生産規模が拡大し続け、製造技術が進歩するにつれて、生産プロセスの自動化レベルに対する要求がますます高まっています。その結果、産業用計装は、存在しないものから存在するものへ、単純さから複雑さへ、単一機能から多機能機能へ-の発展の過程を経てきました。当初、機器は、単純なローカル制御機能とともに、温度 (例: ガラス温度計)、圧力 (例: U{10}} 管圧力計)、流量 (例: ガラス回転計)、液位 (例: ガラス管レベルゲージ) などのパラメータの現場測定と表示に限定されていました。これらは、リモート送信、集中表示、およびリモート制御機能に向けて徐々に進化してきました。さまざまなパラメータを検出するための検出素子や機器の種類が増加するだけでなく、プロセス制御機器も驚くべきペースで進歩しています。空圧ユニット複合機器、電気ユニット複合機器から電子統合制御装置、産業用コンピュータ制御システムへと飛躍してきました。
産業用オートメーション機器は多岐にわたります。情報の取得、伝達、反射、処理のプロセスに基づいて、それらは大きく 5 つのタイプに分類されます。 (2) 計器類の表示。 (3) 制御機器。 (4) アクチュエータ。 (5) 集中監視制御装置。
検出機器
生産中、装置やパイプライン内の媒体の温度、圧力、流量、レベルなどの物理量は常に変動し、常に変化する状態にあります。これらの物理量の瞬時値を測定するために検出器が使用されます。
測定された特定のプロセスパラメータに基づいて、検出機器は次のように分類できます。
1. 温度計:一般的な温度測定器には、ガラス温度計、バイメタル温度計、圧力式（バルブ）温度計、温度スイッチ、熱電対、測温抵抗体（RTD）などがあります。放射-タイプの温度計には、放射高温計、光学高温計、光電比色高温計などがあります。
2. 圧力計:圧力測定器は、圧力、真空、差圧を検出します。動作原理に基づいて、これらには次のものが含まれます。 - 弾性圧力計 (ブルドン管ゲージ、ダイアフラム ゲージ、カプセル ゲージ、圧力スイッチなどの弾性要素によってさらに分類されます)。 - センサー- タイプの圧力計（例、抵抗性、容量性、誘導性、ホール効果圧力計など）-。液柱圧力計（例：U-管、直管-管、傾斜-管圧力計）。高精度のピストン圧力計は、通常、標準圧力計の校正に使用されます。-
3. 流量計:流量測定器には数多くの種類があり、現在最も広く使用されているのは、差圧流量トランスミッタと組み合わせた絞り装置です。一般的な絞り装置には、オリフィス プレート、ノズル、ベンチュリ チューブなどがあります。その他の一般的な流量計には、水量計、回転計、楕円形歯車流量計、ターゲット流量計、電磁流量計、渦流量計、Annubar 流量計、質量流量計などがあります。
4.水準器:レベル計は主に塔、タンク、または容器内の媒体の液体レベルを測定します。密度の異なる 2 つの液体間の界面。または固形物のレベル。最も一般的な液面計はガラス管レベル計とガラス板レベル計です。その他には、差圧レベル計や浮力式レベル計（フロート レベル計、レベル スイッチ、フロート チャンバ レベル計、ブイ レベル計、スチール テープ レベル計、タンク レベル計量器など）{2}} があります。固体物質のレベル検出のオプションには、抵抗式レベル計、容量性レベル計、レベル スイッチ、分銅式レベル検出器、音叉式レベル計、超音波レベル計、放射性レベル計などがあります。
5. 成分分析機器:成分分析機器は、プロセス媒体の組成を検証し、特定の成分（または完全な組成までの複数の成分）の含有量を決定するために使用されます。動作原理に基づいて、これらには電気化学分析装置 (例: 導電率計、工業用 pH 計、ジルコニア分析装置)、熱分析装置 (例: 熱伝導率分析装置、熱化学分析装置、赤外線分析装置)、磁気分析装置、光電比色計、質量分析計、および産業用ガスクロマトグラフが含まれます。
オンライン成分分析装置を設置する場合、通常、サンプルの状態、温度、圧力、流量などのパラメータが機器の動作条件を確実に満たすようにサンプルの前処理が必要です。このため、フィルター、集塵機、乾燥容器、冷却器、回転計、ウォーターシール、バルブ、一般的なサンプル前処理用の配管などのコンポーネントで構成される配管システムが必要になります。特殊媒体（排ガスサンプル、高温炉ガスサンプル、重油分析サンプリング、腐食性成分サンプリング、環境モニタリングサンプリングなど）の場合、サンプリング前処理システムはより洗練されています。-このような事前に組み立てられたサンプリング前処理システムは、サンプリング前処理ユニットと呼ばれます。-
さらに、水分計、湿度計、密度計、濃度計、濁度計、粘度計などの特定の物理特性測定機器-は、成分分析機器に分類されることがよくあります。{1}}
6. 機械的量計器:一般的に使用される工業用機械量計測器には、厚さ計、熱膨張検出器、張力検出器、たわみ検出器のほか、回転機械 (大型蒸気タービンやコンプレッサーなど) の軸振動、軸変位、回転速度を検出するための装置が含まれます。これらには、計量装置 (電子ベルト スケール、ベルトの偏位および滑り検出器、計量インジケータ、計量袋詰めシステムなど) も含まれます。
指示計器
これらの機器は、測定されたパラメータの瞬時値を表示または記録することにより、検出機器を補完するように設計されています。例としては、表示目的の比率計やミリボルト計などの可動コイル インジケータ、デジタル ディスプレイ、温度を表示または記録するための電子ポテンショメータや電子天秤ブリッジなどがあります（電子ポテンショメータや天秤ブリッジは、電気または空圧レギュレータと組み合わせて複合計器を形成することもできます）。さらに、流量蓄積機能を備えた積算機器も含まれます。
制御機器
制御機器は、プロセス検出機器と表示用の送信機から測定信号を受信し、アクチュエータ（アクチュエータと制御バルブ）の動作を制御するための調整信号を発行して、閉ループ制御システムを形成します。{0}}
制御機器は信号の種類によりアナログ制御機器とデジタル制御機器に大別されます。
1. アナログ制御機器には、ベース取り付け機器、ユニット組み合わせ機器 (空気圧/電気)、モジュール式機器が含まれます。{1}
(1)ユニット組み合わせ機器は、制御システム内の機能に基づいて個別のユニットに分割されます。各ユニットは独立して存在しており、自由に組み合わせてさまざまな検出・調整システムを構築できるため、柔軟で便利なシステム構成が可能です。ユニット間の信号伝送には標準化されたアナログ信号が使用されます。ユニット結合計器は 1950 年代から 1970 年代初頭まで広く使用されました。これらは、単一の機器が特定の必要な機能を実行する、真に機能的に分散された機器を表します。
ユニット結合計器内の発信器ユニット（温度発信器を除く）は、機能的には検出器のカテゴリに属することに注意してください。
ユニット組み合わせ機器は、動作エネルギー源によってさらに空気圧式と電気式に分類されます。
空気圧ユニット組み合わせ機器: これらは初期の空気圧機器から進化しました。動作エネルギー源として 0.14 MPa の圧縮空気を利用し、標準信号として 0.02 ～ 0.1 MPa の圧縮空気を使用します。動作エネルギーと信号伝達の両方が圧縮空気に依存しているため、空気圧ユニット機器は本質的に精製施設や化学生産施設において防爆機能を備えています。-欠点は、空気圧信号の送信が一般に 150 メートル未満の距離に制限されていることです。長距離での伝送は信号遅延を引き起こし、表示や制御の応答性に影響を与えます。空気圧ユニット組み合わせ機器には、次のユニット機器が含まれます。
ａ．トランスミッタユニット（トランスミッタ）には、圧力トランスミッタ、差圧トランスミッタ、ターゲット-タイプ流量トランスミッタ、内蔵オリフィスプレート流量トランスミッタ、-シングル/デュアルフランジ差圧（レベル）トランスミッタ、内部/外部フロートレベルトランスミッタ、および温度トランスミッタが含まれます。
b.カラーバンドインジケータ、バーインジケータ、多針インジケータ、指示レコーダ、トータライザなどの指示ユニット。-
c.指示制御器、記録制御器、カスケード制御器、比例（積分、微分）制御器などの制御ユニット。
d.加算器、乗算器、除算器、比計算器などの計算ユニット。
e.設定点単位計器: 設定点コントローラ、時間プログラムされた設定点コントローラなど。-
f.補助ユニット計器: 空気圧 (Q- タイプ) アクチュエータ、手動/自動切替アクチュエータ、高値(低値) セレクタ、リレー、切替スイッチ、リミッタ、比率コントローラ、負荷分配器、高-流量フィルタ-調整弁など。
電気ユニット結合計器: 電気ユニット結合計器は DC 電源で動作します。これらの機器は、基本的な電子部品の進歩により、タイプ I (真空管回路)、タイプ II (トランジスタ回路)、タイプ III (線形集積回路)-の 3 つの開発段階を経てきました。現在、タイプ I とタイプ II は廃止され、使用されなくなりました。タイプ III の機器は、現在でも石油精製および化学生産施設で広く使用されています。ここで説明する電気ユニット結合計器は、タイプ III のみを指します。タイプ III 機器は DC 24V 電源で動作します。制御室内の個々の機器間の信号伝送には DC 1～5V の電圧信号が使用されますが、制御室の機器と現場に設置された送信機、制御バルブ、アクチュエータとの間の通信には DC 4～20mA の電流信号が使用されます。{11}}多様な防爆要件を満たすために、現場に設置される送信機とそれに関連する制御室入出力ユニット（セーフティキーパーや安全バリアなど）は、耐圧防爆タイプまたは本質安全タイプに分類されます。-さらに、産業用コンピュータ制御技術の進歩により、近年、新世代の電気ユニット機器を代表するマイクロプロセッサ-ベースのインテリジェントユニット機器が登場しました。
電気ユニット結合計器は次のユニットで構成されます。
ａ．トランスミッタユニット（トランスミッタ）には、圧力トランスミッタ、差圧トランスミッタ、ターゲット-タイプ流量トランスミッタ、内蔵オリフィスプレート流量トランスミッタ、シングル/デュアルフランジ差圧（レベル）トランスミッタ、内部/外部フロートレベルトランスミッタ、温度（温度差動）トランスミッタ、インテリジェント圧力トランスミッタ、およびインテリジェント差圧トランスミッタが含まれます。
b.シングル（デュアル）ポインター インジケーター、カラーバンド インジケーター、シングル（デュアル）ポインター アラーム、シングル（デュアル）ペン レコーダー、マルチポイント インジケーター レコーダー、比例（平方根）積算器などの表示ユニット計器。
c.制御ユニット機器には、指示コントローラー、SPC/DDC バックアップ コントローラー、マルチチャンネル バルブ位置追跡コントローラー、特殊機能コントローラー、積分器、微分器などが含まれます。-
d.加算器、乗算器、除算器、平方根計算器などの計算ユニット機器
e.変換ユニット計器には、電流信号変換器、パルス/電圧変換器、周波数/電流変換器、インピーダンス変換器、関数変換器、電気/空気圧変換器、空気圧/電気変換器が含まれます。
f.設定値単位計器には、定電流設定器、比率設定器、パーセント設定器、警報設定器、パラメータプログラム設定器、および時間プログラム設定器が含まれます。
g.補助ユニット計器には、電気 (D- タイプ) アクチュエーター、DDC アクチュエーター、安全ホルダー、安全バリア、配電器、電圧ボックス、信号セレクター、アイソレーター、インバーター、エレベーター、信号ダンパー、信号リバーサー、信号リミッター、および変化率セレクターが含まれます。--
(2) モジュール型統合制御機器
これは、モジュール式統合制御ユニットとしても知られるプロセス制御機器の進化における新しいシリーズを表しています。モジュール式アセンブリ構造を特徴としており、プロセス制御システムの柔軟な構成が容易になります。内部的には、0 ～ 10V の DC 電圧信号システムを採用しており、フィールド検出機器や検出素子からさまざまな空気圧および電気信号 (電流、電圧、接点、パルス、周波数、エンコーダを含む) を受信できます。
モジュール式統合制御ユニットは、次の機器とコンポーネントで構成されます。
ａ．入出力コンポーネント：入力変換モジュール、出力変換モジュール、パルス変換モジュール、mV/V変換モジュール、P/E変換モジュール、累積パワードライバーモジュールなど
b.信号処理部品：信号バッファリング部品、リレーバッファリング部品、信号生成部品（スロープ生成部品、タイミング部品など）、アナログ演算部品（乗除算部品、平方根部品、加算部品、関数部品、リミット部品、信号選択部品など）、積算部品、警報部品、ロジック部品。
c.制御コンポーネント: PID コンポーネント (比例、積分、微分コンポーネント)、動的補償コンポーネント、追跡コンポーネント、マルチ出力インターフェース コンポーネント、聴覚-コンポーネント。
d.補助コンポーネントおよびその他のコンポーネント: 電力分配コンポーネント、信号分配コンポーネント、スイッチング コンポーネント、セットポイント コンポーネント、リレー コンポーネント、モニタリング コンポーネント。
e.表示および操作機器: シングル (デュアル) ポインタ インジケータ、シングル (デュアル) ペン レコーダ、トリプル (クワッド) ペン レコーダ、トレンド レコーダ、ハンドヘルド コントローラ、コントロール ディスプレイ オペレータ。
(3) ベース-に取り付けられた制御機器
産業用オートメーション機器がローカル検出および表示から集中制御に進化する過程で、測定、表示、調整機能を統合したタイプの機器が登場しました。これをベース取り付け型調整機器、または単にベース取り付け型機器と呼びます-。{2}}例としては、空気圧レギュレータを備えた記録レギュレータや、単一機能の調整を備えた特定のローカル レギュレータ（温度レギュレータ、圧力レギュレータ、差圧レギュレータ、流量レギュレータなど）を示す-などが含まれます。ベース取り付け型調整計器は、その動力源によってさらに空気圧式と電気式に分類されます。{9}}
自己操作型レギュレータは、別の種類のローカル制御機器です。{0}この名前の由来は、作動エネルギー源として測定媒体に依存していることから、直接作用型レギュレータとも呼ばれます。-さらに、自己操作式レギュレータは制御バルブと統合されているため、自己操作式レギュレータとも呼ばれます。-一般的な自己操作式レギュレータには、自己操作式温度レギュレータ、自己操作式温度レギュレータ、自己操作式圧力レギュレータ、自己操作式流量レギュレータなどがあります。-
2. デジタル制御機器
デジタル制御機器には、分散制御システム (DCS)、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC)、産業用制御コンピューター (IPC)、および安全制御システム (FSC) が含まれます。
1960 年代、工業生産プロセスがますます大規模かつ複雑になるにつれて、産業オートメーション制御システムには、大量のデータの処理、高度な計算制御の実行、情報通信の促進、集中表示と操作の実現、より高いレベルの制御の実現、制御精度の向上が求められました。-従来のアナログ機器だけではこれらの要求を満たすことができなくなり、統合プロセス制御のレベルを大幅に向上させるコンピュータ ベースの制御システムの採用につながりました。{4}}しかし、制御機能が集中することで事故のリスクも集中しました。コンピュータ制御システムに障害が発生すると、制御、監視、運用が停止し、生産に重大な影響を及ぼし、システム全体にわたる重大な事故を引き起こす可能性があります。-
1970 年代以降、大規模集積回路とマイクロプロセッサの出現と、制御技術、ディスプレイ技術、コンピュータ技術、通信技術のさらなる進歩により、分散制御システム (DCS) など、マイクロプロセッサとマイクロコンピュータに基づく新しいプロセス制御システムが開発されました。- DCS は、従来のアナログ機器とコンピュータ制御システムの利点を継承しています。集中表示・集中管理を維持しながら、制御権限を分散し、制御システムの安全性・信頼性を向上します。これは、制御機能またはゾーンに従ってマイクロプロセッサを分散することによって実現されます。マイクロプロセッサ-を備えた各制御ステーションは、数個から数十個のループを管理できます。複数の管理ステーションを組み合わせて生産プロセス全体を監視することで、分散管理とリスク分散を実現します。これに基づいて、膨大な量の情報がデータ通信ケーブルを介して中央制御室にあるマイクロプロセッサ ベースの CRT ディスプレイおよび操作ステーションに送信され、そこでこの情報が集中的に表示または記録されます。{9}}同時に、上位コンピュータ（プロセス管理コンピュータや生産管理コンピュータ）と連携して、生産プロセスの集中監視と管理が実装されます。
分散制御システムは、連続制御、バッチ（断続）制御、シーケンシャル制御、データ収集と処理、および高度な制御を可能にし、運用管理と生産プロセスを緊密に統合します。これらのシステムは自己診断機能も備えており、ハードウェアとソフトウェア コンポーネントを検査できます。{1}障害を検出すると、誤動作の正確な位置を表示しながら、音と視覚のアラームをトリガーします。
一般的な分散制御システムは、フィールド制御ステーション、CRT ディスプレイ オペレータ ステーション、通信ネットワーク、およびプリンタなどの周辺機器で構成されます。
その後の開発中に、分散制御システムの制御および通信機能はますます洗練され、標準化されていきました。プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) は、その主要な制御機能に基づいて、シーケンシャル制御に重点を置いた特殊なデバイスとして、-ループ制御に重点を置いた DCS システム-から登場しました。もともと、PLC は従来のリレー-ベースの連動警報システムを置き換えるために設計されており、入力信号と出力信号の両方をスイッチ信号として処理します。ソフトウェア プログラミングを通じてロジック、シーケンス、タイミング、カウント、算術機能を実行するため、複雑なインターロックに適しています。 PLC の特徴は「プログラマビリティ」です。-プログラムを変更するだけで制御スキームを変更できます。その信頼性、柔軟性、動作速度、および複雑な制御方式の能力は、リレー回路で達成できるものをはるかに上回っています。
PLC は急速に進化し、アナログ制御機能、計算機能、さらには CRT ダイナミック グラフィック ディスプレイ、データベース管理、ファイル生成などの機能を組み込んでいます。一方、DCS システムは PLC の技術的特徴を採用しながら、バッチ処理およびシーケンシャル制御機能を強化しています。この機能の統合により、DCS と PLC の区別が狭まり、境界が曖昧になってきています。分散制御システムは、-特にシステムの小型化、インテリジェントなフィールド送信機、標準化されたフィールドバス、標準化された通信ネットワーク、DCS と PLC の相互統合、監視コンピュータと PC の DCS システムへの組み込み、システム ソフトウェアのさらなる改良を通じて進化し続けるため、-多様なプロセス制御要件によりよく適応し、優れた技術的および経済的利点を実現します。
フィールドバス (FCS) は、フィールド デバイスと制御室オートメーション機器の間に設置されるデジタル、シリアル、マルチポイント、双方向データ バスです。その基本コンセプトには、専用 I/O チャネルを介した制御室の DCS/PLC ステーション、インテリジェント コントローラ、およびフィールド機器（トランスミッタ、制御バルブ、スイッチなど）間の直接的な 1 対 1 接続を排除することが含まれます。--代わりに、これらのデバイスはシリアル インターフェースを通じてフィールドバスの H2 高速チャネルに接続します。-その後、H2/H1 変換ブリッジを介して H1 フィールドバスにリンクし、プロセスの監視と検出のために H1 フィールド機器と H2 フィールド機器間の通信を可能にします。
フィールドバスは、フィールド デバイス（フィールド機器やフィールド計器を含む）を相互接続する最下位レベルの通信ネットワークを構成し、フィールド制御機能とフィールド通信機能の両方を統合するため、そのノードはインテリジェント トランスミッタ（温度、圧力、流量、レベル、プロセス アナライザなどをカバー）とインテリジェント アクチュエータで構成されます。{0}
産業用コンピュータは、制御・管理機能によって基本自動制御装置と管理用コンピュータに分類されます。基本的なオートメーション デバイスは、分散制御システム (DCS)、プログラマブル ロジック コントローラ (PLC)、ダイレクト デジタル制御 (DDC) デバイス、フィールドバス制御システム (FCS) などのマルチレベル制御システムの最初のレベルを構成します。-プロセス管理コンピュータは、基本的な自動化デバイスの上位レベルのマシンとして機能し、マルチレベル制御の第 2 レベルを表します-。生産管理コンピュータは、マルチレベル制御の 3 番目から 5 番目のレベルに適用されます。-
アクチュエーター
制御バルブとも呼ばれるアクチュエーターは、アクチュエーター機構とバルブ本体で構成されます。アクチュエータの動力源により、空圧式コントロールバルブ、電気式コントロールバルブ、油圧式コントロールバルブ、ハイブリッド式コントロールバルブの4種類に大きく分類されます。空気圧制御弁は、アクチュエータの種類によってさらに、ダイヤフラム式制御弁-、ピストン式制御弁-、ロングストローク制御弁-）に分類されます。
集中監視制御装置
集中検出装置は、感知素子または検出器を利用して、測定変数または警報接点信号を集中表示します。集中制御装置は、測定された一連の変数信号を統合することにより、あらかじめ設定されたプログラムに従ってアクチュエーターを管理します。これらのシステムには、さまざまなデータ収集ユニット、巡回検知システム、信号警報装置、安全監視装置、産業用テレビ システム、遠隔監視装置、シーケンス制御装置が含まれます。集中監視および制御システムは通常、次のように分類されます。
1. 安全監視装置: これらには、可燃性ガス検知および警報システム、有毒ガス検知および警報システム、火炎監視装置、自動点火システム、燃焼安全保護装置、油漏れ検知システム、および高抵抗検知装置が含まれます。-
2. 産業用テレビ システム: カメラとその補助装置 (照明、パージ、冷却装置、電動ターンテーブル)、ディスプレイ、および補助装置 (オペレーター、ディストリビューター、補償装置、スイッチャー) で構成されます。
3. リモート表示制御 (RIC) デバイスは、入力変数信号、プロセス情報を受信し、アラームを視覚的に表示し、制御信号を制御端子に出力します。
4. 信号警報器には、点滅信号警報器、インテリジェント点滅警報器、リレー回路警報システムなどのさまざまなタイプが含まれます。
5. シーケンシャル制御デバイスには、リレー インターロック保護システム、ロジック モニタリング デバイス、シーケンシャル コントローラー、インテリジェント シーケンシャル コントローラーが含まれます。
6. データ収集およびループ検出警報装置には、データ収集ユニットおよびループ検出警報器が含まれます。
その他の自動制御装置
このカテゴリには主に、さまざまなタイプの計器パネル (チャンネル{0}} タイプ、キャビネット- タイプ、フレーム- タイプ、パネル-) タイプ)、計器盤エンクロージャ、オペレータ コンソール、絶縁 (保護) ボックス、電源ボックスなどが含まれます。
自動化材料
オートメーション資材とは、機器の設置に必要な部品のことで、圧力配管（継目無鋼管、ステンレス鋼管、高圧管）、給気配管（亜鉛メッキ鋼管、黄銅管）、空気圧信号配管（銅管、銅管ケーブル、ナイロン管ケーブル、接続部）など多岐にわたります。{0} 電線管材料（溶接鋼管、亜鉛メッキ鋼管）、各種配管システム用のバルブ、フランジ、継手、オートメーション用電気機器材料（ケーブル、ワイヤー、ジャンクションボックス、電気機器およびコンポーネント）、計器用ケーブルトレイ、計器機器のブラケットやサポートを製造するための山形鋼や溝形鋼などの構造用鋼材、ヒートトレース断熱材、 防食コーティング材料-。