自動制御入門（自動制御装置）
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２．シーケンス制御 ２．１．概要 ２．２．シーケンス制御回路（例） ２．３．センサ ２．４．ブール代数 |
３．デジタル制御 （コンピュータ制御） ３．１．コンピュータの構成 ３．２．PLC制御 ３．３．２進法と１６進 ３．４．２進法の数値表現 ３．５．AD変換 |
４．フィードバック制御 ４．１．フィードバック制御の概要 ４．２．ブロック図（等価変換） ４．３．PID制御（一部未稿） |
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| 進む |
| 自動制御装置 | 自動制御装置とは、今の状態（現状）から、人手を介する事無く（自動的に）、目的とする別の状態へ移行させる（又は状態を維持しようとする）装置の事である。 例） ・電気ポット：現在の温度から求める温度まで(ポット内）の水温を上昇させ、一定温度を保とうとする。 ・外気温という外乱に関わらず室温を一定（目的温度）に保とうとする。 自動制御装置には、メカニカルな装置、電気回路によるアナログ装置があるが、ここでは、マイコンシステムを利用したディジタル制御装置を主として説明する。 |
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| シーケンス制御 | 定められた手順に従って機器を順番に（シーケンシャルに）操作する。 処理条件によって操作順序（パターン）が変化する事もあるが、基本は順序制御。 |
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| 開ループ制御 | 原因と結果の因果関係が決定されているとき、結果のフィードバックをしない制御が行える。 しかし、何らかの外乱に対するフォローはなされない。 |
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| 閉ループ制御 | 開ループ制御では、制御対象に対する外乱（室温調節時の外気温の変化、室内人数の変化など）に対応できない。 制御対象の状態変換をネガティブフィードバックする事で、逐次制御対象を適切な値となるよう、操作端を制御し、制御対象が最適な値となるようにする。 |
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| 構成 | 制御装置を構成する要素は制御システムによって異なるが、概ね左図の様になっている。 |
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| 配電盤 | 動力用電源（一般的には２００V３相交流）と、制御用電源（一般的には１００V単相交流)の電源の分配を行い、ブレーカーによる、過負荷保護、漏電保護を行う 100V以下の電源（４８V、24V等）は制御盤内に電源装置を設け、分配するのが一般的。 大型プラント、工場では、受電設備にて高架線から受けた電力を、下記に説明するメタクラ、パワーセンタなどにて動力の配電を行う。 その時、制御電源はコントロールセンタから分配するのが一般的である。 |
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| 動力制御盤 | 多くの動力を抱える大型工場、プラント設備では、以下の様な設備により電源管理を行っている。 （１）メタクラ： ６．６ｋV（６．９ｋV)の三相交流を送電線から引き込まれた三相交流を、高圧開閉器（メタルクラッドスイッチギア）により高圧三相交流の開閉を行う。 必要により、トランスで、４８０V、200Vの低圧に変換する。 （２）パワーセンタ： ４８０V、２００Vの低圧電源を気中遮断機により開閉する。 必要により、トランスで２００Ｖ，１００Ｖへの変換を行う。 （３）コントロールセンタ： ２００V／１００Vの電源を電磁開閉器により開閉し、電源供給を行う。 各々過電流、過電圧、不足電圧他の保護回路を持つ。 |
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| 操作盤 | 操作盤は、目的により、下記２種類があり、両者を設置し、どちらからの制御も行える様にする場合がある。 ①操作機器のそばに置き、メンテナンス時、故障時の手同操作を行うもの ②各機器の操作を集中表示できるようにし、運転状態（自動制御状態）の集中監視を行う。 下記の様な機器により、構成される。 ①状態表示器 故障状態、制御状態、動作状態をランプ表示する。 ②状態表示（メータ） 水位、圧力などのアナログ値表示を行う。 |
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| 制御盤 | 制御に必要な（動力関係以外の）あらゆるものを納める。 ・制御電源廻りの用品（ヒューズ、ブレーカ等） ・電源装置（４８Ｖ、２４Ｖ）と電源分割回路 ・制御回路を構成する用品（電磁リレー、電子部品） ・デジタル制御装置（デジタル制御の場合） ・センサーの制御回路、部品 ・外部機器、装置と接続するための端子台、コネクタ ・表面（扉面）へ、故障表示器、状態表示器の設置 |
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| 操作機器 | モーター、ポンプ、弁（バルブ）などある。 ・ポンプは直結しているモータにより駆動される。 ・弁には、モーターのより開閉する電動弁と、電磁式弁（ソレノイドバルブ）がある。 |
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| センサ | リミットスイッチ、温度、液位、圧力、電流、電圧など（シーケンス制御の項参照） | ||||
１．３．シーケンス図
注：ここで取り上げるシーケンス回路は説明用であるので、実運用時は十分な検討を行う事。
| シーケンス図 （展開接続図） |
シーケンス制御回路はシーケンス図を用いて表現する。 用途 設計（計画）～現地試験・メンテナンスまで幅広く用いられる。 ①回路の機能、制御内容の確認 ②容量、保護回路（保護協調）の確認 ③用品手配 ④配線 ⑤電気試験 ⑥現地組合せ試験 ⑦定期点検・メンテナンス 主な記載内容 シーケンスのみで、実際の回路が構築できるよう、詳細に記載する。 ①装置、機器の製造の為の図ではない（加工図、組み立て図として使用しない為、外形寸法・加工寸法等は表記しない） ②回路の機能、制御方式を記載する（別途機能仕様書による場合も多い） ③電気回路を構成する用品（型式・定格、端子番号（極性）） ④外部機器との接続（接続ケーブル番号（芯番号）、接続先（接続先機器（端子番号・極性） ⑤電磁リレー、スイッチ類の接点使用先リスト（１個の機器で複数の接点を持つ場合、使用先リストを表記する） ⑥回路は通常、左から右へ（上から下へ）と記載していく。 |
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| シーケンス回路例 | 押しボタンと電磁リレー | 接点について ①操作スイッチ、電磁リレー等の機器は複数の接点を持っていて、同じ動作を複数の回路へ伝える様になっている。 ②接点には、積極的動作でONするｍ（make）接点ま（"a"接点ともいいう）と、消極的方向でONするｂ（blake)接点がある。 ②ｂ接点は通常（復帰状態）でONしており、積極的動作でOFFする。（以下の動作参照） 左記回路の動作 ①通常状態で、電磁リレーRY-A(b)接点が閉じているため、LAMP-Bは点灯している。 ②RY-A(m)接点は開いているため、LAMP-Bは消灯している。 ③押しボタンBS-Aを押すと、 ④電磁リレーRY-Aが励磁され、 ⑤接点RY-A(m)が閉じ、RY-(b)が開く ⑥LAMP-Bは消灯し、LAMP-Aは点灯する。 ⑦押しボタンBS-Bから手を離すと、電磁リレーRY-Aが復帰し、 ⑧各接点が復帰するため、 ⑨元の状態（LAMP-A消灯、,LAMP-B点灯）に戻る。 |
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| タイマ回路 | タイマについて、 ①タイマリレーは、動作条件成立後、一定時間後（指定時間後）に動作する機能を持つ。 ②タイマリレーには、動作条件が成立してから一定時間後に動作する”ONデレィタイマ”と、動作条件が不成立となってから一定時間後に復帰する”OFFデレィタイマ”がある。 以下の回路で、ONデレィタイマの動作について説明する。 左記回路の動作 ①押しボタンBS-Aを押すと、 ②電磁リレーRY-Aが動作し、 ③RY-A接点により、LAMP-Aが点灯する。 ④同時にRY-A接点によりタイマリレーTMR-Aが時間カウントを開始する。 ⑤タイマリレーTMR-Aがカウント完了すると、同リレーの接点により、LAMP-Bが点灯する。 ⑥結果、LAMP-A点灯から、TMR-Aの設定時間分遅れてLAMP-Bが点灯する。 ⑦押しボタンBS-Aを離した時点で、回路は復旧し、LAMP-A、LAMP-Bの両ランプが消灯する。 |
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| 自己保持回路 | 自己保持回路とは、押しボタンの様に、短時間の接点信号状態を保持しておく回路で、制御ではよく用いられる。 左図において、 ①BS-Aの押しボタンが押されると、 ②RY-Aの電磁リレーが動作し、 ③同RY-Aの接点により、RY-Aの電源が（押しボタンBS-Aの接点が離れても）保持される。 ④停止様押しボタンBS-Bが押される事で、同ボタンの"b"接点が離れ、元の状態に復帰する。 |
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| 後優先回路 | この回路に例では、押しボタンSWに２接点（"a"接点と"b"接点）付きを採用している。 ①BS-AをONすると、RY-Bの自己保持回路が機能する。 ②BS-BをONすると、RY-A上部のBS-Bの"b"接点が離れ、RY-Aは復帰し、RY-Bが自己保持する。 ③この状態で、BS-AをONすると、上記②と同様にRY-Aが自己保持し、RY-Bが復帰する。 ④BS-Aと、BS-B同時にONした時、RY-A、RY-B両者とも機能しない。 |
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| 単線結線図 | 三相制御回路を単純表現するために、単線結線図を使用する場合がある。 | |||
| シーケンス図記号 | シーケンス図に於ける電気記号は、JIS（日本工業規格）C0617に規定されている記号を使用する。 |
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| 基本器具番号 | 器 具 名 称 | 説 明 |
| １ | 主幹制御器又はスイッチ | 主要機器の始動・停止を開始する器具 |
| ２ | 始動若しくは閉路限時継電器又は始動若しくは閉路遅延継電器 | 始動若しくは閉路開始前の時刻設定を行う継電器又は始動若しくは閉路開始前に時間の余裕を与える継電器 |
| ３ | 操作スイッチ | 機器を操作するスイッチ |
| ４ | 主制御回路用制御器又は継電器 | 主制御回路の開閉を行う器具 |
| ５ | 停止スイッチ又は継電器 | 機器を停止する器具 |
| ６ | 始動遮断器，スイッチ，接触器又は継電器 | 機械をその始動回路に接続する器具 |
| ７ | 調整スイッチ | 機器を調整するスイッチ |
| ８ | 制御電源スイッチ | 制御電源を開閉するスイッチ |
| ９ | 界磁転極スイッチ，接触器又は継電器 | 界磁電流の方向を反対にする器具 |
| 10 | 順序スイッチ又はプログラム制御器 | 機器の始動又は停止の順序を定める器具 |
| 11 | 試験スイッチ又は継電器 | 機器の動作を試験する器具 |
| 12 | 過速度スイッチ又は継電器 | 過速度で動作する器具 |
| 13 | 同期速度スイッチ又は継電器 | 同期速度又は同期速度付近で動作する器具 |
| 14 | 低速度スイッチ又は継電器 | 低速度で動作する器具 |
| 15 | 速度調整装置 | 回転機の速度を調整する装置 |
| 16 | 表示線監視継電器 | 表示線の故障を検出する継電器 |
| 17 | 表示線継電器 | 表示線継電方式に用いることを目的とする継電器 |
| 18 | 加速若しくは減速接触器又は加速若しくは減速継電器 | 加速又は減速が予定値になったとき，次の段階に進める器具 |
| 19 | 始動一運転切換接触器又は継電器 | 機器を始動から運転に切り換える器具 |
| 20 | 補機弁 | 補機の主要弁 |
| 21 | 主機弁 | 主機の主要弁 |
| 22 | 漏電遮断器，接触器又は継電器 | 漏電が生じたとき，動作又は交流回路を遮断する器具 |
| 23 | 温度調整装置又は継電器 | 温度を一定の範囲に保つ器具 |
| 24 | タップ切換装置 | 電気機器のタップを切り換える装置 |
| 25 | 同期検出装置 | 交流回路の同期を検出する装置 |
| 26 | 静止器温度スイッチ又は継電器 | 変圧器，整流器などの温度が予定値以上又は以下になったとき動作する器具 |
| 27 | 交流不足電圧継電器 | 交流電圧が不足したとき動作する継電器 |
| 28 | 警報装置 | 警報を出すとき動作する装置 |
| 29 | 消火装置 | 消火を目的として動作する装置 |
| 30 | 機器の状態又は故障表示装置 | 機器の動作状態又は故障を表示する装置 |
| 31 | 界磁変更遮断器，スイッチ，接触器又は継電器 | 界磁回路及び励磁の大きさを変更する器具 |
| 32 | 直流逆流継電器 | 直流が逆に流れたとき動作する継電器 |
| 33 | 位置検出スイッチ又は装置 | 位置と関連して開閉する器具 |
| 34 | 電動順序制御器 | 始動又は停止動作中主要装置の動作順序を定める制御器 |
| 35 | ブラシ操作装置又はスリップリング短絡装置 | ブラシを昇降若しくは移動する装置又はスリップリングを短絡する装置 |
| 36 | 極性継電器 | 極性によって動作する継電器 |
| 37 | 不足電流継電器 | 電流が不足したとき動作する継電器 |
| 38 | 軸受温度スイッチ又は継電器 | 軸受けの温度が予定値以上又は予定値以下となったとき動作する器具 |
| 39 | 機械的異常監視装置又は検出スイッチ | 機器の機械的異常を監視又は検出する器具 |
| 40 | 界磁電流継電器又は界磁喪失継電器 | 界磁電流の有無によって動作する継電器又は界磁喪失を検出する継電器 |
| 41 | 界磁遮断器，スイッチ又は接触器 | 機械に励磁を与え又はこれを除く器具 |
| 42 | 運転遮断器，スイッチ又は接触器 | 機械をその運転回路に接続する器具 |
| 43 | 制御回路切換スイッチ，接触器又は継電器 | 自動から手動に移すなどのように制御回路を切り換える器具 |
| 44 | 距離継電器 | 短絡又は地絡故障点までの距離によって動作する継電器 |
| 45 | 直流過電圧継電器 | 直流の過電圧で動作する継電器 |
| 46 | 逆相又は相不平衡電流継電器 | 逆相又は相不平衡電流で動作する継電器 |
| 47 | 欠相又は逆相電圧継電器 | 欠相又は逆相電圧のとき動作する継電器 |
| 48 | 渋滞検出継電器 | 予定の時間以内に所定の動作が行われないとき動作する継電器 |
| 49 | 回転機温度スイッチ若しくは継電器又は過負荷継電器 | 回転機の温度が予定値以上若しくは以下となったとき動作する器具又は機器が過負荷となったとき動作する器具 |
| 50 | 短絡選択継電器又は地絡選択継電器 | 短絡又は地絡回路を選択する継電器 |
| 51 | 交流過電流継電器又は地絡過電流継電器 | 交流の過電流又は地絡過電流で動作する継電器 |
| 52 | 交流遮断器又は接触器 | 交流回路を遮断・開閉する器具 |
| 53 | 励磁継電器又は励弧継電器 | 励磁又は励弧の予定状態で動作する継電器 |
| 54 | 高速度遮断器 | 直流回路を高速度で遮断する器具 |
| 55 | 自動力率調整器又は力率継電器 | 力率をある範囲に調整する調整器又は予定力率で動作する継電器 |
| 56 | すべり検出器又は脱調継電器 | 予定のすべりで動作する検出器又は同期外れを検出する継電器 |
| 57 | 自動電流調整器又は電流継電器 | 電流をある範囲に調整する調整器又は予定電流で動作する継電器 |
| 58 | (予備番号) | - |
| 59 | 交流過電圧継電器 | 交流の過電圧で動作する継電器 |
| 60 | 自動電圧平衡調整器又は電圧平衡継電器 | 二回路の電圧差をある範囲に保つ調整器又は予定電圧差で動作する継電器 |
| 61 | 自動電流平衡調整器又は電流平衡継電器 | 二回路の電流差をある範囲に保つ調整器又は予定電流差で動作する継電器 |
| 62 | 停止若しくは開路限時継電器又は停止若しくは開路遅延継電器 | 停止若しくは開路前の時刻設定を行う継電器又は停止若しくは開路前に時間の余裕を与える継電器 |
| 63 | 圧力スイッチ又は継電器 | 予定の圧力で動作する器具 |
| 64 | 地絡過電圧継電器 | 地絡を電圧によって検出する継電器 |
| 65 | 調速装置 | 原動機の速度を調整する装置 |
| 66 | 断続継電器 | 予定の周期で接点を反復開閉する継電器 |
| 67 | 交流電力方向継電器又は地絡方向継電器 | 交流回路の電力方向又は地絡方向によって動作する継電器 |
| 68 | 混入検出器 | 流体の中にほかの物質が混入したことを検出する器具 |
| 69 | 流量スイッチ又は継電器 | 流体の流れによって動作する器具 |
| 70 | 加減抵抗器 | 加減する抵抗器 |
| 71 | 整流素子故障検出装置 | 整流素子の故障を検出する装置 |
| 72 | 直流遮断器又は接触器 | 直流回路を遮断・開閉する器具 |
| 73 | 短絡用遮断器又は接触器 | 電流制限抵抗，振動防止抵抗などを短絡する器具 |
| 74 | 調整弁 | 流体の流量を調整する弁 |
| 75 | 制動装置 | 機械を制動する装置 |
| 76 | 直流過電流継電器 | 直流の過電流で動作する継電器 |
| 77 | 負荷調整装置 | 負荷を調整する装置 |
| 78 | 搬送保護位相比較継電器 | 被保護区間各端子の電流の位相差を搬送波によって比較する継電器 |
| 79 | 交流再閉路継電器 | 交流回路の再閉路を制御する継電器 |
| 80 | 直流不足電圧継電器 | 直流電圧が不足したとき動作する継電器 |
| 81 | 調速機駆動装置 | 調速機を駆動する装置 |
| 82 | 直流再閉路継電器 | 直流回路の再閉路を制御する継電器 |
| 83 | 選択スイッチ，接触器又は継電器 | ある電源を選択又はある装置の状態を選択する器具 |
| 84 | 電圧継電器 | 直流又は交流回路の予定電圧で動作する継電器 |
| 85 | 信号継電器 | 送信又は受信継電器 |
| 86 | ロックアウト継電器 | 異常が起こったとき装置の応動を阻止する継電器 |
| 87 | 差動継電器 | 短絡又は地絡差電流によって動作する継電器 |
| 88 | 補機用遮断器，スイッチ，接触器又は継電器 | 補機の運転用遮断器，スイッチ，接触器又は継電器 |
| 89 | 断路器又は負荷開閉器 | 直流若しくは交流回路用断路器又は負荷開閉器 |
| 90 | 自動電圧調整器又は自動電圧調整継電器 | 電圧をある範囲に調整する器具 |
| 91 | 自動電力調整器又は電力継電器 | 電力をある範囲に調整する器具又は予定電力で動作する継電器 |
| 92 | 扉又はダンパ | 出入口扉，風洞扉など |
| 93 | (予備番号) | - |
| 94 | 引外し自由接触器又は継電器 | 閉路操作中でも引外し装置の動作は自由にできる器具 |
| 95 | 自動周波数調整器又は周波数継電器 | 周波数をある範囲に調整する器具又は予定周波数で動作する継電器 |
| 96 | 静止器内部故障検出装置 | 静止器の内部故障を検出する装置 |
| 97 | ランナ | カプラン水車のランナなど |
| 98 | 連結装置 | 二つの装置を連結し動力を伝達する装置 |
| 99 | 自動記録装置 | 自動オシログラフ，自動動作記録装置，自動故障記録装置，故障点標定器など |
| 文字記号 | 内 容 | 対応英語(参考) |
| ABC | 自動ボィラ制御装置 | Automatic boiler controller |
| ACC | 自動燃焼制御装置 | Automatic combustion controller |
| ACR | 自動電流調整装置 | Automatic current regulator |
| AFC | 自動周波数制御装置 | Automatic frequency controller |
| AFU | 自動追従装置 | Automatic follow-up device |
| ALR | 自動負荷調整装置 | Automatic load regulator |
| APC | 自動出力制御装置 | Automatic power controller |
| APFR | 自動力率調整装置 | Automatic power factor regulator |
| APR | 自動出力調整装置 | Automatic power regulator |
| AQR | 自動無効電力調整装置 | Automatic Q regulator |
| ASR | 自動速度調整装置 | Automatic speed regulator |
| ATS | タービン自動始動装置 | Automatic turbine start-up controller |
| AVM | 自動揃圧装置 | Automatic voltage matcher |
| AVQC | 自動電圧及び無効電力制御装置 | Automatic voltage and Q controller |
| AVQR | 自動電圧及び無効電力調整装置 | Automatic voltage and Q regulator |
| AVR | 自動電圧調整装置 | Automatic voltage regulator |
| ccc | 横流補償器 | Cross-current compensator |
| CDT | サイクリックディジタルテレメータ | Cyclic digital telementer |
| CPT | 電子計算機 | Computer |
| EDC | 自動経済負荷配分制御装置 | Automatic economic load dispatching controller |
| EHC | 電気油圧式タービン制御装置 | Automatic hydraulic controller |
| EHG | 電気油圧式タービン調速装置 | Automatic hydraulic governor |
| FCB | ファストカットバック | Fast cut back |
| LDC | 線路電圧降下補償器 | Line voltage drop compensator |
| OEL | 過励磁制限装置 | Over excitation limiter |
| PIO | プロセス入出力装置 | Process input /output |
| PMG | 永久磁石発電機 | Permanent magnet generator |
| PSS | 電力系統安定化装置 | Power system stabilizer |
| TC | テレコントロール | Telecontrol |
| TM | テレメータ | Telemetering |
| TOR | 総合無効電力調整装置 | Total Q regulator |
| UEL | 不足励磁制限装置 | Under excitation limiter |
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