電気制御とは、電気信号を用いて機器やシステムの動作を制御する技術です。具体的には以下のような制御方式があります。
フィードバック制御：センサーからの入力信号に基づいて、目標値との偏差を常時修正する制御
シーケンス制御：プログラムされた順序に従って機器を順次動作させる制御
プログラム制御：コンピュータによる論理演算に基づく制御
製造現場では、これらの制御方式を組み合わせることで、人間の手作業では達成が困難な精密な制御や、24時間365日の連続稼働を実現しています。
電気制御システムを構成する主要な要素について、それぞれの役割と特徴を見ていきましょう。
1. センサー
システムの「目」や「耳」としての役割を果たし、以下のような用途で活用されています。
光電センサー：製品の有無や位置の検出
温度センサー：製造工程の温度管理
圧力センサー：機械部品の適切な締め付け力の監視
近接センサー：物体の接近検知による安全確保
エンコーダー：回転速度や位置の高精度検出
2. スイッチ
電流の流れを制御する基本的なデバイスとして、以下の種類があります。
押しボタンスイッチ：作業者による手動操作用
リミットスイッチ：機械の位置検出用
セレクトスイッチ：動作モードの切り替え用
非常停止スイッチ：緊急時の安全停止用
3. リレー
小さな制御信号で大きな電力を制御できる重要なコンポーネントとして、以下の種類があります。
・有接点リレー
機械的な接点による開閉
【特徴】
大電流の開閉が可能
接点の寿命がある
ノイズに強い
【用途】
大型モーターの始動回路
高電圧回路の開閉
安全回路
・無接点リレー（ソリッドステートリレー）
半導体素子による電子的スイッチング
【特徴】
高速スイッチング可能
寿命が長い
小型化が可能
【用途】
高頻度のスイッチング制御
精密機器の電源制御
ヒーター制御
4. プログラマブルロジックコントローラ（PLC）
現代の産業用制御システムの中核を担うコンピュータとして、以下の特徴と機能を持ちます。
【リアルタイム制御能力】
1ms単位での高速な制御周期
決定論的な動作保証
【耐環境性】
ノイズ耐性
広い動作温度範囲
防塵・防滴性能
【プログラミングの容易さ】
ラダー図による直感的なプログラミング
ファンクションブロック図による機能的な記述
【豊富な入出力インターフェース】
デジタル/アナログ入出力
各種通信プロトコル対応
モーション制御機能
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電気制御システムでは、主に以下の制御方式が採用されています。
1. シーケンス制御
シーケンス制御は、あらかじめ定められた順序で機器を動作させる制御方式です。
・工作機械の自動運転サイクル
・組立ラインの搬送制御
・バッチプロセスの工程管理
・エレベーターの運行制御
・自動倉庫のピッキング制御
などで活用されています。
2. フィードバック制御
フィードバック制御は、制御結果を常時監視し、目標値との差を補正する制御方式です。
一般的なフィードバック制御方式として
・比例制御（P）：偏差に比例した制御出力
・積分制御（I）：偏差の累積を補正
・微分制御（D）：偏差の変化率を予測制御
というPID制御があります。
適用例として、
・モーターの速度制御
・温度管理システム
・位置決め制御
・プロセス制御
などで使用され、高精度な制御を実現します。
電気制御システムは、様々な産業分野で活用されています。
1. 製造業
・自動車製造ライン：溶接、塗装、組立工程の自動化
・食品製造：原料の計量、混合、加熱工程の制御
・包装機械：高速かつ正確な製品包装
2. プロセス産業
・化学プラント：反応条件の精密制御
・製鉄所：圧延工程の制御
・発電所：発電設備の運転制御
3. 建築設備
・空調システム：室温・湿度の管理
・エレベーター：運行制御
・セキュリティシステム：入退室管理
専門分野
・電気制御
・盤製作/盤組み
・外配
電気業者での長年の経験あり。自動機制御はもちろん、工場ユーティリティの工事まで請け負います。
IoTやAIの発展に伴い、電気制御システムはさらなる技術革新が進行しています。
・予知保全の高度化
・機械学習による異常検知の精度向上
・センサーデータの多変量解析
・寿命予測モデルの構築
・遠隔監視制御：クラウドを活用した設備管理
・自律的制御の進化
・深層強化学習による制御パラメータの自動調整
・深層強化学習による制御パラメータの自動調整
・協調制御システムの発展
電気制御技術は、産業界のDXを支える重要な基盤技術として、今後もさらなる発展が期待されています。技術者には、従来の制御理論の理解に加え、データサイエンスやAI技術の知識が求められる時代となっています。
サカエでは、電気制御の知見を持った専門家がいます。電気制御に関するお困り事や「この電気部品が手に入らない」、「電気業者の選定が大変」といったことにも対応させていただきますので、お気軽にご相談ください。