たちの生活の一部として使われてきました。
また、ワイヤレスを使用することで、ケーブルや、その設置にかかる費用を削減できることが分かっています。しかし、今はこのソリューションが、お客様のアプリケーションに価値ある視点を提供し、様々な方法でメリットを増やしコストを節約する手段も検討されています。
ご想像の通り、ワイヤレスは産業用モノのインターネット（IIoT）サービスに最適です。いくつかの簡単なステップで、関連する新しい知見を提供する価値あるクラウドサービスに工場を接続することができます。
ご興味がわいてきましたか？真のデジタル化を実現する方法を見てみましょう。
ワイヤレス製品を使って工場を改善するには？
HART/4-20mAの規格は、今でも市場で重要な役割を担っています。すべてを新しいデジタルネットワークに一度で置き換えることは、ほとんどの企業において難しいかもしれません。新しいネットワークは、新しい工場やプロセスのために活用するのがベストですが、既存のネットワークからスムーズに移行させる多くの方法があります。
あなたはおそらく、"複雑で費用がかかるなら、なぜこれを読んでいるのだろう？"と考えているでしょう。 なぜなら、その難しさのほとんどがケーブルによるネットワークに関係しているからです。無線通信の話になると、まったく別の話になります。
例えば、Fieldport SWA50は、アナログ/HARTフィールドデバイスからのスマートデータを制御システムやクラウドに統合することができます。このようなワイヤレスアダプタは、4-20mAの信号に干渉することなくループ電源を使用するため、設置が簡単で、追加の電源を必要としません。
さらに、無線アダプタを有線で接続した状態で、追加のインフラなしで現場の機器に設置することができます。必要に応じてリモート設置することもできます。
Fieldport SWA50のようなワイヤレスアダプタのこの利用方法は、工場の改造を一晩で解決することができます – まさに本当なのです。その上、Bluetoothと一緒にWirelessHARTを利用することは、Bluetoothだけでは得られない利点をもたらします。その上、Bluetoothと一緒にWirelessHARTを利用することで、WirelessHARTだけのアダプタにはない利点をもたらします。
BluetoothとWirelessHARTの違いは？
WirelessHARTは産業用に開発されたプロトコルです。しっかりとした実績があり、メッシュトポロジーを採用することで、工業プロセスに適した堅牢で信頼性の高いネットワークを構築することができます。
また、WirelessHARTネットワークの相互運用性は、同じネットワーク内に様々なベンダーのWirelessHART製品を利用するができるという利便性です。WirelessHARTはアプリケーションを監視し、いくつかの簡単なオン/オフ制御も利用できます。しかし残念ながら、それができることはそこまでにとどまり、多くの場合、それは最良の選択ではないかもしれません。
Bluetoothは、家電製品から産業プロセスまで、幅広い用途をカバーするために開発されました。スマートフォンなど、Bluetooth対応のデバイスが身近にあると思います。
このプロトコルはWirelessHARTと多くの類似点を共有しており、産業用アプリケーションへの実装が容易です。もちろん、アプリケーションは異なりますが、両方のネットワークは互いに補完し合い、うまく連携することができます。
BluetoothはWirelessHARTよりも消費するエネルギーは少ないですが、その分通信範囲は短くなります。例えば、SWA50はBluetoothで最大40mの範囲ですが、WirelessHARTでは200mまでの範囲を実現しています。
そのため、WirelessHARTはプロセスを監視し、制御システムに統合し、PAMソリューションやIIoTサービスを使用したリモートアクセスを可能にします。Bluetoothは、設置デバイスを監視するためのローカルなワイヤレス通信をサポートし、デジタル化のためにクラウドに統合することもできます。
WirelessHARTはどのように動作するのか？
WirelessHARTは、時分割多重アクセス（TDMA）メカニズムを使用して2.4GHzの周波数で動作し、ネットワーク内のすべてのデバイスを同期させ、それぞれがゲートウェイと通信します。
さらに、WirelessHARTはIEEE 802.15.4規格に基づくメッシュネットワークで動作します。それは信頼性とセキュリティを確保するために2つの方法を組み合わせています：周波数ホッピングスペクトラム拡散(FHSS)とダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)です。
デバイスはWirelessHARTを内蔵しているもの、もしくはWirelessHARTアダプタを装着することで無線化することができます。後者は4-20 mA/HARTデバイスをワイヤレス機器にアップグレードします。
Bluetoothはどのように機能するのか？
ワイヤレス技術の標準としてのBluetoothは、民生用電子機器やコンピューティングで多くの人気を博していますが、産業用アプリケーションにも急速に拡大しています。この技術を管理しているのがBluetooth Special Interest Group (SIG)です。
この技術はIEEE 802.15.1として標準化されており、2.402から2.480GHzまでのISM無線バンドを使用しています。近距離で動作するように設計されており、設置コストとエネルギー消費量を削減することができます。電力クラスに依存する機器のため、クラス（1～4）や状況によってレンジが異なります。
例えば、クラス4のデバイスは0.5mまでの通信範囲になりますが、通常産業用アプリケーション向けのクラス1は100mまで通信できます。もちろん、通信範囲の狭いデバイスは、通信範囲の広いデバイスよりも消費電力は少なくなります。
Bluetooth通信には、オープンなものとプロプライエタリなものがあります。通常、産業用アプリケーションでは、高いレベルのセキュリティが要求されるため、プロプライエタリな通信も利用することができます。プロプライエタリなソリューションは、ローカルアクセスやデジタル化を容易にしながらも、優れたユーザー体験を提供することもできます。
Bluetoothは、ポイントツーポイントおよびメッシュネットワーク（Bluetooth 5）でマスター/スレーブアーキテクチャを使用しています。Bluetoothの産業用アプリケーションでは、スレーブデバイスとのポイントツーポイントのマスター通信にスター型トポロジーを使用しています。
ローカル構成やIIoTサービスの場合は、スタートポロジーで十分です。WirelessHARTで制御システムに統合することで、メッシュのメリットを最大限に引き出すことができます。
WirelessHARTとBluetoothを1台のデバイスで使用できますか？
はい、今日、両社の技術のいいとこ取りが可能です。
WirelessHARTプロトコルは、測定値を収集する制御システムで使われ、PAMシステムでは、ローカルまたはクラウド使った通信で診断情報へアクセスすることができます。
Bluetoothは、現場でのローカルアクセスをサポートするように設計されています。例えば、スマートフォンや産業用タブレットを使ってデバイスをセットアップしたり、その機器の健全性を確認したい場合、Bluetoothを活用できます。
免責事項：FieldgatesSWG70とFieldEdgeSGC200を同時に接続することはできません。 WirelessHARTを使用すると、FieldXpertやSmartBlueAppなどのBluetoothコミュニケーターを使用してデバイスにアクセスできます。
小規模なアプリケーションがあって、Netilionのような産業用IoTサービスを利用したいとしましょう。このような条件では、エッジデバイスと一緒にBluetoothデバイスを使用すると良いでしょう。シンプルで安価で強力なBluetoothデバイスは、プロセスに多くの知見をもたらします。
例えば、Endress+Hauserの新しいFieldport SWA50は、WirelessHARTとBluetoothの利点を同時に利用することができ、工場のデジタル化を簡単に実施することができます。
そしてもちろん、Bluetoothだけで十分な小規模なアプリケーションの場合は、FieldportはBluetoothだけで通信することもできます。
WirelessHART製品をBluetoothで使用できる場所は？
現場でのデータ収集にかかる費用を節約するだけでなく、ワイヤレス通信により、そのデータをクラウドに簡単に送信して、プラントに真の洞察を提供することができます。
その一例として、計装機器の健全性の監視があります。クラウド上で機器を常時監視することができるNetilionヘルスモニタリングサービスは、計装機器の状態に関する知見を提供します。
これらの機能により、計画外のシャットダウンを回避するための、より確かなメンテナンス計画を構築し、メンテナンスを事後的なものから予測的なものへと引き上げることができます。すべてがシンプルかつ安全にまとめられています。
例えば、フィールドデバイスを設定したいとします。HARTモデムやその他の従来のインターフェースを使用するのではなく、Bluetoothを使用してスマートフォンやField Xpert SMT70のような産業用タブレットを使用してすべてを設定することができます。
最後に、クラウドベースのモニタリングサービスについて説明します。レベルや流量などの多くのアプリケーションの柔軟なモニタリングが必要な場合、Netilion ValueのようなIIoTサービスは、どこにいてもすべての値にアクセスできる洗練されたな方法をご提供いたします。
多くのアプリケーションでWirelessHARTとBluetoothを一緒に使用することができますが、興味があれば、次回にもっと詳しく説明いたします。興味があれば、次回はもっと詳しく説明しますので、ご連絡ください。
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