電気オートメーション制御: 産業用制御用語、計装および測定用語
電気オートメーション制御: 産業用制御用語、計装および計測用語
産業用制御
閉ループ制御
制御理論の基本概念である閉ループ制御は、制御に影響を与えるために制御された出力を入力端にフィードバックするという点で開ループ制御とは異なります。このフィードバック メカニズムにより、出力が「サイド チェーン」を介して入力に戻ることが可能になり、入力が出力を制御できるようになります。閉ループ制御の主な目的は、フィードバックベースの調整を実現することです。
I/Oポイント
制御システムで頻繁に使用される用語、I/O ポイントは入力/出力ポイントを指します。入力は制御システムに入る機器からの測定パラメータであり、出力はシステムからアクチュエータに送信される制御パラメータです。制御システムの規模は、多くの場合、対応できる I/O ポイントの最大数によって定義されます。
アナログおよびスイッチング数量
制御システムでは、パラメータはアナログ量またはスイッチング量になります。アナログ量は、温度や圧力など、特定の範囲内で連続的に変化する値です。ただし、スイッチング量には、スイッチやリレーのオン/オフ状態のように 2 つの状態しかありません。
制御ループ
アナログ制御の場合、コントローラーは特定のルールとアルゴリズムを使用して入力に基づいて出力を調整し、制御ループを形成します。制御ループは、開ループまたは閉ループにすることができます。閉ループ制御、またはフィードバック制御は最も一般的なタイプで、出力が入力にフィードバックされて設定値と比較されます。
2 - 位置制御
フィードバック制御の最も単純な形式で、スイッチ制御とも呼ばれます。測定値が最大値または最小値に達すると、スイッチング信号がトリガーされます。測定値はアナログですが、制御出力はデジタルです。この方法は工業用温度調節器やレベルスイッチで一般的に使用されています。
比例制御
コントローラの出力は、測定値と設定値または基準点との偏差に比例します。比例制御は 2 位置制御よりもスムーズな調整を実現し、2 位置制御に伴う発振の問題を解消します。
統合制御
積分制御では、制御量の変化は、制御システムの出力が有効になるまでにかかる時間に関係します。アクチュエータの出力は徐々に設定値に到達します。この制御方法は温度制御システムで一般的に使用されます。
微分制御
微分制御は通常、比例制御および積分制御と組み合わせて使用されます。これにより、制御システムが逸脱に対してより迅速に応答できるようになり、システムの応答が遅くなるのを防ぎます。比例制御および積分制御と組み合わせることで、制御量が発振することなくより迅速に安定状態に到達するのに役立ちます。
PID制御
制御システムの特定の要件に応じて、制御方法は P (比例)、PI (比例 - 積分)、PD (比例 - 微分)、または PID (比例 - 積分 - 微分) 制御になります。 PID 制御は、制御システムで最も一般的な制御モードです。
遅延制御
* スイッチング制御アプリケーションで一般的に使用される遅延制御は、スイッチ状態の変化とコントローラーの出力動作の間に時間遅延をもたらします。たとえば、生産ラインでは、近接スイッチは、ワークピースの位置決め後、次のローラーが動作を開始するまでに数秒の遅延を必要とすることがよくあります。
インターロック制御
* スイッチング制御シナリオでよく使用されるインターロック制御は、スイッチ間の関係を確立します。たとえば、スイッチ C は、スイッチ A と B が両方とも開いている場合にのみアクティブにすることができます。または、スイッチ A が開いているときにスイッチ C も開く必要があります。インターロック制御は、圧力が特定のレベルに達するとすぐに開く必要がある反応器のベントバルブなど、安全性が重要な用途で一般的です。
電気制御
※リレーやソレノイドバルブ、サーボドライバなどの電動部品を対象とし、電気量や電子信号によって出力を得る制御システムを指します。ほとんどの自動制御システムには電気制御要素が組み込まれています。
油圧制御
* 油圧制御システムは、機械や装置の操作、特に連続速度制御アプリケーションで使用されます。油圧制御は、多くの場合、電気サーボ制御と組み合わされて、高効率かつ高精度の電気油圧アクチュエータを形成します。
空気圧制御
* 空気圧制御システムはさまざまなシーンで使用されます。信号の送信や作動のための動力源として圧縮空気を利用します。圧縮空気は、入手しやすさ、清潔さ、安全性、簡単な制御機能により工場で広く使用されており、空気圧ツールは多くの生産ラインで一般的になっています。
補間
* 補間とは、工作機械 CNC システムが特定の方法を使用してツール パスを決定するプロセスです。これには、曲線上の既知のデータ ポイント間の中間点を計算することが含まれます (「データ ポイントの高密度化」とも呼ばれます)。 CNC システムは、プログラム セグメントの開始点と終了点の間のデータを高密度化することで、必要な輪郭軌道を生成します。
位置、速度、電流ループ
* ループの概念には、フィードバックを使用してアプリケーション システムの安定性とパフォーマンスを向上させることが含まれます。
* 電流ループ制御は、電圧伝送中の損失、電圧降下、およびノイズを補償するために電流信号伝送を使用して電圧を調整することを目的としています。
※速度と位置の関係は、距離＝速度×時間の式に基づきます。時間間隔にわたる速度の連続的な変化により、その間隔にわたる速度の積分が得られ、これが移動距離 (位置) に対応します。
※速度と電流の関係は、速度＝加速度×時間で定義されます。加速度は印加電流に依存し、時間間隔にわたる加速度の積分により瞬間速度が求められます。
※トルク制御モードでは、電流ループの出力を一定に保つことでサーボモータが設定トルクで回転します。外部負荷トルクがモータの設定出力トルク以上の場合、モータの出力トルクは一定となり、モータは負荷の動きに追従します。逆に、外部負荷トルクがモーターの設定出力トルクより小さい場合、モーターまたはドライブの最大許容速度に達するまでモーターは加速し続け、その時点でアラームがトリガーされ、モーターが停止します。
* 速度モードでは、モーターの速度が設定され、モーターのエンコーダーからの速度フィードバックによって閉ループ制御システムが形成されます。目的は、サーボ モーターの実際の速度が設定速度と一致することを確認することです。
* 速度ループの制御出力は、トルクモード電流ループのトルク設定値として機能します。位置制御モードでは、ホストコンピュータによって提供される位置設定値と、モータのエンコーダからの位置フィードバック信号または機器からの直接位置測定フィードバックが比較され、位置ループを形成します。これにより、サーボモーターが設定位置に確実に移動します。位置ループの出力は、速度ループ設定値として速度ループに供給されます。したがって、トルク制御モードは、最も基本的な層として電流制御ループを利用します。速度制御ループは電流制御ループに基づいて構築され、位置制御ループは速度制御ループと電流制御ループの両方に基づいて構築されます。
計測および計測に関する用語
範囲
上限と下限によって定義される量の連続的な間隔。
測定範囲
機器が指定された精度を達成できる測定値の範囲。
測定範囲下限: 機器が指定された精度を達成できる最小測定値。
測定範囲上限: 機器が指定された精度を達成できる最大測定値。
スパン
範囲の上限と下限の間の代数的な差。たとえば、範囲が -20°C ～ 100°C の場合、スパンは 120°C になります。
性能特性
機器の機能と能力、およびその定量的表現を定義するパラメータ。
参考性能特性: 参考動作条件下で達成される性能特性。
リニアスケール
目盛の間隔とそれに対応する測定値が一定の比例関係にある目盛。
非線形スケール
目盛りの間隔と対応する測定値が一定でない比例関係にある目盛り。
抑制 - ゼロスケール
測定量のゼロ値に相当する目盛値が目盛範囲に含まれない目盛。
拡張されたスケール
スケールの長さの不釣り合いな部分がスケールの拡張された部分によって占められているスケール。
スケール
指示装置の一部を形成する、順序付けられたスケール マークと関連する数字のセット。
スケール範囲
* スケールの開始値と終了値によって定義される範囲。
目盛マーク
* 1 つ以上の特定の測定値に対応する指示装置上のマーク。
ゼロ目盛り
* 測定量のゼロ値に対応する目盛りマークまたは目盛り上の線。
スケール部門
* 隣接する 2 つの目盛りの間の目盛りの部分。
スケール分割値
※隣接する2つの目盛に対応する測定値の差。
スケール分割間隔
* スケールの長さに沿った、隣接する 2 つのスケール マークの中心線間の距離。
スケールの長さ
* 開始目盛と終了目盛の間のすべての最短目盛の中点を通る、実数または虚数の線分の長さ。
スケール開始値
※開始目盛りに相当する測定値です。
スケール終了値
※エンドスケールマークに相当する測定値です。
スケールの番号付け
* 目盛りで定義される測定値に対応する目盛り上の一連の数字、または目盛りの順序を示します。
測定器のゼロ
※測定器の動作に必要な補助エネルギーがすべて加えられ、測定値がゼロになったときの測定器の直接的な表示。
※補助電源を使用する測定器の場合、通常「電気ゼロ」と呼ばれます。
* 補助エネルギーがないために機器が動作していない場合、「メカニカルゼロ」という用語がよく使用されます。
計器定数
※測定値を求めるために測定器の直接指示に乗じる係数。
特性曲線
* 機器の定常状態の出力値と 1 つの入力量の間の関数関係を示す曲線。他のすべての入力量は指定された一定値に維持されます。
指定された特性曲線
* 指定された条件下での、機器の定常状態の出力値と 1 つの入力量の間の関数関係を示す曲線。
調整
* 機器が正常な動作状態にあることを確認し、適切な使用のための逸脱を排除するために実行される操作。
* **ユーザー調整**: ユーザーが実行できる調整。
校正
* 指定された条件下で、測定機器またはシステムによって示される値と、対応する測定量の既知の値との間の関係を確立する操作。
検量線
※指定された条件下での測定量と機器の実測値との関係を示す曲線。
校正サイクル
* 機器の校正範囲限界間の上向き校正曲線と下向き校正曲線の組み合わせ。
校正テーブル
* 検量線の表形式の表現。
トレーサビリティ
* 途切れることのない比較の連鎖を通じて、適切な規格 (通常は国際規格または国内規格) に関連付けることができる測定結果の特性。
感度
* 機器の出力の変化とそれに対応する入力量の変化の商。
精度
※ 計器の表示と測定量の真の値との一致度。
精度クラス
※精度に応じた機器の分類。
誤差の限界
* 規格または技術仕様で指定された機器の最大許容誤差。
基本的なエラー
※参考条件における機器の誤差です。
適合
※標準曲線と指定された特性曲線（直線、対数曲線、放物線など）との一致度。