制御回路の構成

自動制御と計装 自動制御と計装

自動制御は 「検出部」「操作部」「制御部」といった3つの分野で構成されています。人間に例えると「検出部」は目や鼻などの目や鼻などの感覚器官、「操作部」は手や足などの運動器官、「制御部」は中枢器官に該当します。このページでは、初心者の方でもわかりやすいように、自動制御における回路の構成ついて、簡単な例で解説しています。

各部の構成について

調節器

調節器とは、センサからの信号を受け、設定値になるように操作器に信号を送る機器です。例えば温度制御をする際は、設定温度以下ではヒーターをONにする信号を送り、設定温度以上では、ヒーターをOFFにする信号を送ります。

この調節器の特性により、ON-OFFや比例制御などの方式が決定されます。自動制御の「制御部」にあたる箇所です。

操作器

調節器から信号を受け取り、修正動作をする機器です。温度制御の場合は、ヒーターとヒーターをON-OFFさせる機器に当たります。

又、操作器からは、現在どれぐらいの量で動作をしているのか、調節器にフィードバックします。

指示計器

自動制御における検出器とは、温度や圧力などの物理量を検知する部分と、検知したデータを電気信号に変換する部分から成り立っています。検知したデータは遠方にある制御装置に渡されます。自動制御の「検出部」にあたる箇所です。

センサからの信号を、人間が見やすいようにしたメーターで表します。温度制御の場合は、温度計に当たります。

簡単な制御回路の例

熱電対をセンサーとした温度調節器からの命令で、調節器となるSSR(ソリッドステートリレー)を動かし、水槽をヒーターで加熱する制御回路の一例です。

すべての機器は配線でつながれており、ループしているのがわかると思います。自動制御は関連する機器全てが統一された電気信号で命令の受け渡しをしながら、各機器が自分の仕事を行いながら全体としての仕事を行っているのです。

簡単な制御回路

熱電対には種類を表す記号があります。 『K, J, T, E, R, S, B,・・・』などのアルファベットで記載され、日本工業規格(JIS)や国際電気標準会議(IEC)等で規格化されています。

SSR(ソリッドステートリレー)とは、可動接点部分がないリレー(無接点リレー)のことです。動作的には有接点リレーと変わりません。サイリスタ、トライアック、ダイオード、トランジスタなど、半導体スイッチング素子を使用したリレーを言います。

補償導線とは、熱電対とほぼ同等の熱起電力特性の金属を使用した導線です。熱電対の種類に合わせて専用の補償導線を使用します

簡単な自動制御の例でしたが、回路がどのように構成されているのかが、理解できたと思います。複雑そうに思う工業計装も基本は同じようなものです。検出したい箇所に即した「検出部」と機器を「操作」するためのアクチュエータ及び、それらに見合った「制御部」をうまく選定することにより、成り立っているのです。

 

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