冷却水の流量・温度をロット単位で記録・監視 ― クランプオン計装×KV-X500ロギング

案件概要

お客様：電子材料メーカー様（元請様経由）
プロジェクト：製造設備7台の冷却水流量・温度監視・ロギングシステム（RTM制御盤）の新設
体制：当社が現地調査・制御盤設計製作・センサ選定手配・PLC／タッチパネルソフト開発・施工設計・現地取付／試運転・操作説明書作成までを一括担当。センサ〜制御盤間のケーブル敷設はお客様手配
担当範囲の主要機器：KEYENCE KV-X500（CPU・microSDロギング）、KV-AD40×6（アナログ入力24ch）、VT5-X15（15インチタッチパネル）、VT-SP1（音声スピーカ）、クランプオン式流量センサ FD-H20×7、クランプオン式温度センサ FI-T15×7

背景と課題

「冷却水が正しく流れていたか」を、後から証明できる工場は意外と少ない。

クリーンルーム内に並ぶ製造設備7台は、チラーで15℃に調整した冷却水を共通系統で循環させています。製品品質に直結する温度条件でありながら、各設備の入口で流量と温度がどうだったかは記録に残らず、異常があっても気づくのは「結果が出てから」でした。

設備ごとの冷却水流量・温度を製造ロット単位で記録し、後から追跡できるようにしたい
逸脱したら即座に、現場の誰もが「どの設備の何が異常か」分かる形で知らせたい
設備は停止時に手動弁で冷却水を閉止する運用のため、弁操作のたびに他系統へ脈動が出る。これを異常と誤判定しない工夫が必要
既設7台に加え将来4台の増設が見込まれており、増設時にソフト改造が要らない構成にしたい
稼働中のクリーンルーム内設備であり、配管を切る工事や長期停止は避けたい

対応内容

配管を切らない計装 ― クランプオン式センサで休日1日の施工

流量・温度センサにはKEYENCEのクランプオン式（FD-H20／FI-T15）を採用しました。配管の外側に挟み込むだけで計測できるため、配管を切断・分岐する工事が一切不要です。既設設備の冷却水ラインに手を入れずに済み、現地での取付・接続・試運転は休日1日（8:30〜16:30）で完了しました。

センサ専用ケーブルは当社でコネクタ処理を済ませたものを施工業者様へ支給し、現地ではつなぐだけの状態にしています。「配管工事ゼロ・現地はコネクタ接続のみ」は、稼働中設備への計装で最も効く設計判断でした。

運転信号に連動した「1ロット1ファイル」のロギング

記録は単なる定周期ログではなく、製造ロットとひも付く形にしました。各設備の動力盤から運転信号を1点ずつ取り込み、運転開始でその設備のCSV記録を開始、停止後に設定時間（ロギング終了判定タイマ）が経過したら記録を閉じます。製造中はモータの発停を手動で繰り返す運用ですが、短時間の停止ではファイルを分けず、1ロットが1つのCSVに集約されます。

ロギング周期は1〜600秒で設定可能、保存先はKV-X500内蔵のmicroSDカードです。タッチパネルの「ロギング有効／無効」操作とSDカード取出可表示を組み合わせ、作業者が安全にカードを抜いてデータを持ち出せるようにしました。CSVやSDカードの異常（未挿入・容量不足・書込み失敗・ファイル競合など13種類）も警報として検出し、「記録できていなかった」を黙って起こさない構造にしています。

脈動に強い判定 ― 平均処理と2段階閾値

手動弁の開閉で生じる瞬間的な流量変動を異常と誤判定しないよう、入力信号の平均時間を0.1〜1.0秒の範囲で現場調整できるようにしました。その上で、流量・温度それぞれに警告（上下限）と警報（上下限）の2段階閾値を設け、閾値逸脱が設定時間（ディレイ）を超えて継続したときだけ発報します。閾値はトレンドグラフ上に直線で表示され、現在値がどれだけ余裕を持っているか一目で分かります。

発報は音声スピーカ（VT-SP1）による日本語読み上げで、「どの設備の」「流量か温度か」「警告か警報か」を識別できます。クリーンルーム内でタッチパネルの前に立っていなくても、耳で状況が分かる設計です。あわせて、4-20mA信号の電流値から断線（3.3mA未満）・センサエラー（3.3〜3.7mA）・上限異常（21mA以上）を切り分け、「値がおかしい」と「センサがおかしい」を区別して表示します。

将来増設4台をソフト改造なしで吸収

アナログ入力はKV-AD40を6台（24ch）搭載し、既設7台＋将来4台＝11設備分の流量・温度22chを最初から確保しました。警告値・警報値・ディレイなどの設定は11設備共通で、タッチパネル上で監視対象設備を有効／無効に切り替えるだけで増設設備を取り込めます。トレンドグラフは温度・流量で分け、縦軸スケールを統一し、系統ごとに表示／非表示を切り替えられるようにしました。表示範囲は過去48時間、横軸の拡大・縮小・スクロールに対応しています。

出荷前には製作場所でお客様立会いの動作確認を行い、設備名称の確定、CSVの日時書式、グラフ軸の表示範囲、制御盤と架台の分割搬入など7件のご要望をその場で引き取って現地据付前に反映しました。据付後も現場の見やすさに合わせてグラフ縦軸レンジを再調整しており、「導入する」と「使われる」の間を埋める作業まで含めて担当しています。

結果

製造設備7台の冷却水流量・温度がロット単位のCSVとして全数記録され、品質トラブル時に「そのロットの冷却条件」を遡って確認できるようになりました
配管工事ゼロのクランプオン計装により、稼働中のクリーンルーム設備に対して休日1日の施工で立上げを完了しました
2段階閾値＋ディレイ＋平均処理の組合せで、手動弁操作の脈動による誤報を出さずに、本当の逸脱だけを音声で現場へ知らせる運用が定着しました

計装は「センサを付ける」だけでは終わりません。何をいつ記録し、何を異常と呼び、誰にどう知らせるかまで設計して初めて、データは品質の証拠になります。既設設備のデータ化・ロット追跡・監視の仕組みづくりは、当社にご相談ください。