🔷 ③ 生産方式とオートメーションープロセス制御－

工場ではさまざまな自動化が行われています ^{2 )} 。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{3 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

計量は測定を包含します。 計量と計測はほぼ同義です。 ^{4 )}

物質や物体の 特徴を比較する情報を 量と言います。 量には、物理量や工業量があります。 長さなどの 物理量は、数値と単位の積です。単位が定義されれば数値データにできます。 単位が定義できない表面粗さなどの工業量も、測定方法が定義されれば数値データにできます。

測定値は、測定者が責任を持ちます。 機器が表示した 指示値ではありません。

測定は 誤差を伴います。

数値は データとして記録されます。

熱力学では、物質と 性質を関連させます。 状態量は、性質の状態の 数量的な表現です。

感覚

見る ことは、観察の基本。 品質管理 では、製品の形状の 計測や検査、異物の有無などを調べます。

升は、体積を デジタル（ 計数的に）測定する道具です。

^{6 )}

タンクなどの液体の所蔵量を知るには、液位を知ることが必要です ^{7 )} 。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{8 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{9 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

温度 は、物質の 状態や反応速度、化学平衡と関係します。 プロセス の管理指標として重要なプロセス変数です。 プラントには対数の 温度計が使われます ^{10 ) 11 )} 。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{12 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

プロセスフローシートの記号は、次の通りです。

圧力 は、物質の 状態や反応速度、化学平衡と関係します ^{13 )} 。 オートメーションで計測されます。

ボイラーでは、高温・高圧の蒸気を作り出します。

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{14 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

©2025 K.Tachibana ^* , C1 Lab.

1982年（昭和57年）にNECから発売されたPC-9800シリーズのパソコンは、漢字の表示が可能だった。 ようやくパソコンで漢字が使えるようになったのだ。 また拡張スロットの仕様が公開されていて、自作の回路を組み込むことができた。 AD変換でセンサーからの信号を測定したり、DA変換でアクチュエータを駆動して制御できた。 これは、工場のオートメーションに一役買った。

ＰＤＣＡ のチェック（Ｃ）

温度、 圧力、 流量、 液位 （ 液面）、 組成 （成分、濃度） は、プロセス変量（プロセス変数）と呼ばれます ^{19 )} 。 プロセス変量を計測したり、目標値を設定して、 制御したりします。 PID制御などが使われます。

設定値（目標値）と計測値の偏差をもとに、プラントを操作することを、制御と言います。 目標の値に保ちたいプロセス変量を制御量といい、それを支配する量を操作量と言います ^{20 )} 。

制御信号を表現した図をブロック図（ブロックダイアグラム）と言います。センサーの出力を、比較に戻すことを フィードバック ^{21 )} と言います。フィードバックに基づく制御をフィードバック制御と言います。これに対してフィードバックを行わない制御は、 シーケンス制御と言います。 コンピュータを使った高度な制御は、現代制御（多変数制御）と言います。

アナログ制御ではなく、 センサーの出力をＡＤ変換し、マイコンで比較計算して、パルスでデジタル制御します。

過渡応答の典型的な入力信号として、ステップ関数があります。広い意味での、典型的な入力信号としては、インパルス入力や、 ランプ入力が使われます。 インパルス入力に対する応答波形（インパルス応答）をラプラス変換したものは、伝達関数に等しく、過渡応答はインパルス応答を積分した波形に相当します ^{22 )} 。

横軸が周波数のグラフを、 スペクトルと言います。 フーリエ変換は、横軸を時間から、周波数に変換する方法です。 デジタルコンピュータの発展で、さまざまな応用ができるようになりました。

連続的な 量の大きさをいくつかの区間に区分し、各区間内を同一の値とみなすことを量子化と言う。 ・・・ 量子化誤差 が生じる。 量子化誤差は、実際の アナログ信号と変換時に丸められた近似的デジタル信号との差のことである。

^{27 )}

第三次産業革命は、 デジタルコンピュータとＡＤ変換といっていいでしょう。 量を 測定し、 デジタルコンピュータで 記録可能なデータにするには、ＡＤ変換が必須です。ＡＤ変換の分解能は確度を支配します。

センサー で電圧に変換した光や音を、デジタル情報に変換します。 たとえばマイクで電圧に変換し、 ＡＤ変換で、デジタル情報にすれば、音声を ＣＤやフラッシュメモリにデジタル 記録 できます。

アナログ信号をどのくらいの細かさでデジタル表現できるかを示す指標を分解能と言います ^{28 )} 。

測定値などを表す数字のうちで、位取りを示すだけの0を除いた、意味のある数字を有効数字と言う。 たとえば、1.234g±0.012gという測定結果があり、これを 不確かさ を無視して１つの値y=1.234gとして表すことを考える。 不確かさ を考慮した値はおおむね1.222g～1.246gの範囲にあると考えられる。 ^{29 )}

このことは、測定値に限ったことではありません。 たとえば、円周率という数には、確かな値がありますが、数字で表現しようすれば、 3.14あるいは3.14159という具合に表現しなければなりません。 やはり有効数字が存在するのです。

さらにこれは10進数に限ったことではありません。 コンピュータの内部では、2進数で表現されることが多くあります。 その表現形式もさまざまです。 単精度浮動小数点や倍精度浮動小数点といった形式があるのは、そのためです ^{30 )} 。

倍精度浮動小数点は、実数を64ビットで表現します。 実数は無限集合です。それに対して64ビットの表現は2⁶⁴の有限集合です。 実数とデジタル数値を１：１対応させることはできません。 必ず量子化誤差が入ります。

デジタルコンピュータのようなデジタルデバイスでは、 データは、 デジタル情報として記憶または記録されます ^{31 )} 。

◇ 参考文献