APDahlen Applications Engineer
産業用制御は、複数の分野にまたがる非常に複雑なトピックです。三相モータコントローラから、重要インフラのための最新のサイバーセキュリティまで、幅広いトピックをカバーしています。これは、この分野に興味を持つ学習者にとっては難しいかもしれません。
この技術概要では、その第一歩を踏み出すための推奨事項を提供します。
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トラブルシューティング： この記事では取り上げていませんが、産業用トラブルシューティングガイドを必ずお読みください。
図1： Siemensのコンポーネントを搭載したPLCトレーナの写真
産業用制御を学ぶのはなぜ難しいのでしょうか？
私はエレクトロニクスやオートメーションについて理解していなかった時期がありました。ある程度の教育は受けていましたが、その応用を理解するのに苦労しました。例えば、マイクロコントローラをプログラムすることはできましたが、制御ループをプログラムしたことはありませんでした。
言いたいことは、私たちは生まれつきエレクトロニクスのコツを持っているわけではないということです。むしろ、意図的な練習や実社会での経験によって、時間をかけて育まれるものなのです。
技術的なヒント： サーマルコントロールシステムは発振する可能性があります。キャリアの初期に、無線送信機の冷却システムに取り組んでいました。このシステムは、比例弁のモータを制御する独立型の比例積分微分（PID）コントローラを備えていました。このシステムは、冷却水を外部のラジエータに自動的に流したり、ローカルループで水を循環させて熱を保持していました。このシステムは、水が常に外部に循環していたため、内部のシステムが凍結し、壊れました。
トラブルシューティングの結果、比例弁のモータが焼損していることが判明しました。新しいモータを取り付けた後、1分ごとに全開と全閉を繰り返していることに気づきました。このような絶え間ないハンチングがあると、新しいモータでも長くは持たないでしょう。
解決策は、技術者が絶対にやってはいけないと言われていることをすることでした。壁に取り付けたPIDコントローラのゲインを調整したのです。ゲインを下げると、モータはハンチングしなくなり、システムの凍結は解消されました。
オートメーションを始める
学習プロセスにおいて、対象分野の全体像を把握することは重要です。特に産業用制御ではそのとおりです。古いやり方ですが、有用な学習方法はカタログを入手することです。例えば以下のとおりです。
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カタログにざっと目をとおしながら、製品がどのようにグループ化されているかに注目してください。この作業によって、産業分野の地図が見えてきます。
押ボタン
手始めに、押ボタンのような単純なものを考えてみましょう。地図（カタログ）を使って押ボタンの谷に行ってみましょう。カタログには100ページ以上に及ぶ、目がくらむほどの豊富なオプションがあります。
DigiKeyに関しては、多くのデバイスが組み立て済みであることがわかります。その一例が、図2に示すSchneiderのXB5AA31 です。また、部品は個別に入手可能です。接点ブロックの破損を発見した場合、スイッチ全体を注文する代わりに、ブロックを個別に購入することで、コストを大幅に削減できます。
図2： 代表的なSchneiderの押ボタン
図3： Siemensの代表的な照光式押ボタン
サーマルコントロール
別の日には地図をたどり、スタンドアロンのサーマルコントローラOmronの E5CC-RX3A5M-000 のようなサーマルコントローラの街に行くこともできます。これは、技術的なヒントで述べた現代版のPIDコントローラに相当するものです。そこでは、関連デバイス、アクセサリ、およびサーマルプローブもご覧いただけます。この旅を通して、産業用制御システムを分類する能力を向上することができます。
図4： 代表的なスタンドアロンのOmronのPIDサーマルコントローラ
PLCと関連デバイス
また別の日には、PLCプラザに向かいます。おそらく、 PLC電源トレイル に移動して、PLC用の24V DC無停電電源装置が見つかるでしょう。その一例が、図5に示すPhoenix Contactの 1133819 です。
図5： 代表的なPhoenix Contact のPLCバックアップ電源用バッテリ
推奨される産業用制御の学習リソース
あなたが旅を続けるには、あなたの道を導く良き指導者や専門家が必要です。彼らはこの分野について、また構成要素間の関係を理解する手助けをしてくれるでしょう。
私が特に教えていたときに役に立った資料のリンクを紹介します。
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DigiKeyチームに参加する前に作成した私の古い資料
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おわりに
あなたは産業用オートメーションの達人を目指す、名誉ある探求の旅に出ています。あなたの忍耐力と好奇心が道を照らす分野へようこそ。機械制御からサイバーセキュリティ、そしてその間にあるあらゆるものの意味を発見し、さらなる成功を収めることを祈っています。
皆さんのご質問にお答えし、解決策を見つけるお手伝いを楽しみにしています。
ご健闘をお祈りします。
APDahlen
関連情報
以下のリンクから、関連する有益な情報をご覧ください。
著者について
Aaron Dahlen氏、LCDR USCG（退役）は、DigiKeyでアプリケーションエンジニアを務めています。彼は、技術者およびエンジニアとしての27年間の軍役を通じて構築されたユニークなエレクトロニクスおよびオートメーションのベースを持っており、これは12年間教壇に立ったことによってさらに強化されました（経験と知識の融合）。ミネソタ州立大学Mankato校でMSEEの学位を取得したDahlen氏は、ABET認定EEプログラムで教鞭をとり、EETプログラムのプログラムコーディネーターを務め、軍の電子技術者にコンポーネントレベルの修理を教えてきました。彼はミネソタ州北部の自宅に戻り、このような記事のリサーチや執筆を楽しんでいます。
Aaron、ご紹介ありがとう！
APDahlen Applications Engineer
こんにちは、 @TimWilborne
以前にも言いましたが、また言わせていただきます、
技術者やエンジニアに現実の現場での経験を伝えるという素晴らしい仕事をされています。
私のすべての元生徒を代表して、感謝申し上げます。
敬具
Aaron
追伸：以前、教科書についてお話ししたことがあります。記事に関するアイデアがあればぜひ教えて下さい。このプラットフォームでは、いくつかの成功例があります。例えば、この連載記事をご覧ください。