弱電関係について_amazonで自費購入したPID温度制御装置と
SSR(ソリッドステート・リレー)を組合せて温度制御の基本を紹介
します。現場で電気主任技術者をする場合、自動制御基礎、シー
ケンスがまったくわからないと困るので着任したらそこにある自動
制御や回路図を研究しておく事をお勧めします。
SSRは発光ダイオードと光トリガータイプのトライアックを向かい合わ
せにしてモールドした物。技術資料によるとSSRは機械的接点がな
いので開閉回数の寿命はないとの事です。
とにかく組立てましょう。裏の端子記号説明で全体配線は想像できます。
温度測定⇒設定とのズレをPID制御⇒コントローラーからSSRへ操作
信号⇒SSRで何かを制御というのは構成から瞬時にわかっていたの
でその様に配線しました。尚、6-7間のアラーム接点を利用すれば
アラーム設定値に測定値がなった時に遠隔監視をしてる中央監視
PCで警報が出せます。
結果を入力して設定値に近づけるのが自動制御の目的です。
端子台経由で配線する事で外部負荷接続がスマートにできます。実験
としては貯めた水の温度制御とかがいいと思います、今日は無理なの
で部屋の温度で接続したランプがどう点灯するかで検証。大雑把に言
えばP制御(比例)だけでは制御ズレが発生する、OFFSETといいます
がそれを補正するのがI制御(積分)、I制御は設定と実測にズレが発
生してる時間に比例して出力が上がる、更に俊敏な変化に対応させる
のがD制御(微分)です。ただこれらは結果に対しての補正をしている
わけでPID制御は予測し制御するAIではありません。
自ら考えるとは意識に近い物がないとできないわけで世の中で言う
AIとは未だ、本当の意味で人口知能なんてないと私は思います。
会社にある制御調節器はその機械において最適に調整されている
ので途中から制御のための定数(パラメーター)を変更する必要は
ありません。この類の設定温度変更はどこのメーカーのでもこれに
近い雰囲気で行います。
これは初期設定では暖房機能のコントロ-ラーです。設定より実測
が低いと暖房するのが目的です。ランプがヒーターと考え暖房して
部屋温度が上昇すれば実測22℃が27℃に近づきます。指でセン
サーを刺激して温めると温度が上昇しますが26℃程度になると
ランプが点灯、消灯を繰り返し始め最後は消灯します、明らかに
単純なON/OFF制御と異なるのを確認しました。
設定より実測が高いと当然コントローラーは動作しません。これは最大
400℃まで扱えるのですが電源を入れるとセンサー温度から適した温
度レンジと同じくパラメーターも調整されるオートチューニング機能付な
のでなかなかの優れ物です。つまり難しい事を知らなくてもこのPID温
度制御装置は誰でも利用できます。
ここからは私が取扱った業務用自動制御で説明します。_冷房と暖房
切替を夏・冬切換機能とも言いますがそれをすると制御特性が反転し
ます。夏制御は設定より温度が上がるとバルブを開放逆に冬制御で
は設定より温度が下がるとバルブを開放させます。_バルブは冷房
と暖房で兼用されてるのがわかります。_この現場では中央監視PC
から設定温度変更、夏・冬切替が可能、現地で設定しなくても済む分
導入コストはとても高価です。_すべてのビルが遠隔制御可能ではな
く、現地でしかできないケースもあります。イニシャルコストにオーナ
ーがどれだけ費用をかけてるかですね。_バルブに夏は冷水、冬に
は温水を通して冷暖房を行います。_完全事務所ビルの個別空調
方式でこうしたセントラル方式がないケースもあります。
コントローラーの機能として夏・冬切換がない場合は代わりにリレー
を入れるとそれのb接点は元制御の逆動作となります。こういう方法
で空調の冷暖切替をしてる現場を見た事があります。_そこでは冷
水と温水のバルブが各ありました。
夏用の制御回路だけで冬の温度制御もさせるという工夫した回路設計
だと思いました。_通常バルブは冷房と暖房は兼用で切替して夏・冬
で運営しています。
冷房でコントローラー出力表示がすでに100%ですとそれ以上設定
温度を下げても意味がありません。更に自動制御は設定と実測の
差が大きくなると自動的に出力が上昇します。23℃設定で25℃よ
り部屋温度が下がらないから設定を20℃にしてもあまり意味ない
でしょう。そういう場合は熱源の運転台数追加か負荷を減らすしか
ないと思います。(制御故障がない場合)_間仕切りのある事務所
ビルでは家のエアコン設定とほぼ同じ感覚で可能ですが、仕切り
のない店舗では夏場は吹出温度を18℃以下にしないと冷房が
十分に効かない事も多いですね。_各現場先輩達が試行錯誤で
見つけたベストな設定温度で管理されてるはずです。
上の様な業務用コントローラーはそれで制御されてるバルブ開度％
も表示できます。(FB表示)_バルブが高所にある場合は危険なの
で開度を確認したい場合、コントローラーで見れます。冷暖房の効
きが悪い場合は、バルブ出力表示とバルブ開度をまず確認します。
身長の高さまでの位置にあるバルブならば、下の様に目視で開度
確認もできます。現在Cですから全閉状態、空調機が停止してる
時にはバルブは必ずこうなってるはずです。_猛暑時期でビル全
体がFULL冷房状態ですと100％開度になってる空調機もありま
す。_自動制御は通常フルメンテナンス契約をしていますが電気
担当は業者にある程度の状況説明できてこそCOOLです。
SWX1接点が閉じるとコントローラーは冷房自動制御の動きを行い
ます。7～9がRA温度測定、13～15がバルブ開閉信号それにより
開閉したバルブ開度のFBが10～12です。FX1のa接点は空調機
起動と連動してコントローラーを起動、FX1のb接点は空調機が停
止したらバルブを強制全閉させるための接点です。空調機のダン
パーやバルブは空調機が停止すると全閉する様にどこのメーカー
でも組んであります。
夏冬切換ができない場合はこのSWX1接点に異常がないか最初
に確認を行います。コントローラー端子で言えば29-25と29-26
をジャンパー線で短絡して切替わらなければコントローラーの取
替が必要です。コントローラーが動作しないならばR1AとS1A間
に電圧が来ているかコントローラー端子の1-2間の電圧をCHECK
します。電圧があるならこの場合取替が必要です。この様に図面
さえあれば私でもある程度は判定できますがこういう物はメーカ
ーに修理してもらってまで使う物ではありません。
これは冷却塔の制御、電気主任になったらこれ位は読める様
なってほしいです。_ゆっくり読めば理解できる様解説しました。
業者に習ったわけではありません、私も一人で研究したんです。
電験の勉強は資格を取得するのに必要だけど、現場実務で役
に立つのはこういう事なんです。
冷却水ポンプが起動すると接点Aが閉じてリレーPX5がONとなり
①のa接点が閉じる事でR24からのDC24Vが11番端子にかかり
10番端子から信号が出リレーOPX5がON。_するとそのa接点が
閉じて冷却水バイパス弁が開く。 逆に閉める場合は12番端子
から信号が出てリレーCLX5がONとなりそのa接点が閉じて冷却
水バイパス弁が閉まる。_ 電磁弁は全開か全閉しかないけど
これは電動弁のため冷却水入温度を計測しながら9～7番でそ
の情報を受ける。_その温度を見ながら適当なバルブ開度にな
る意味です。13～15端子はこのバルブの実際開度を入力して
います。__停止中はダンパーやバルブを全閉するのが原則
ですから冷却水ポンプの運転が停止すると②のリレーPX5の
b接点が閉じる事でリレーCLX5に電圧をかけて冷却水バイ
パス弁を全閉にしてしまいます。
単相モーターの正転、逆転と無負荷時からの力率変化を実験する
のにモーター、測定モニターを自費で購入した時。白タンブラSWは
ONで正転、OFFで逆転する回路も作成してみました。単相モーター
モーターの軸をタオルごしに手で持って負荷をかけると負荷電流
は増えて力率値は上昇していく...真中はポンプが長時間空転
した場合に設定時間後、モーター停止、警報回路を検証、最後は
それを進化、CTで電流を測定させ設定以下になったらモーターを
停止させる回路を作成実験した時のです。このオムロンの電流リ
レーには感動しました。実験ってガチ面白いし実務で現場回路を
扱う上でもそれほど苦手意識を感じなくなります。_誰もこういう事
は教えてはくれないので自分で研究するしかありません。実験の
良い点は間違えていたら結果で示してくれる事です。
★この回路に挑戦されてみてください★
機械AとBがある、機械Bが14時～15時の間に運転したら機械Aを
強制停止させる、但しその時間帯で機械Aを強制停止させた場合
は15時過ぎたら機械Aを自動起動させる_という回路を思考できま
すか？機械Bが運転中は機械Aを運転不可にするインターロックは
わかると思いますがそれに時間条件もある場合_機械Bが14時～
15時以外の運転中は機械Aは制限を受けない、機械Bの稼動とそ
の時間の２要素AND回路が機械Aを停止させる条件がポイント！
追記：私ならこう組むかな？_でもビル程度にある回路というのは
下回路と基本は同じなのです。a接点が直列でANA回路、並列で
OR回路、自己保持回路、タイマー接点の使い方さえわかってれ
ば複雑な現場回路でも最後には理解できます。そうやって電気
主任として着任した現場を掌握されてください。X4のb接点はx
1のa接点下でないと15時以降機械Aが停止したままになる。
(機械Aの自己保持がリセットされるため)
X4のb接点は機械Bのモーター起動＆タイマー時間成立の2条件の
時のみ動作して機械Aに制限を与える！_現場例では非常用発電機
が起動した、電圧確立と受電52Rが切れてる2条件が成立してる時
のみ発電機VCBを自動投入する...もし停電時に発電機は起動した
がVCBを投入できない？_そういう想定も電気主任になった頃には
考えました。図面で回路動作を理解してないと何もわからないです。
業者を呼べばいい？でも即応急対応が必要ならば電気主任しかい
ません。(絶対オーナーからなんとかできないかと相談受ける)
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