水槽レギュレータのシーケンス

質問

長文で申し訳ございません。

ある水槽の水位管理にレベルレギュレータ（というのでしょうか、水銀スイッチ内蔵の
傾けるとON/OFFする玉ころ）を使用しており、制御盤（リレーシーケンサ）に接続されています。
（フロートレススイッチは使用せず、直にシーケンスリレーに繋がっています）

電気図面を見て疑問が浮かんだのですが、例えば３点水位感知でL/M/Hとあります。
意図はお察しの通り
L・・・低水位信号送出
M・・・中間位信号送出
H・・・高水位信号送出

図面上は（実際も）L位のレギュレータのみB接点で組まれていました。
（レギュレータが下がったときON、浮いてOFF）
このような場合、慣例といいますか決まり事としては、LMHすべてA接点で設計すべきなのでしょうか？
（すべてを同じ接点で揃える決まりがあるとか）
仮にA接点にした場合は、その後のレギュレータに纏わるリレー接点も逆にする必要が出てきます。

私的な想像ですが、設計者はわざわざB接点にしたのかな、と。
現状のB接点であれば、「空だよ！」という信号で表示灯付リレーが励磁するわけで
リレーの表示灯が点灯することにより、作業者に視覚的に訴えられますよね？
A接点だと水位がLowでOFFな訳ですから、リレー励磁解除で無灯なので判りづらいから？
基本的にB接点は使わない、とかあるのでしょうか？
B接点は主に表示灯用の信号にしか使わないとか。

識者からのご教示を宜しくお願いいたします。

回答No.5

tomikenboh · ベストアンサー

高粘度で泡立ちありですか。
フロートレススイッチは絶縁低下やおっしゃる通り泡や電極への付着物で誤作動します。各設定の幅が広いのでしたら付着物や泡への配慮（ガイド管をつけて泡の侵入を拒むとか、電極の間隔を広めにとっって泡によるブリッジを防ぐとか工夫次第で何とかできそうですね。

エアレーションや泡立ちがあるのでしたら現状のスイッチが最適だと思います。

接点の使い分けはフェイルセーフの観点から決定します。
例えば
冷却水が止まると設備が過熱する設備での停電。
電源が切れて冷却水が止まらないように励磁で閉の電磁弁を採用したり、電線が切れた場合もこの場合は冷える方向ですので安全な方向に設備は向かいます。（当然冷却水ポンプも停電時のバックアップがいります）
制御空気が喪失し駆動空気がなくなった場合。
調節弁や空気を動力としているものが駆動空気が喪失し作動した場合、弁が開くと安全ならAFO（エアフェイルオープン）、閉めたほうがいいならAFC（エアフェイルクローズ）を設置します。
信号や動力が喪失した場合の各機器の振る舞いを考慮し安全に（人も設備も）設備を止めることができるように設計します。

質問者さんの設備の場合は液位が低下でOPEN信号、A接点に変更するとケーブル断線の場合も空引きを防止できます。
しかしながら制御電源は200Vとのことですのでリレーの過熱も考慮すべきかもしれません。
（２４V電源でリレーを常時励磁させてもそう温度は上がりません。電気代は掛かるでしょうが特に問題はないと思います（笑））
接点を振り替える前に励磁しているリレー温度を調べておいたほうがいいですね。

要はどこまでリスクを考えるかなんです。ケーブルはほとんど切れることが無いといえるのならB接点でもいいのです。
過剰なフェイルセーフは設計者の自己満足的な部分もありますし、計器の２重化、3重化(two out of three)、やればきりがありません。
最初に書いたようにコスト、安全性、リスクなどのバランスです。
労働安全上危険な装置に対しては当然そうですが、生産停止にならないように故障を最小限にとどめる設計が重要と私は考えています。

設備の損傷と労働災害は当然生産に非常に大きな影響が出ますので慎重な検討が必要だと思います。
（とりあえず接地の確認をお勧めします。200Vは相当痛いですよ。）

お礼

ありがとうございます。
「フェイルセーフ」肝に銘じます。シーケンスでは基本なんでしょうね。
なぜ励磁電圧（というより制御回路）が200Vなのか解りません。
施設が古いから、経費節減、くらいしか思い浮かびませんが。
休止施設に制御盤があり、その中にout24Vスイッチング電源が放置されているので
拝借して励磁を24Vに降圧してもいいのですが、５０個以上あるスモールリレーを
すべて24Vにするとなると・・・限りなく不可能に近いです。（予算的に）
リレー励磁時の温度、確認してみます。
仰るとおり設備が稼働していないのに励磁しているのも変ですね。
ポンプ空転で修理 or リレー損傷でリレー交換、どっちを取るかでしょうか。
無論、数千円で済む後者になります（笑
当方は利益重視の生産設備ではなく処理施設なのでアバウトでいいといえばいいのですが。
リスクの取り方は非常に胃が痛くなる選択です。盤屋さんは悩むのでしょうね。

お二方のアドバイス、大変参考になりました。
お二人共に最高ポイントを差し上げたいのですが、システム上どうしても格差を付けねばなりません。
心苦しいですがお先にアドバイス下さったtomikenboh様から順に付与させていただきます。
申し訳ございません。

回答No.4

z666

設備の維持管理をしているものです。設計思想については本職ではないのでわかりませんが、愚見を述べたいと思います。間違っていたらごめんなさい。
　まず欲しい信号としては、
　　Ｈ水位以上：運転水位
　　Ｍ水位以下：停止水位
　　Ｌ水位以下：異常停止水位
ということになります。フリクト自体は水が上昇して動作、下降して復帰という動きなので、必要なときに接点をＯＮさせようとすると
　　Ｈ→ａ接点
　　Ｍ→ｂ接点
　　Ｌ→ｂ接点
という組み合わせになります。基本的にこのように考えることが多いです。もう少し高級な設備になると、水位計をつけて警報設定器というもので制御しますが、現在の警報設定器（電子式）は以上でＯＮ（Ｈ）または以下でＯＮ（Ｌ）を選択できるようになっていて、欲しい信号に合わせて選択されます。
　そういう意味では、せっかくＣ接点のフリクトを使っているのなら、Ｍもｂ接点を使っていてもよさそうですが。
　ａ接点にすると、常励という回路になります。その場合、通常異常低水位にはならないので、常に接点がＯＮ（リレーが励磁されている）している状態になります。これはどうしてもリレーコイルの過熱を招くので、個人的には好きではありません。ちなみに電極を使うと、ｃ接点はありえない（ａ接点のみ）ので、制御回路側でひっくり返して使うことになります。
　異常時（断線等）に対する検討ですが、これは余程危険性の大きな機械に対してしか考慮しないと思います。なぜなら、それをシビアに検討するのは非常に困難ですし、なにせ断線等が発生しているのですから、正常な動きを保つことはできないからです。
　それよりは、２重化、この場合で言えば異常低水位用に別に電極を設置する等のほうが多いのではないでしょうか。
　最後にtomikenさんが言っているように、フロートなしスイッチ（通称６１Ｆ）は入れたほうがいいですよ。フリクトには８Ｖしか印加されないので安全です。（ＯＭＲＯＮ以外にもあるのかな？）

お礼

ありがとうございます。

初歩の初歩しか知らない私にとって初めて聞く言葉ばかりで・・・
何度も読み返しました（汗
本日、現場にてレギュレータの動作確認をしました。
（以下言葉の使い方が誤っているかもしれません）
３つのレギュレータすべてがOFFでインターロックがかかる＝低水位＝ポンプ停止
逆にL/Mが両方ONにならないとインターロックは解除されません。
Hは高水位警報ブザー鳴動のみでインターロックはありません。
L位は、やはりb接点ですとポンプ空転の恐れがありますのでa接点に切替えました。
当初電極だったのですがレギュレータに交換した経緯があります。
高粘度な液体の沈殿（分離）防止のため撹拌（エアレーション）して
いるので泡立ちが起こり、誤動作するためです。

フロートなしスイッチも正にその型番のものが他施設では使われております。
61FとはOMRONの型番ですが通称で通るのですね・・・確かにトランス内蔵で8Vでした。
危険防止のためにも61F導入の方向で打ち上げてみたいと思います。
本当に細かくご指導下さり感謝の気持ちで一杯です。
お礼ポイントは必ずさせていただきますが、今一度現場を見直してからご報告いたします。

回答No.3

tomikenboh

再々投稿です。
ネットで調べたところ新明和工業のレベルスイッチにたどり着きました。投げ込み式のレベルスイッチです。この様なものでしょうか？
今の仕様はマイクロスイッチ使用で30Vが最大電圧となっています。最近の日本製のスイッチで水銀を使っているものはほとんど残っていないと思いますので使用されているスイッチは結構古い計器でしょうか。

200Vで直接制御は危険ですのでしていないと思います。DC24V電源程度で液位信号をリレー受けしシーケンサかリレーで電磁接触器を制御、モーター発停制御しているのではないでしょうか。どのようなポンプかわかりませんが一般的にポンプ起動時には短絡状態と同じ電流が流れますので接点がもちません。しかも漏電すると感電の恐れ（というか生死にかかわる）があります。もし200Vで直接制御しているのだとしたら相当危険ですね。
労働者の安全上も重大な欠点です。制御回路のリプレイスをお勧めします。

参考URL：

http://www.shinmaywa.co.jp/pump/kanren/ekimen/lc.pdf

お礼

ありがとうございます。

制御回路は仰るとおり降圧するものですよね。
リレーの励磁、レギュレータとも200Vなのです。
またポンプの動作電源はマグネットスイッチによる入切で
コントロールはスモールリレーです。

またレギュレータについては正にそのメーカーです。
10年ほど前にバラした時は確かに水銀封入スイッチでしたが
環境保護の観点から現在は使用されないと私も思います。
仰るとおりmax30Vです。
今後交換時は電圧から直付けは不可能で、
フロートレススイッチ等の導入が必須と思います。

施設自体古い上に衰退する運命の事業ゆえ、修繕等の予算が全く取れず
多少電気知識のある私が現状維持管理している次第です。
安全に関して配慮あるお言葉感謝致します。

回答No.2

tomikenboh

再投稿します。
そうなると単に設定値に液位が達した場合に接点をメイクする（クローズする）信号がほしいだけみたいですね。
ＨとＭでポンプの自動発停、Ｌでポンプの空引き防止でポンプトリップですね。どこのメーカか忘れましたが投げ込み式のレベルスイッチ（水銀スイッチ）を使用されているのだと思いますが、トリップ信号のリードが切れた場合ことを考えておいたほうがいいような気がしますが、設計思想にそこまで無い様ですね。もうちょっと突っ込んで調べるにはブロック図やラダー図、展開接続図、タイムチャートを見てみるといいと思います。

信号をどのように使い分けるかは特に決められていないと思います。
（安全計装とかはちょっと分かりませんが…。）
昔の設備は何でもかんでもプロセス状態が設定値に達して接点クローズ信号を出すように設計されていましたが、数年前の（もっと前からだと思いますが）某重工の制御回路は断線や異常時の事を考えられた設計になっていました。
要は故障時のリスクや製品のコスト、どこまで制御で面倒を見るかなどのバランスだと思います。

お礼

お忙しい中、貴重なご助言感謝致します。

仰る通り、単に水位信号が必要だっただけでトラブル時の
処理については考えていないと思われます。
大体、投げ込みレギュレータを200Vで直接制御する事が納得できません。

L位に付きましてはB→Aに変更しようと思います。
お陰さまで大変勉強になりました。ありがとうございました。

回答No.1

tomikenboh

計装屋さんです。どのような回路、設備かわかりませんが故障した場合の振る舞いを設計思想に盛り込んでいると思います。例えばタンクを空にしたくないというのが根底にあり、ケーブルが断線した場合Ｌ信号が立ちっぱなしになるので給水しっぱなしになる、とか。Ｈ以上にはオーバーフロー管があるので断線しても水の供給には影響がないとか…。
回路、設備を見ないと設計思想は見えてきませんが故障時の状態を何らかの状態にしたいのだと思います。

補足

ありがとうございます。
>故障した場合の振る舞いを設計思想に盛り込んでいる
　なるほど、設計者はトラブル時の挙動まで考えておられるのですね。
　当然のことなんでしょうが、私にはその意図が酌取れませんでした。

>タンクを空にしたくないというのが根底にあり
　考えてみれば槽に排水ポンプが付いており、構造上空転厳禁な
　ポンプなのでtomikenboh様の仰る通りだと思います。

槽内の液体は排出口が槽下部にあり、スネークポンプを使って定量送出し
処理する機械に供給させるというもので、レギュレータは水位下限到達時に
ポンプ空転防止のため自動停止させる用途です。
仮に断線した場合、LレギュレータがB接点では下限信号が行かなくなるので
ポンプは自動停止しなくなり、逆にA接点だと水位が高くとも下限という解釈になりいつまでもポンプが動かない。
そのための保険でMレベルがあるのでしょうけど。
どっち転んでも設計者の意図が感じられないのです。