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4．自动制御の话

自动化と计装

B：

伝送の话はこの位にして、次は自动化の

话だ。

A：

自动化は计装の中心だから、大いに期待

するよ。

B：

计装という言叶は、もともと计るということ

からきている。したがって本来センサーの

话が计装の中心になるはずだ。

しかし现実には计装というと、自动化が

中心になっていまう。これは、すべての

分野でオートメーション化がすすんでいる

ためだ。そしてはじめにも话したように、

自动化するためには、まず计ることが

必要なので、计装と自动化とは、ほとんど

同じことを意味する。

自动ということは、自动车という言叶から

も判るように、もともとは、人力を使わない

で、机械の力によって动くという意味が

あった。

しかし自动化という场合の自动は意味がち

がう。自动车の场合の自动は、现在ではむ

しろ机械化と呼ばれている。

そして、机械化されたものに対して、さらに

操作をも自动的にやるということを自动化

と呼んでいる。

自动车そのものは自动化ではない。

これにオートクラッチがつけば、その部分は自动化ということになる。

A：

すると、自动车は自动车ではなく、机械车

だね。そして、新干线は自动化がすすん

でいるから、これが自动车だ。

B：

要するに自动化とは、手足の部分の自动

化ではなくて、头の部分の自动化を意味し

ている。

自动化の方法に二种类

B：

この意味をはっきりさせるには、自动化という

よりも自动制御という言叶を使った方がよい。

ところで一口に自动制御といっても、その具体

的やり方は、大きく二つに分けられる。

一つは、电気こたつで见られるやり方だ。温度

を计り、その温度がある目标になる値と一致

するよう、自动的に操作する。

これを専门用语ではフィードバック制御と呼ん

でいる。

A：

どうも舌をかみそうだな。そんな难しく言わな

いでこたつ式制御と覚えておこう。

B：

今一つは、全自动电気洗濯机を考えればよ

い。洗濯机の中に洗濯物を入れるには、人手

でやらなければならないが、洗濯机のスイッチ

を入れると、洗濯、すすぎ、乾燥と、あとは自

动的にすべてやってくれる。これを専门用语

ではシーケンス制御と呼んでいる。

A：これも洗濯机式制御ということにしよう。

B：

シーケンス制御は、要するに、一连の操作を顺序に従って自动的に次々と

やってくれるということだ。

自动制御の目的

A：

こたつ式、洗濯机式、どちらにしても、自动的

にやってくれるなら、人手をかけないですむ。

したがって省力化ということが、自动制御の効

果だろう。

B：

省力化は、自动制御の大きな効果だ。机械化

によって、人间は自分で力を出して仕事をする

必要はなくなった。そして、人力よりもはるかに

大きな仕事を少ない人间でやれるようになっ

た。

しかし、机械は人间が操作してやることが必要

だった。自动化によって、今度は、その操作す

ら不要になった。

したがって、さらに少ない人手で多くの仕事が

できるようになったのだ。しかし、自动制御の

メリットは、省力化だけではない。

人间は、优れた头脳をもっている。何かあったとき、すばらしい判断をす

ることができる。だが、逆に人间はすぐ疲れる。自动制御は、人间の头脳

の部分を机械化することだ。しかし、人间に比べればはるかに単纯な判断

しかすることができない。

ただ、単纯な判断なら、疲れず休まず间违わず、忠実に仕事をしてくれる。

また人间より速く仕事することも可能だ。

だから、人间が直接操作するのに比べて、

より均一なものをより速く作るという点では、

自动制御の方がはるかに优れている。

A：均一化と品质の向上とは関系があるのかな。

B：

直接は関系ない。しかし均一でなければ、

よい品质とはいえない。そして、はじめは均一

だがあまり良くない品质のものが、改良によっ

て、品质の良い均一なものになっていく。

A：

结局は、自动制御が品质の向上に寄与しているということだね。

B：

そうだ、品质の均一化と向上をささえているのは、品质管理の技术と自动制御の技术だ。

计装の対象と自动制御

A：

工场などにおける自动制御がどのようにして

行われているのか、もう少し具体的に说明し

てほしい。

B：

电気こたつや洗濯机とちがって、当然复雑な

制御が行われる。しかし、复雑であっても、

结果は、フィードバック制御とシーケンス制御

との组み合わせから成り立っている。オット、

これはこたつ式制御と洗濯机式制御といわな

ければいけなかった。

A：

いや、フィードバック制御、シーケンス制御と

呼んでもらっても、なんとか判りそうだ。

B：

ところで、この二种类の制御は、计装の対象

となる工业の种类によって、どちらが主体であ

るかがちがってくる。

まず第一のタイプは、石油化学などの装置产

业だ。これらは、シーケンス制御も多いが、主

体はフィードバック制御だ。

第二のタイプは、机械工业で、この场合は逆

にシーケンス制御が主体となっている。

この二つのタイプの中间のものもある。鉄钢

はその代表例だ。

物を生产する工业では、制御が主体だが、

ビル管理などの场合は、制御よりも、监视が

主体となる。これを第四のタイプと呼ぶことに

する。

石油化学における制御

A：まず石油化学について说明してほしい。

B：

生产の流れには、二通りある。

连続プロセスと呼ばれるものと、バッチプロセ

スと呼ばれるやり方だ。石油化学では、原料

も制品も、液体や気体など流体と呼ばれるも

のの场合が多い。原料が装置の中に连続的

に流れ込み、连続的に装置の中を流れる间

に加工され、制品も连続的に装置から流れ出

す。このような生产方式が连続プロセスだ。

A：

自动化された焼鸟の机械では、コンベアで鸟

をさした串が连続的に入っていって、出てきた

ときは焼鸟になっている。これが连続プロセス

だね。

B：

このような场合、装置の中のそれぞれの场所

で、流量や圧力などを一定に保つ必要が多

い。焼鸟机の场合なら、焼鸟机の中の各部分

部分の温度を一定にしておいて、焼鸟の串を

流せばよい。

これは、フィードバック制御の仕事だ。石油化

学では、生产方式として连続プロセスが多

い。

したがってフィードバック制御が多いことにな

る。

焼鸟机では、温度を制御するのに、ガスの流

量を调节する。ガスの流量を调节するには、

ガス配管の中に设けられたバルブの开度を

加减すればよい。

石油化学においても、制御のための操作は、

配管中に设けられたバルブを加减する形をと

ることが圧倒的に多い。もちろんその寸法は

焼鸟机とは比べものにはならない。

自动制御に使うバルブを调节弁と呼んでい

る。石油化学工场の中はパイプラインが多い

ことが特徴だ。そのパイプラインのいたる所に

调节弁がついている。

A：

制御装置から调节弁までの间も、伝送が使わ

れるのだね。

B：

そうだ、センサーから制御装置までは、情报

を伝えるだけでよいから、文字どおり伝送だ。

これに対して、调节弁を动かすにはパワーが

必要だ。制御装置なら、调节弁を开闭する情

报だけを伝送し、実际に弁を开闭するパワー

は别に供给する方式もある。また、制御装置

から、制御兼パワーを供给するやり方もあ

る。

调节弁を开闭するパワーとしては、空気圧が

使われることが多い。空気圧の场合、情报の

伝达兼パワーの供给となることが特徴だ。

この场合、多量の空気圧配管が、计装工事

の対象となる。

机械工场における制御

A：机械工场はどうなのだろう。

B：

机械工场の场合には、形のある物が加工さ

れたり组み立てられたりする。したがって机械

工场でやる仕事の内容は、次々と一连の操

作を行なうことになる。石油化学でも、一部の

工程においては、同じように、一连の操作を

加えるやる方をする。

このような装置をバッチプロセスと呼んでい

る。

A：

自动焼鸟机の焼鸟は、形のあるものだが、

连続だね。

B：

形のあるものの作业でも、焼鸟机の例のよう

に连続プロセスとみなせるものがある。

だが少ない。大部分は、マクロに见て连続

プロセスのように见えても、个々の工程では

バッチになっている。

A：バッチプロセスは、シーケンス制御が使われるのだろう。

B：

そのとおりだ。だから机械工业はシーケンス制御が主体ということになる。

机械工业においては、操作についても、バルブが使われる所もあるが、

どちらかというとスイッチのオン・オフが多い。スイッチのオン・オフなら、

电気配线だ。

A：机械でも空気圧や油圧が使われるよ。

B：

その场合、制御装置から、空気圧や油圧が

出力されることもあるが、制御装置からは电

気信号が出て、操作部の所で空気圧や油圧

に変换されることも多い。またバルブを使う场

合でも流量を加减するよりも、オンかオフかの

动作となることが多い。

制鉄所における制御

B：

制鉄所は、先程言ったように、石油化学工场

と、机械工场との中间的な立场にある。

制鉄所は、前半の工程は石油化学に近い性

质をもっている。

高炉(溶鉱炉)や転炉などはその例だ。

また后半の工程は机械工业に近い性质を

もっている。

圧延装置がその代表例だ。

ところが、よく见ると、高炉(溶鉱炉)や転炉

でも、石油化学の装置に比べると机械工业

的な面がある。

逆に圧延は石油化学工业的な性格を少し

含んでいる。

要するに中间的ということだ。

制御装置

A：

ところで自动制御に使われる制御装置はどん

なものかね。フィードバック制御とシーケンス

制御とでは、当然ちがうと思うが。

B：

フィードバック制御用の制御装置は、制御対

象が大幅に异なっても、制御のやり方は大体

决まっている。したがって、标准化された制御

装置が利用できる场合が多い。これを调节计

と呼んでいる。

そして、センサー、伝送、调节计、伝送、调节

弁という组み合わせが一つの代表的な形だ。

右図のような调节计は、一つの制御ループ毎

に设备された従来型の型式である。

とくに大型生产工场の现在は、テレビ画面を

主体にした通称CRT画面上に数ループの调

节计の画像が表示されている。

いわゆるアナログ计装から、コンピュータに

よるディジタル计装に代わってきた。

A：シーケンス制御の场合は、どうか。

B：

シーケンス制御の场合は、一连の操作の自

动化だ。一连の操作の顺序をシ－ケンスとよ

んでいる。

シーケンス制御の名は、ここから出ている。

ところで、このシーケンスは、制御の対象と

なる装置が异なれば、それぞれ异なってい

る。

センサーではないが、これも千差万别だ。

A：

そうすると、制御対象に合わせて、その都度

作るということかね。

B：

昔は、そのとおりだった。しかし、これは面倒

だし金もかかる。

さらに困ったことに、工程の改良や追加があ

ると、その度にシーケンスが変わるということ

だ。その度にシーケンス制御装置を作りかえ

ていたのでは大変だ。

制御装置とコンピュータ

A：

コンピュータで、シーケンスのソフトウエア化

すればよいと思う。

B：

そのとおりだ。最近では、シーケンス制御に

コンピュータが使われている。

だが、コンピュータを使うには、コンピュータ

の技术を必要とする。将来は、谁でもが、

コンピュータの技术を身につけるようになる

かも知れないが、今はとても无理だ。

そこで、コンピュータを使って、ソフトウエア

で、自由にシ－ケンスを作るという特徴を

活かしながら、コンピュータの技术は不要

という制品ができている。

これをプログラマブル・コントローラと呼んで

いる。

A：そんなうまいことができるのだろうか。

B：

最近は家电制品でも、マイコン内蔵のもの

がある。マイコン内臓电子レンジ、マイコン

内臓ミシンなど、いろいろある。

このマイコン内臓ミシンを动かすのに、主妇

がマイコンの勉强をしなければならないとし

たら、そんなミシンが売れるだろうか。

A：なるほど。

B：

ただし、このような形にすると、コンピュータ

が真に自由自在だという特徴は失われてし

まう。したがって、従来のシーケンス制御装

置よりも、マイコンを使うことによって、

より高度の制御を行うことが目的なら、

やはり、コンピュータ技术を身につけなけれ

ばならない。

A：

フィードバック制御にもコンピュータは利用さ

れているのだろう。

B：

もちろん使われている。调节计は标准化され

ていて使い易い。しかし、よりきめ细かな、

より高度な制御を行なうためには、コンピュ

ータが必要だ。

昔は、大规模な装置でないと、コンピュータ

は使えなかった。しかしマイコンが安くなっ

たので、今では気軽に利用できる。

ただし気軽というのはお金の话だ。

制御技术

B：

制御をうまく行なうには、制御技术が必要

だ。これは、フィードバック制御と、シーケン

ス制御。コンピュータの利用と否とを问わ

ない。

しかも、制御装置は、単に自动制御のことを

よく知っているだけではだめで、制御の対象

をある装置の性质をよく知り抜いていること

が必要だ。

A：

センサーの选定にも、计装の対象をよく知

っていることが必要だったね。

B：

自动制御の场合は、それ以上だ。

たとえば、バブルを少しひねっても、すぐ変

化してしまうものもあれば、逆にバルブを大

きくひねっても中々変化してくれないものも

ある。

このような制御対象の性质をよく知ってい

ないと、どんな制御をすればよいかが判ら

ない。

たとえば、装置の温度を制御するのに、

装置のどの部分の温度を计れば、最も良い

制御ができるのか、また装置のどこを操作

すればよいのか、このような选定が必要だ。

またさらに、コンピュータを含めてどんな制

御装置を使うかの选定も必要だ。

A：

要するに、制御自体のことも、せいぎょ対象

のことも、両方共によく通じた人でないとま

ずいということだね。

B：

つまり文武両道に优れた人でないといけな

い。

A：こりゃ大変だ。

B：

その上、石油化学も、鉄钢も、机械もという

ことになったら、まさに超人だ。そんなことは

无理だろう。

A：

なにも一人ですべてをこなさなくても良いの

だろう。それぞれに明るい人が、チームワー

クで仕事をすればよいはずだ。

B：

そのとおりだ。それが正しい解决方法だ。

だがそのためにもピラミッド形の技术を持っ

た人が必要だ。烟突形の人が集まったの

では、よいチームは作れない。