7 工業用無線
総説
1. はしがき
モノのインターネット（IoT）の潮流に乗り、国内の産業オートメーション分野においても様々な無線ネットワーク技術が製造現場で利用されている。その目的は、工場の生産性や稼働率向上、現場作業支援、自主保安力強化のための製造設備の監視強化や予防保全、安全管理、環境保全など多岐にわたる。このような多様な目的で無線ネットワークを利用したIoT応用の成功事例が新聞紙面等でも広く報告されている。
一方で、重要な社会インフラを担う工場やプラントでは、従来の有線計装と比較した場合の信頼性への懸念から、無線計装の導入に躊躇しているユーザ様も一定数存在するものと推察する。その背景には、無線は有線と異なり見えない電波を通信媒体として利用していることから、電波干渉に伴う通信障害やセキュリティのへの懸念などが挙げられる。さらに工場は、多様な製造設備で構成されているが、それぞれの状態監視に合致した無線技術の選定指針や応用事例、導入時の留意事項などを体系的に解説した文献が少なく、工業用無線の導入に関する基礎的な知識習得の機会が提供されていなかったことも要因として考えられる。
このような状況を鑑み、工業用無線の普及を目的に、工場やプラントのユーザ様、エンジニアリング会社様、工業用の無線機器を提供するベンダ様に向けて工業用無線を広くご理解いただくため技術解説を掲載するに至った。
主な掲載内容には、工業用無線の応用事例、導入手順、電波伝搬の基礎、無線ネットワークの維持管理のための無線共存管理に関する事項が含まれる。
2. 工業用無線とは
工業用無線は、工場やプラントなどの製造現場で利用される無線通信技術の全てが含まれる。本技術解説では、特に製油所や化学工場などの産業オートメーション分野において、免許不要で使用可能な無線技術を対象にその導入に際して参考となる情報を提供するものである。
工業用無線には、その導入に際して二つの重要なポイントがある。一つ目は、製造現場の多様なアプリケーションの要件を満足するために最適な無線技術を選定することである。二つ目は、導入した複数の無線システムが同じ製造現場に混在する場合に相互に電波が干渉しないように効率的に周波数資源を配分する共存管理の仕組みの構築と運用である。
IoTの普及により無線製品の現場導入台数は爆発的に増加し、さらに無線方式も技術進歩とともに、多様化する傾向にある。一方で、通信媒体の電波は有限な資源であり、利用可能な周波数帯を効率的に使用するための共存管理の仕組みや、その運用ルールの整備がますます重要となってくる。
特に工業用無線の分野では、ITとOTの融合の動きが加速する中で、Wi-FiやBluetoothなどのベストエフォート型の通信方式と、ISA100 WirelessやWirelessHARTに代表される時間確定型応答のリアルタイム性が要求される無線方式をいかに統合管理していくかが、産業用IoT導入の鍵となる。
3. 工業用無線システムの構成
本技術解説に掲載されている工業用無線システムが構成の基本概念を図1に示す。
図1 工業用無線システムの構成
4. 編集区分
本技術解説では、大分類を"編"とし、以下、中分類、小分類としてある。目次でご覧のように、大分類は次の通りである。各編以下については、各々の冒頭にはしがき欄を設け、概要と技術説明をおこなっている。
第1編 工業用無線概要
第2編 工場内の無線ネットワークとユースケース
第3編 工業用無線の導入
第4編 無線ネットワークの設計手法と評価・調整パラメータ（準備中）
- Wi-FiはWi-Fi Allianceの登録商標です。
- BluetoothはBluetooth SIGの登録商標です。
- ISA100 WirelessはISA100 WCIの登録商標です。
- WirelessHARTはFeld Com Gropeの登録商標です。
- LoRaWANは、Semtech Corporationの登録商標です。
- SigfoxはSIGFOX S.A.の登録商標です。
- ELTRESはソニー(株)の登録商標です。
- LTEは欧州電気通信標準協会（ETSI）の登録商標です。
- Wi-MAXはWiMAXフォーラムの登録商標です。
