【ディストリビュータ】ディストリビュータの意味や役割、二線式伝送方式について

概要

ディストリビュータとは、差圧発信器など計装機器に用いられる二線式伝送方式の回路において活躍する盤内機器です。

計装機器は①計測信号（4~20mA)の授受と②電源の供給を、二線式伝送方式という二本の電線を用いた回路で同時に行っています。

これを成立させるために必要なのが、ディストリビュータになります。

※計装回路については以下の記事をご参考ください。

【計装回路】二線式伝送器の原理や役割について　～流量計・圧力計～

概要 プラントや工場では流量・圧力・温度などの様々な物理量を計測し、管理しています。 水や油、蒸気、その他化学薬品など測定対象物は様々です。 しかし多くの場合イラストのように、流量計や圧力計など計装機器の測定した値は、制御盤へと取り込まれま...

denki-study.com

2019.11.09

上記イラストに記載している通り、現場側の計装機器と盤内側の調節計やPLC、この両者の間に設置され、信号の橋渡しを行っているんですね。

ただディストリビュータの定義は少々曖昧で、エムシステム技研では以下のように説明しています。

エム・システム技研では、「2線式伝送器（1台のみの場合も含む）へ電源供給するとともに、受信した信号を必要に応じて信号変換した後、他の機器（1台のみの場合も含む）へ出力する工業計器」という意味で使用しています。（一部抜粋）

エムシステム技研HPよりhttps://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/b_signal_con/0407/index.html

ようは以下の二点をおさえている機器と言えそうです。

1. 計装機器への電源供給を行う（伝送器電源機能を持つ）
2. 受信した信号(4~20mA)などを変換し、他の機器（単独or複数）に出力する

ディストリビュータの役割

先の項でディストリビュータの機能と定義について述べましたが、この項ではさらに詳しく見ていきましょう。

ディストリビュータの役割は大きく3点ほど挙げられます。

1. 計装機器の伝送器電源として機能する。
2. 現場、制御盤間の回路を絶縁する。
3. 信号を変換し、また出力点数を増やす。

下記イラストにディストリビュータの機能（役割）についてまとめたので、ご参照ください。

①計装機器の伝送器電源として機能する。

先の述べた通り、計装機器は二線式伝送方式という、二本の電線のみを使った省配線回路をよく用います。

4~20mAの計測信号（アナログ信号）、計装機器電源のDC24Vを同一回路上に共存させる機能が伝送器電源機能です。

計装機器に電源供給しつつ、信号の授受を行うというかなりテクニカルな事案をディストリビュータは可能とするんですね。

②現場、制御盤間の回路を絶縁する。

ディストリビュータの内部にはフォトカプラと呼ばれる素子が利用されているケースが多いです。

これは入力された電気信号を光に変換し、その光を再び電気信号へと戻して出力する事によって、素子の内部で入力側・出力側を絶縁する機能があります。

例えば落雷などで現場の計装機器に異常電圧がかかった場合、そのままでは電線を通じて盤内にまで影響が及ぶかもしれません。

しかしフォトカプラ（光信号）による絶縁をしていれば、現場側の異常が盤内にまで波及する事態を防ぐことができるんですね。

③信号を変換し、また出力点数を増やす。

ディストリビュータは計装機器からの計測信号を、別の信号に変えて出力することが可能です。

計装機器からは4~20mAで入力されますが、盤内側へは1~5Vなどで出力されるのが多いでしょう。

また出力点数を増やし、片方は調節計、もう一方は記録計へというように回路を組むこともできます。

以上がディストリビュータの役割（メリット）です。

計装機器と盤内機器の安全な橋渡しをディストリビュータは担っているんですね。

信号変換器、デジアラームについて

ディストリビュータと似たような形状と扱いをする機器に、信号変換器やデジアラームがあります。

信号変換器

温度計（測温抵抗体や熱電対）などの測定機器からの信号を4~20mAや1~5Vなどの統一信号へと変換する機能を持っています。

調節計や記録計は温度計用のチャンネル（入力）を持っていますが、そういった機器を使わずに加工するには信号変換器などで統一信号へと変換しなければなりません。

デジアラーム

入力されたアナログ信号（4~20mA、1~5V、仕様によってはその他も）から警報出力を行うなどの機能があります。

例えばレベル計から4~20mA（0～100%）の信号を入力し、30％で下限(L警報）、80％で上限（H警報)などという接点出力が可能となります。

アナログ信号をデジタル信号（接点信号）に変換している、と考えて良いかもしれません。

信号変換器やデジアラームの機能は、調節計や記録計でも行えます。

ただこれらは高価でスペースも取るため、単に信号を加工したいだけの場合、安価で省スペースとなる信号変換器やデジアラームが活躍します。

まとめ

• ディストリビュータは二線式伝送方式の回路で使用される
• ①伝送器電源、②回路の絶縁、③信号の変換、という三つの役割がある。
• 類似した機器に、信号変換器やデジアラームがある。

参考文献・サイト

• 株式会社エム・システム技研　『ディストリビュータ（1）』　https://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/2004-2005/0407/index.html　ディストリビュータ（2）https://www.m-system.co.jp/mstoday/plan/mame/2004-2005/0408/index.html
• 川村貞夫/石川洋次郎『工業計測と制御の基礎―メーカーの技術者が書いたやさしく計装がわかる　工業計測と制御の基礎 　第6版』工業技術社,2016年