2026-09-04
計装に慣れていない多くの人々は、現場に多数の計器を見たときに圧倒されることがあります。
圧力計、温度計、流量計、レベル計、制御弁、伝送器、PLC、DCS、アラーム、分析計などの名称があり、それらをどのように分類するかで混乱するのは容易です。
実際には、オートメーション計装はそれほど複雑ではありません。現場の視点からは、主に単一の目的に集約されます。プロセスパラメータを測定し、それを伝送し、表示し、制御することです。必要に応じてアラームと機器保護も提供します。
機能に基づいて、オートメーション計器は一般的に6つの主要なカテゴリに分類できます。
現場測定計器、現場制御計器、現場アクチュエータ、表示・記録計器、調整・制御計器、特殊測定計器。
I. オートメーション計器は何をするのか？
オートメーション計器は単なる「値を読み取る」デバイスではありません。
完全な制御ループでは、測定計器が現場パラメータを収集し、コントローラが分析と計算を実行し、アクチュエータがアクションを実行し、表示/記録計器がオペレータにデータを提示し、システムのためにそれを保存します。
例えば、温度制御ループを考えてみましょう。熱電対または抵抗温度計が温度を測定します。温度伝送器がPLCまたはDCSに信号を送信します。コントローラが必要な応答を計算して信号を出力します。そして最後に、制御弁が蒸気、温水、または冷水の流れを調整します。
したがって、計器は孤立して存在するわけではありません。現場でのトラブルシューティングでは、単一のゲージに焦点を当てることはできません。計器は、制御ループ全体との関連で分析する必要があります。
II. 現場測定計器
現場測定計器は、オートメーションシステムのデータソースとして機能します。測定が不正確であれば、後続の表示、記録、制御機能はすべて損なわれます。
一般的な現場測定計器には、液面、圧力、温度、流量の測定用計器、およびガス・液体分析計器が含まれます。
レベル計は、貯蔵タンク、塔、反応器、サイロ内の液面、材料レベル、または界面位置を測定するために使用されます。一般的なタイプには、磁気フロート式レベル計、フロート式レベル計、レーダーレベル計、超音波レベル計、静電容量式レベル計、差圧式レベル計、レベルスイッチなどがあります。
圧力計は、パイプライン、容器、機器内の圧力、差圧、または真空レベルを測定するために使用されます。一般的なタイプには、圧力計、圧力伝送器、差圧伝送器、圧力センサー、圧力スイッチなどがあります。圧力計は主に現場での読み取りに使用され、圧力伝送器は遠隔信号伝送に使用され、圧力スイッチはアラームとインターロック機能に使用されます。
温度計は、媒体または機器の表面の温度を測定します。一般的なタイプには、バイメタル温度計、ガラス温度計、熱電対、測温抵抗体（RTD）、温度伝送器、温度スイッチ、赤外線温度計などがあります。熱電対は高温用途に適していますが、RTDは低温から中温の測定に適しています。
流量計は、ガス、液体、または蒸気の流量を測定します。一般的なタイプには、電磁流量計、渦流量計、タービン流量計、超音波流量計、質量流量計、オリフィスプレート流量計、面積式流量計（ロータメータ）などがあります。選択には、媒体、流量範囲、圧力と温度、粘度、導電率、直線配管長要件の慎重な確認が必要です。
ガス分析計は、ガスの組成と濃度を検出します。市場で一般的なタイプには、酸素分析計、可燃性ガス検出器、有毒ガス検出器、赤外線ガス分析計、熱伝導ガス分析計、レーザーガス分析計、ガスクロマトグラフなどがあります。
液体分析計は、pH、導電率、濁度、濃度、密度、粘度、溶存酸素、COD、アンモニア性窒素などのパラメータを測定します。これらの計器は比較的高いメンテナンスを必要とします。サンプリングラインの清掃、校正、点検が不可欠な作業です。
III. 現場制御計器現場制御計器は、現場での信号処理、信号変換、およびローカル制御を担当します。
一般的なタイプには、空気圧式、電気式、油圧式制御計器があります。
空気圧式制御計器は圧縮空気を動力源として使用します。比較的シンプルな構造で、防爆用途で依然として価値があります。電気式制御計器は電気信号を使用するため、PLC、DCS、監視コンピュータとの統合が容易です。油圧式制御計器は高い出力力を提供し、通常は重負荷または高推力用途に使用されます。
これらの計器を選択する際の主な要因には、入出力信号、制御精度、応答速度、電源条件、防爆定格、現場環境、システムインターフェースが含まれます。
IV. 現場アクチュエータ現場アクチュエータは、制御ループ内で実際に物理的なアクションを実行するコンポーネントです。
制御システムがコマンドを発行した後、アクチュエータはバルブ、ダンパー、水門、またはその他の機械構造を調整して、流量、圧力、液面、または温度などのプロセス条件を変更することにより、それを実行します。一般的な作動装置には、空気圧式、電気式、油圧式制御弁、遮断弁、バタフライ弁、ボール弁、ゲート弁、アクチュエータ、バルブポジショナ、スマートバルブポジショナなどがあります。
現場メンテナンス中、アクチュエータが単に開閉できるかどうかを超えて見る必要があります。スムーズな動作、正確な位置決め、通常のフィードバック信号、適切な応答時間、およびフェイルセーフ位置がプロセス要件を満たしているかどうかも確認する必要があります。
多くの制御変動は、コントローラパラメータ設定からではなく、バルブの固着、不正確なポジショナ、不安定な空気供給圧力、または鈍いアクチュエータ応答などの問題から生じます。
V. 表示・記録計器表示・記録計器は、現場パラメータ、機器の状態、アラーム情報を表示し、重要なデータを保存します。
一般的な例には、デジタル表示器、アナログ表示器、表示コントローラ、マルチポイントスキャナ、紙ベースのレコーダ、ペーパーレスレコーダ、タッチスクリーンHMI、オペレータステーション端末、および音響/視覚アラームデバイスが含まれます。
デジタル表示器は、単一点パラメータ監視に適しています。表示コントローラは、アラームおよび基本的な制御機能を組み込むことができます。ペーパーレスレコーダは、温度、圧力、流量、レベルなどのパラメータのトレンドを追跡するのに理想的です。HMIおよびオペレータステーションは、視覚的なインターフェース、パラメータ設定、アラーム監視、および機器操作に使用されます。
主な選択基準には、入力信号、表示方法、記録間隔、ストレージ容量、通信インターフェース、アラーム出力、および電源喪失保護が含まれます。
VI. 調整・制御計器調整・制御計器は、オートメーションシステムの「脳」として機能し、自動調整、ロジック制御、シーケンス制御、および安全保護を処理します。
一般的な現場デバイスには、PIDコントローラ、シングルループおよびマルチループレギュレータ、PLC、DCS、FCS、ESD、SIS、および産業用コンピュータが含まれます。
PIDコントローラは、通常、温度、圧力、流量、レベルなどの連続パラメータの調整に使用されます。PLCは、機器の起動/停止操作、シーケンス制御、インターロック保護、および離散（オン/オフ）信号処理に一般的に使用されます。DCSは、大規模な連続生産ユニットの集中監視および分散制御に適しています。SISおよびESDは、主に安全インターロックおよび緊急シャットダウンに使用されます。これらは単なる標準制御システムとして扱われるべきではありません。
選択要因には、制御対象プロセス、I/Oポイント数、制御戦略、通信プロトコル、冗長性要件、安全度水準（SIL）、アラーム管理、および長期メンテナンス能力が含まれます。
VII. 特殊測定計器特殊測定計器は、主にユニークなパラメータの検出、機器の健全性監視、および現場校正に使用されます。一般的な例には、軸振動モニター、軸変位モニター、タコメータ、重量計、厚さ計、信号キャリブレータ、炎検出器、オンライン水分計、オンライン密度計、機器状態監視計器などがあります。
軸振動、軸変位、回転速度を測定する計器は、通常、コンプレッサ、蒸気タービン、ファン、ポンプなどの回転機器に使用されます。重量計は、サイロ、ベルトスケール、バッチ処理または包装システムで使用されます。厚さ計は、プレート、パイプ、容器の壁の厚さ、およびコーティングの厚さを測定するために使用されます。炎検出器は、ボイラー、加熱炉、焼却炉の燃焼保護に一般に使用されます。
これらの計器を選択するには、機器の種類、測定対象のパラメータ、設置場所、応答速度、出力信号、および保護要件などの要因を考慮する必要があります。
VIII. 現場での選択と使用の重要なポイントオートメーション計器を選択する際には、モデル番号と価格だけに焦点を当てるべきではありません。
まず、測定するパラメータを特定します。次に、測定範囲、精度、材質、設置方法、電源、および出力信号を決定します。
媒体が腐食性の場合、接触部は適切な材質で作られている必要があります。高温媒体の場合は、放熱、結露、断熱、および熱電対保護管を考慮してください。媒体が結晶化または閉塞しやすい場合、または不純物を含む場合は、ダイヤフラム、パージ、フラッシング、またはサンプル前処理の使用を検討してください。大きな振動がある場所では、ブラケット取り付けと設置場所を考慮してください。
計器が使用開始されたら、ゼロ点、スパン、配線、電源、接地、通信、アラーム出力、およびインターロックの状態を定期的に確認してください。
現場でのトラブルシューティングでは、次の順序に従ってください。電源を確認し、次に信号、次に配線、次にパラメータ設定、最後にセンサー要素とプロセス条件を確認します。
要約オートメーション計器の分類は、各タイプが特定の機能を実行するため、覚えるのは難しくありません。
例えば、測定計器はデータを収集します。制御計器は信号処理を処理します。アクチュエータは現場で物理的なアクションを実行します。表示・記録計器はデータを表示・保存します。調整・制御計器は制御とインターロックを管理します。特殊測定計器はユニークなパラメータを検出します。
実際に現場にいるときは、計器を孤立したデバイスとして見ないでください。制御ループ全体との関連でそれを考慮すると、多くの問題が診断しやすくなります。
