本日は、無錫日環センサー科技有限公司が、セーフティライトカーテンの「カスケード接続」と「連結」について解説します。2台の短いライトカーテンを使って、どのように大型開口部を保護できるのでしょうか。

産業現場では、危険区域の開口部の高さが1台のセーフティライトカーテンの最大保護高さを超える場合、単体では開口部全体を保護できません。2台の独立したライトカーテンを単純に組み合わせると、配線が複雑になり、コストが増加するだけでなく、ライトカーテン間の光学的干渉によって安全機能が損なわれるおそれもあります。

この問題に対する標準的な解決策が、**カスケード接続（Cascade）**です。複数台のライトカーテンを直列に接続し、論理的に1台の長いライトカーテンとして機能させ、外部には共通の安全出力を提供します。これにより、シンプルな構成で大型開口部を保護できます。

1. マスター・スレーブ構成：HostとGuestの役割

カスケードシステムの基本は、マスター・スレーブ構成です。

カスケード接続された機器のうち、機械の安全制御回路（セーフティリレーやセーフティPLCなど）に直接接続されるのは、1台の**Host（マスター機）**のみです。HostのOSSD（Output Signal Switching Device：安全出力信号）が、カスケードシステム全体の安全状態を示します。

後続の**Guest（スレーブ機）**は、Hostまたは直前のGuestに順次接続され、独立した安全出力を持ちません。

例えば、3台のライトカーテンをカスケード接続する場合、接続順序は次のとおりです。

Host → Guest 1 → Guest 2

Hostを制御盤に接続し、Guest 1をHostに、Guest 2をGuest 1に接続します。システム全体は、外部から見ると1台の長いライトカーテンと同等に機能します。保護領域のいずれかの部分で光線が遮断されると、HostのOSSD出力がOFF状態に切り替わり、機械の停止動作が作動します。

重要な制約： カスケード接続できる総延長や光軸数は、製品仕様によって制限されます。最大3台まで接続できるシステムもあれば、4組のライトカーテンに対応する機種もあります。必ず、同一シリーズかつカスケード接続に対応した機種を使用してください。異なるメーカーや異なる製品シリーズの機器を、仕様を確認せずに直接配線することは避けてください。

2. 同期配線：M12コネクタによるデイジーチェーン接続

カスケード接続の物理的な配線には、専用のシステムインターフェースまたは接続ケーブルを使用します。メーカーによってインターフェースの仕様やピン配置は異なりますが、基本的な接続方法は共通しています。

• SICKのシステム： Hostには通常8ピンのシステムインターフェースが使用され、Guestには5ピンのシステムインターフェースが使用されます。Hostの5ピン拡張インターフェースを、Guestの5ピンシステムインターフェースに接続します。

• Bannerのシステム： 両端に着脱式コネクタを備えたRDケーブルを使用して、デイジーチェーン接続を行います。投光器同士、受光器同士を接続し、すべての受光器の安全出力をHost側の受光器に集約します。

• 共通ルール： カスケードケーブルは、電線の色とピン番号を正しく対応させて接続する必要があります。例えば、Hostの投光器側ケーブルをGuestの受光器側に接続するなど、配線を誤ると安全機能が損なわれるおそれがあります。

スキャンコード（ビームコーディング）は、カスケードシステム内部および隣接するシステム間の光学的干渉を防止するうえで重要です。

カスケード接続では、スキャンコードが自動的に交互設定される場合があります。例えば、Hostがスキャンコード1を使用する場合、Guest 1はスキャンコード2を使用し、Guest 2は再びスキャンコード1を使用します。

ビームコーディングが有効になっていないと、受光器が別の投光器からの信号を自機の信号と誤認する可能性があり、安全機能の信頼性が低下するおそれがあります。

3. 接続部の保護領域の重なりと設置間隔

大型開口部を2台のライトカーテンで保護する場合、単純に端部を突き合わせるだけでは不十分です。以下の要件を満たす必要があります。

3.1 保護領域のオーバーラップ

2台のライトカーテンの保護領域は、垂直方向に重なりを設け、光線が届かない隙間が生じないようにする必要があります。重なり量は、設置誤差や振動による位置ずれを考慮して決定します。

接続部に物理的な隙間があると、人の手や工具がその隙間を通り抜け、光線が遮断されないまま危険区域に侵入する可能性があります。

カスケードシステムではOSSD出力を共通化できますが、それぞれの保

3.2 隣接するライトカーテンの最小設置間隔

2台のライトカーテンを垂直方向に組み合わせるのではなく、同じ方向を向けて平行に設置する場合は、光学的干渉を防ぐために、所定の最小間隔を確保する必要があります。

Pilzの仕様を例にすると、ビームコーディングを使用せずに2台を平行設置する場合、最小間隔は投光器と受光器の間の交差距離Aによって決まります。

• 交差距離Aが3 m未満の場合：最小間隔 D = 0.131 m

• 交差距離Aが3 m以上の場合：D = A × tan 2.5°

ビームコーディングを使用する場合も、必要な設置間隔はAの値に基づいて計算します。引用した条件では、Aが3 m未満の場合、最小間隔はD = 0.131 mです。

Rockwellでは、次の経験式が示されています。

S > 0.026 × D

ここで、Sは設置間隔、Dは動作距離を表します。実際の適用にあたっては、参照する仕様書における各変数の定義を確認してください。

※上記の数値や計算式は、該当する製品仕様および設置条件に基づいて確認する必要があります。最終的な設置間隔は、必ず使用機種の取扱説明書に従って決定してください。

3.3 カスケード接続による応答時間の累積

カスケードシステムでは、信号が複数の段階を経由するため、システム全体の応答時間が単体のライトカーテンより長くなる場合があります。

Bannerの技術資料には、カスケード接続したライトカーテンの応答時間を計算するための専用項目が設けられています。

カスケード接続後は、システム全体の応答時間を使用して、安全距離を再計算する必要があります。

S = K × T + C

応答時間の増加を考慮せずに設置すると、ライトカーテンが危険区域に近すぎる位置に設置され、機械が完全に停止する前に人の手が危険区域に到達するおそれがあります。

4. カスケード接続と独立接続：どちらを選ぶべきか？

大型開口部の保護には、カスケード接続がよりシンプルな選択肢となる場合が多くあります。配線を簡素化でき、安全ロジックを統一し、複数台を1台の長いライトカーテンと同等に機能させることができます。

ただし、応答時間が長くなる可能性を考慮し、安全距離を再計算する必要があります。

極めて短い応答時間が求められる場合や、それぞれの保護領域を独立して制御する必要がある場合は、独立接続による連結が適しています。

カスケード接続の本質は、単に2台のライトカーテンをつなぐことではありません。複数の機器を連携させ、1つの安全システムとして確実に機能させることにあります。

マスター・スレーブ構成がシステムの骨格となり、同期配線とスキャンコードが連携動作を支え、接続部の重なりと設置間隔が防護の基本条件となります。これらの要素がそろって初めて、防護領域の死角や誤動作のリスクを低減できます。

無錫日環センサー科技有限公司では、カスケード接続・直列接続に対応したセーフティライトカーテンを提供しています。明確なマスター・スレーブ構成とスキャンコードの自動交互設定により、カスケードシステム内部および隣接システム間の光学的干渉の防止を支援します。

日環センサーをぜひフォローして、カスケード接続ソリューションの設計や最適な製品選定について、お気軽にお問い合わせください。