電験三種 令和6年度上期 機械 問13｜自動制御

自動制御とシーケンス制御の基本用語を穴埋めする問題です（令和6年度上期 問13）。

(ｱ) 自動制御は、手順どおりに進める「シーケンス制御」と、結果を測って目標値と比べ、差をなくすように操作する「フィードバック制御」に大別されます。

(ｲ) 電磁リレーは機械的な接点を開閉するので「有接点」シーケンスです。

(ｳ) 相手のb接点を自分のコイルに直列に入れて同時に動かないようにするのが「インタロック」です。

(ｴ) 横軸に時間、縦軸に動作状態をとった図は「タイムチャート」です。正答は(2)です。

【空白ごとの考え方】（令和6年度上期 問13）

(ｱ) フィードバック制御：制御量を検出して目標値と比較し、その偏差を小さくするように訂正動作を行う制御です。シーケンス制御と並ぶ自動制御の大分類です。フィードフォワード制御は、外乱を検出して影響が出る前に先回りして操作する方式で、通常はフィードバック制御を補う形で使われ、大分類の名前ではありません。

(ｲ) 有接点：電磁リレーはコイルに電流を流して可動部を動かし、金属の接点を開閉します。機械的な接点を使うので有接点シーケンスです。トランジスタなどの半導体素子で開閉するものは無接点シーケンスといいます。

(ｳ) インタロック：リレーAのコイル回路にリレーBのb接点（ブレーク接点、リレーが働くと開く接点）を直列に入れ、Bのコイル回路にはAのb接点を入れます。一方が働くと他方のコイル回路が開くので、両方が同時に働くことはありません。電動機の正転・逆転の切替えなどで短絡を防ぐのに使われます。

(ｴ) タイムチャート：横軸に時間をとり、各コイル・接点のオン・オフを並べて描いた図です。フローチャートは処理の流れを記号と矢印で表す図で、時間軸はありません。

組合せは(ｱ)フィードバック、(ｲ)有接点、(ｳ)インタロック、(ｴ)タイムチャートで、正答は(2)です。

【インタロック回路の動作】（令和6年度上期 問13）

正転用リレーMF、逆転用リレーMRでインタロックを組むと、

・MFのコイル回路：…－MRのb接点－MFコイル

・MRのコイル回路：…－MFのb接点－MRコイル

となります。MFが働くとMFのb接点が開いてMRのコイル回路が切れ、逆転の押しボタンを押してもMRは働きません。MFを止めてb接点が閉じて初めてMRが働けます。これにより、正転と逆転の主回路が同時に閉じて電源が相間短絡する事故を防ぎます。押しボタンのb接点を相手側に入れる方法（ボタンインタロック）と組み合わせることもあります。

【自己保持との区別】

シーケンス制御のもう一つの基本回路が自己保持です。起動ボタンと並列にそのリレー自身のa接点（メーク接点）を入れ、ボタンを離してもリレーが働き続けるようにします。インタロックは「相手のb接点を直列」、自己保持は「自分のa接点を並列」と対にして覚えると混同しません。選択肢の「ブロック」はこれらの回路の名前ではありません。

【フィードバック制御とフィードフォワード制御】

フィードバック制御は閉ループで、制御量を測って偏差を修正するため、予期しない外乱にも対応できますが、偏差が生じてから動作するので応答に遅れがあります。フィードフォワード制御は開ループで、外乱を測ってその影響を打ち消す操作を先に加えるため応答は速いものの、モデルの誤差や測っていない外乱は補正できません。そのため両者を組み合わせて使うのが一般的です。

【有接点と無接点】

有接点シーケンス（リレー回路）は動作が目で確かめやすく、電圧の異なる回路をそのまま切り離せる一方、接点の摩耗や動作速度に限りがあります。無接点シーケンスは半導体で開閉するため高速・長寿命です。現在はプログラマブルコントローラ（PLC）の内部で論理演算として実現することが多く、ラダー図と呼ばれるリレー回路に似た表記で作ります。

【出題のねらい】

4つの空白はいずれも用語の定義をそのまま問うもので、「フィードフォワード」「無接点」「ブロック」「フローチャート」は、それぞれ実在する似た用語を並べた選択肢です。定義の中のキーワード（偏差・機械的接点・相手のb接点・時間軸）と結び付けて覚えておくと確実です。