AFM020P 多変数制御ベンチ — プロセス制御実習装置（教育・教材機器）1 製品概要
1.1 概要
プロセス制御とは、生産工程の自動制御を略したものであり、自動化技術における重要な要素の一つです。通常、石油、化学、電力、冶金、軽工業、建材、原子力などの分野における生産工程を対象とします。現代の産業生産工程において、プロセス制御技術は、技術的・経済的な指標の最適化、経済的利益および労働生産性の向上、労働環境の改善、そして生態環境の保護を実現する上で、ますます重要な役割を果たしています。
プロセス産業における自動化および情報システムを主軸とし、その中核となる技術や機器システムに着目して設計・製造されたのが、本「プロセス制御専門実験室向け総合実習教育機器」です。本機器は、関連専攻における主要な実験室・エンジニアリング実習拠点の構築をテーマとして開発されました。
本実習装置は、合理的かつ汎用性の高い設計がなされています。産業自動化や自動制御といった専門分野の講義における実験教育の要件を満たすだけでなく、大学院生による研究開発テーマの実証・検証用途にも適しています。
1.2 特長
1. 産業用アルミプロファイル（アルミ形材）によるフレーム構造を採用し、内部構造が可視化された透明設計およびオープンインターフェースを実現しています。本システムは卓上設置型（テーブルトップ型）であり、柔軟な配置が可能で、操作用テーブルにはコンピュータ設置スペースも確保されています。
2. 本製品は卓上設置構造とアルミ合金フレーム設計を採用しており、制御対象部と制御システム部を分離・結合できるモジュラー設計となっています。両者を組み合わせてワークステーションとして使用できるほか、必要に応じて個別に運用することも可能です。例えば、制御システム部に異なる模擬負荷ユニット（ハンギングボックス）を接続することで、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）実習装置として活用範囲を広げるなど、機器運用の柔軟性が大幅に向上しています。
3. 装置の入出力インターフェースは高い互換性を有しており、駆動ユニットやPLC制御ユニットは「ハンギングボックス（吊り下げ式モジュール）」形式を採用しているため、容易に交換・組み替えが可能です。これらを電子回路の負荷として使用したり、PLC制御システムの実行対象（アクチュエータ）として使用したりできるほか、必要に応じて機能拡張やアップグレードを行うことも可能です。
4. 温度、流量、液位（液面レベル）、圧力といった産業現場で広く用いられている各種パラメータを対象としており、センサーや検出器の動作確認・実習に活用することができます。
5. 時分割制御の概念を応用することで、2つまたは3つのパラメータを同時にサンプリング・収集することが可能です。例えば、流量計測ユニットと温度計測ユニットを同時に稼働させ、並行してデータを取得するといった運用が可能です。本装置システムは全体にわたりアルミニウム合金製を採用しており、工学的概念から美的観点に至るまで細部に配慮して設計されています。製造プロセスや機器に関する専門的な実験・実習を行うための、現代的かつ高機能な実証実験室としての設備が構築されています。
6. 基本制御装置により、プロセス制御に関する一連のトレーニングプログラムを実施可能です。流量、温度、圧力、液位、組成という5種類のパラメータ制御およびPID調節機能の実装が可能であり、多岐にわたる教育実習の目標達成に貢献します。
7. 低圧ウォーターポンプを採用しており、ポンプ吐出側には調節弁ループと直接ループの切り替え機構が設けられています。実験の要件に応じて、適切なループを選択して使用することが可能です。
8. すべての計器・センサーの配線は端子台に集約されています。必要なデータに応じてセンサー回路を選択できるため、実験内容に合わせてセンサーや計器を柔軟に組み合わせて使用することが可能です。
9. 装置の入出力インターフェースは高い互換性を有しています。駆動ユニットおよび主制御ユニットはすべて「吊り下げ式ボックス」構造を採用しており、容易に交換が可能です。これらは電子回路の負荷として利用できるほか、PLC制御システムの制御対象（実行オブジェクト）としても機能し、必要に応じてシステムの拡張やアップグレードを行うことができます。
10. 電気制御システムには、AB社製「2080-LC50」型PLCを採用しています。アナログ拡張モジュールやその他の関連機器を組み込んでおり、小規模産業用設備のプロセス制御において主流となっている標準的な構成を実現しています。
5 実験項目一覧
(1) 液面レベル測定実験
(2) 圧力制御実験
(3) 温度制御実験
(4) 流量制御実験
(5) 流量パラメータのPID制御実験
(6) 温度パラメータのPID制御実験
(7) 水質パラメータのPID制御実験
(8) 圧力パラメータのPID制御実験
(9) 液面レベルパラメータのPID制御実験
(10) 温度信号の取得および比較ループ実験
(11) 流量信号取得の比較ループ実験
(12) 圧力信号取得の比較ループ実験
(13) 液面レベル信号取得の比較ループ実験
(14) 単ループ制御システムの演習
(15) タンク液面レベルの制御実験
(16) 静的状態における水温制御特性の測定実験
(17) 動的状態における水温制御特性の測定実験
(18) 電動弁の流量特性測定実験
(19) 変速ポンプ吐出量の制御実験
(20) タンク圧力制御特性の測定実験
(21) 水タンクの圧力漏れ保護実験
(22) プロセス制御・計測装置のハードウェア構成の理解、制御スキームの構築および配線接続実験
(23) 計測機器の操作調整、パラメータ設定、機器交換などの実習
(24) センサーの校正（ゼロ点調整およびスパン調整）
