HMI (ヒューマン マシン インターフェイス) ソリューションのサプライヤーとして、私は石油とガス、化学処理、医薬品製造、および危険に分類されるその他の業界で働くエンジニア、工場管理者、安全担当者からこの質問をよく受けます。簡単な答えは、単純な「はい」か「いいえ」ではありません。それは、環境固有のリスク、HMI の認定、およびシステムへの統合方法によって異なります。ただし、必要な理解を明確にするために、これを技術的な詳細、実際の使用例、HMI 10 インチの実際の仕様に分けて説明しましょう。
まず、産業機器にとって危険な環境が何を意味するかを定義しましょう。ほとんどの地域では、IEC 60079 (グローバル) や NEC 500/505 (北米) などの規格により、可燃性ガス、蒸気、粉塵、または繊維の存在に基づいて場所が分類されます。これらは、「クラス」（ガス/粉塵）、「区分」または「ゾーン」（存在の可能性）、および「グループ」（可燃性物質の種類）に分類されます。ここで使用される機器は、標準的な既製のものだけではだめで、これらの物質への発火を防ぐことが認定されている必要があります。つまり、アーク、火花、または表面の過熱を避けるために電気コンポーネントを保護する必要があります。
「HMI 10 インチはこれらのスペースでも動作しますか?」と尋ねられた場合は、通常、彼らは 2 つのシナリオを指します。それは、危険区域自体の内部に設置するか、隣接する非危険な制御室に設置するかです。後者から始めましょう。これが私が目にする最も一般的な使用例であり、お客様にとっても簡単だからです。サイズに関係なく、ほぼすべての HMI は、施設設計に従って保護されており、防爆壁、加圧空気、またはパージ システムによってプロセス エリアから分離されているため、非危険制御室で使用できます。このセットアップでは、HMI 10 インチが制御室に最適です。画面が大きいため、目を細めることなく複数のプロセス変数を一度に監視し、設定値を調整し、トラブルシューティングを行うことが容易になります。非危険空間でコンパクトな制御パネル用の小型オプションをお探しの場合は、HMI 7インチ密度の低い操作ニーズには完璧に機能しますが、10 インチ モデルは詳細なマルチプロセス監視に最適です。
さらに難しい質問は、HMI 10 インチを危険ゾーン 1 (継続的または断続的なガスの存在) またはディビジョン 1 (北米も同様) エリア内に設置できるかということです。そこで、認証は交渉の余地のないものになります。標準 HMI (HMI 10 インチの未認定バージョンを含む) は、このために構築されていません。内部コンポーネント (回路基板、コネクタ、電源) は、何かが誤動作すると火花を発生する可能性があり、その表面温度が近くの可燃性物質の発火点を超える可能性があります。そのため、危険区域用の現場取り付け型 HMI を必要とする企業は、本質安全 (IS) または防爆認定を受けたモデルに注目するのです。
まず本質安全性について説明します。これは、HMI などの小型電子デバイスにとって最も一般的なアプローチだからです。 IS 認定機器は、電気エネルギーと熱エネルギーを特定の可燃性物質に点火できないほど低く制限するように設計されています。これは、すべての回路、配線、さらにはバッテリー (使用している場合) がテストされ、発火可能なレベルに達しないことが確認されることを意味します。良いニュースとして、当社では本質的に安全なバージョンのHMI 10インチ特定の危険区域に対して認定されています。ここで重要なのは「具体的」ということです。これは万能の認定ではありません。当社の IS HMI 10 インチは、製油所や化学プラントの標準であるゾーン 1、グループ IIB+C (メタン、プロパン、水素などの最も一般的な可燃性ガスをカバー) に評価されています。また、可燃性材料に加えてほこりや湿気にも耐える密閉型の耐腐食性ハウジングを備えているため、過酷な環境に最適です。
より大きな危険区域では、IS の代わりに防爆装置が使用される場合があります。防爆エンクロージャは、可燃性ガスの内部爆発を封じ込め、安全に排気して外部の物質に発火しないように構築されています。 HMI 10 インチは現在、防爆形式で提供されていませんが、非常にリスクの高いプロセス領域に取り付ける必要がある場合は、認定された防爆インターフェイス モジュールと組み合わせることをお勧めします。当社のお客様のほとんどは、代わりに HMI 10 インチの IS バージョンを選択します。これは、より軽量で設置が簡単で、防爆エンクロージャに必要な追加の通気やメンテナンスが必要ないためです。
私は、企業が認証を省略し、危険区域で標準装備を使用すると何が起こるかを直接見てきました。テキサス州の顧客は、認証を確認せずに、認証されていない HMI 10 インチを製油所のポンプ室 (ゾーン 1 エリア) に取り付けようとしました。 6 か月以内に、HMI のコネクタが緩んでいたために小さなアークが発生し、漏洩した炭化水素蒸気に点火しました。幸いなことに怪我はありませんでしたが、HMI と近くのポンプが損傷し、生産が 3 日間停止しました。それは避けられる間違いです。もし彼らが私たちのチームと協力して IS 認定 HMI 10 インチを入手していたら、あの事件は決して起こらなかったでしょう。当社のすべての認定モデルは、IEC 60079 規格を満たすためにサードパーティのテストを通過しているため、その点について心配する必要はありません。
危険な環境で HMI 10 インチを使用する場合に考慮すべきもう 1 つの要素は、統合です。これらの分野のほとんどのプロセス制御システムは、リモート I/O (入力/出力) ネットワークを使用してフィールド デバイス (センサー、バルブなど) を制御室に接続します。 IS HMI 10 インチはこれらのネットワークとシームレスに連携し、HMI とフィールド配線の間に本質安全防爆を使用して、過剰なエネルギーが危険領域に到達しないようにします。複数のフィールドデバイスを接続する必要がある場合は、産業用HMIこのプラットフォームには、Modbus、EtherNet/IP、その他の一般的な産業プロトコルのサポートが組み込まれているため、追加の未認定のハードウェアを使用せずに、10 インチの画面からプロセス全体を監視および制御できます。
ちょっと待ってください。よくある誤解に対処しましょう。HMI のサイズが安全性にとって重要であると考える人もいます。 10 インチの画面だからといって、デバイスが可燃物に発火する可能性は多かれ少なかれありません。重要なのは、消費電力と内部コンポーネントの設計です。当社の HMI 10 インチには、DC24V で動作する低電力プロセッサが搭載されており、過剰な熱を発生しないため、IS 認証に最適です。画面には白熱電球の代わりに LED バックライトが使用されているため、電球が切れて近くの物体に発火する危険がありません。また、粉塵やガスが内部に侵入するのを防ぐために、画面、コネクタ、ボタンの周囲のすべての開口部を密閉します。これは、粉塵の多い危険区域 (北米のクラス II、ディビジョン 2) での認証に必要です。
メンテナンスについてはどうですか？認定 HMI 10 インチを使用する大きな利点は、危険な場所でも簡単に保守できるように設計されていることです。スクリーンやコネクタを交換するためにプロセス全体をシャットダウンする必要はありません。当社には IS 認定も受けた現場交換可能な部品があるため、デバイスを安全に保つシールを破らずにコンポーネントを交換できます。これは、年中無休で稼働するプラントにとっては大幅なコスト削減になります。認定されていない機器では、危険ゾーンでのメンテナンスのために完全なシャットダウンが必要になることが多く、生産損失として 1 時間あたり数千ドルのコストがかかる可能性があります。
ここで、HMI 10 インチで何ができないかについて話すのは正直なので、制限について説明します。可燃性ガスが継続的または長時間存在する場所 (パイプライン内など) であるゾーン 0 エリアでの使用は認定されていません。ゾーン 0 の場合は、別のタイプの本質安全防爆デバイスが必要になりますが、現在 10 インチ フォーム ファクターにはそのデバイスは提供されていません。また、海洋石油掘削装置の飛沫ゾーンなどの腐食性の高い環境向けには評価されていませんが、中程度の塩水噴霧に対応できる海洋グレードの HMI 10 インチ バージョンも提供しています。極端な海洋条件の場合は、安全エンジニアに相談して適切なソリューションを見つけることをお勧めします。
また、これが実際にどのように機能するかを説明するための成功事例も紹介したいと思います。インドの製薬会社は最近、可燃性アルコール蒸気が存在するゾーン 1 エリアにある自社の発酵プロセスを監視するために、当社の IS HMI 10 インチを使用しました。チームはこれまでより小型の 7 インチ HMI を使用していましたが、画面を切り替えることなく 12 個の発酵容器を同時に監視できる、より大きな画面を求めていました。当社の HMI 10 インチを選択したのは、IS 認定を受けており、既存の制御システムと互換性があり、必要なディスプレイ サイズを備えていたためです。 6 か月間使用した後、安全性の問題はゼロであると報告されており、オペレーターは、画面が大きくなったことで発酵パラメーターを調整する際のエラーが減少したと述べています。非危険エリアのコンパクトなコントロール パネルにさらに小さい画面が必要だった場合、HMI 7インチ代替品としても最適でしたが、10 インチ モデルがニーズにぴったりでした。
そこで、元の質問に戻ります。HMI 10 インチは危険な環境で使用できますか?はい、本質安全 (IS) 認定バージョンを選択し、環境がゾーン 1、グループ IIB+C (または北米の場合は同等のクラス I、ディビジョン 1) に分類されている限り、はい。危険エリアがゾーン 0 である場合、または極端な条件がある場合は、他のオプションを検討する必要があります。当社のチームがそれをお手伝いします。 HMI を非危険制御室でのみ使用する場合は、どのバージョンでも機能し、詳細なプロセス監視には 10 インチ モデルが最適です。
危険な環境でプロジェクトに取り組んでいて、HMI 10 インチが適切かどうかを確認したい場合、または安全で準拠した HMI セットアップの設計に支援が必要な場合は、当社の産業安全専門家チームがお手伝いします。当社は認証プロセスをご案内し、IS と防爆機器の違いを説明し、特定のプロセスのニーズに適したサイズとモデルの選択をお手伝いします。当社は、危険エリアに HMI を導入するために業界全体の何百ものプラントと協力してきており、IEC 60079、NEC 500、ATEX などの世界的な安全規格の詳細を熟知しています。安全性を犠牲にせず、当社のチームに連絡して要件について話し合い、カスタマイズされたソリューションを入手してください。
参考文献
- 国際電気標準会議。 （2019年）。 IEC 60079: 爆発性雰囲気。スイス、ジュネーブ: IEC。
- 全国防火協会。 （2023年）。 NFPA 70: 米国電気規格 (NEC)。マサチューセッツ州クインシー：NFPA。
- アレン・ブラッドリー。 （2024年）。産業用HMIの製品仕様です。 /hmi/industrial-hmi.html から取得
- アレン・ブラッドリー。 （2024年）。 HMI 10 インチ本質安全防爆認証の詳細。 /hmi/hmi-10-inch.html から取得
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