機械制御における実装の流れとシステム設計
センサおよびアクチュエータのインテリジェント化が、現状で加速しつつある。これは、いままで省みることもしてなかった国の”ものづくり”に関する予算が増えたということもあるが、本質的には設計思想そのものの変化と、技術者の専門分化に伴って、全般的な知識・技術を持った技術者の不足が、現象を加速させていると考えた方が良い。
技術のBlack Box化は、止めようの無い状況となっているのは事実で、センサにせよアクチュエータにせよ、機械設計や回路設計といったハードウェアからソフトウェアまで、設計そのもののがコンポーネント化され、それぞれの段階で専門の技術者が関わるという流れになりつつあります。
一般で言うデジタル回路は、二値論理素子（JIS C0617-12:1999）という範囲に含まれる。アナログ回路の場合は、アナログ素子（JIS C0617-13:1993）として表されます。しかしながら、現在の組込実装系で使用されている素子としては、物理的な複合ゲートだけではなく、マイコンやメモリにプログラムを実装して必要な複合ゲート代わりに使用する例や、プログラムによって複合ゲートとして使用可能なFPGAのような専用素子も現れました。
また、通信分野では、デジタル通信の発展と浸透の過程で、物理的な信号はアナログ信号であっても、伝達される信号は二値論理信号となる位相振幅変調通信のような方式もあり、一概にアナログ信号とデジタル信号という区別すら困難になっている事実もあります。
こういった状況を踏まえ、図記号の様式がISO/IECで検討・協議された結果として、IEC60617が生まれました。日本では、1990年代から図記号の変更がすすみ、2001年にはJISの図記号体系をIEC図記号体系に全面的に変更をおこないました。
課題としては、この規格変更は設計者側における自由度が高いので、実際に図面化する場合に、きちんと相手に伝えるための努力が必要になります。特にJIS C0617-12およびJIS C0617-13は、描き方によってかなり回路図の印象が異なります。また、このために図記号を自分で描いた場合、あっているのかどうかの確認に非常に手間がかかります。しかも、判断しにくいものは、判断が保留にされてたりします・・・sigh
テクトロニクスさんの場合、命令等は変わってないみたいなので、機械設計2000年9月号のプログラムと同じように命令を入力します。テクトロニクスさんは、RS232C/GPIB/Ethernet共に、同じ命令体系を使用しているみたいです。ユーザーとしては、混乱しないし、動かしやすいので助かっています。
命令「:DAT:SOU CH1;STAR 1;STOP 100;ENC ASCI;:HEAD ON;VERB ON;:wavf?」
（データ設定、ソースチャンネル１、STARTから100個のデータをアスキーコードで取得、データ長１バイト、ヘッダを表示、省略無し、波形表示命令）
ただ、ナショナルインスツルメンツさんのGPIB/Ethernet変換機は、Measurement & Automation上でIPアドレス等の設定を終了させると、インターフェースの使い方は、従来のGPIBと同じになります。ここらへんの設定については、IPアドレスに関する基礎知識が必要となります。
GPIB/Eathanet変換機の接続確認が完了しました。使用した計測器は、テクトロニクス社製TDS340APを使ってみました。
NI社のソフトウェアMeasurement & Automationで計測器の確認ができれば、後はGPIBのプログラミングと同様にプログラムを作成することができます。
GPIB/Ethernetの変換機が届いた。これで、計測制御応用実習の課題がきちんと実機でできて、従来型計測器を今の通信ネットワーク上に組み込んで、イーサネットを介した計測制御システムの構築が可能となる予定。(^^)b
変換機は、ナショナルインスツルメンツ社製のGPIB-ENET/100を使用します。
一般に、就業規則では副業が禁止されています。週末社長とかされている方も多い状況のようですが、基本的に認められているわけではないと思われます。ちなみに現状では、基本的に認められていません。”MATLABと機械制御に関するテーマ”で、セミナー講師の依頼があったのですが、事務局から実施しちゃ駄目と言われて依頼を断ることとなりました。
まぁ、実際にセミナーを受けたとしても、私のところには一銭も入りませんので、私自身が受けても利益にはなりませんが、セミナー自体は面白そうなのでやってもいいかなぁと思ってましたのでちょこっと残念です。
公開講座として学校で無料実施とかは可能だけど、スポンサーとか必要になるし、受講者がいるかどうかもわからないしねぇ・・・難しいねぇ
電力三角形からナイキスト線図へ
実数軸と虚数軸を基準として、有効電力、無効電力、皮相電力を捉える手法があるという話を、電気信号と作図１で紹介しました。この時の考え方を、周波数を変化させて軌跡を描いていく手法があり、これをナイキスト線図という呼び方をしています。
この作図は、周期信号に対するシステムの反応を確認する基本的な手法として使用されています。制御関係では、安定判別法といった形でテキストに掲載される部分となっています。工場等で活用されている制御としては、フィードバック制御が活用され、だいたいＰＩＤ制御くらいまでが制御の範囲となります。ナイキスト線図による安定判別法そのものを使っている企業は少ないと思いますし、こんなの古いとか駄目駄目だねとかあるかと思いますが、まず確認して欲しいのは、虚数軸と実数軸による評価方法の基本的思想の始まりにナイキスト線図があり、これを用いた安定判別法があるのだということです。
ナイキスト線図の作図は、電気信号の場合は、皮相電力のベクトル軌跡を描くことで作図が可能です。これは、位相差を角度とし、皮相電力を長さとする、極座標に変換した場合の軌跡となります。
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