初心者必見!押さえておきたい制御盤設計の基礎知識

制御盤は自動車やパソコンのように単体で使われるものではなく、自動で動く機械や設備などの機器にセットして、その機器をコントロールするために使われるものです。ここでは、制御盤とは何なのか、制御盤設計の流れやどのような機器にセットするものなのかなど、初心者が知っておきたい制御盤設計の基礎知識をご紹介します。

制御盤設計とは

ほとんどの機械や設備は制御盤により電気制御されています。制御盤は箱型をしており、その中には電気制御に必要となる制御機器、電気機器や電気部品が入れられています。制御盤設計とは、この制御盤を設計することであり、具体的には機械や設備が思った通りに動くように、制御盤の仕様や制御したい機器との取り合い、盤内の部品選定や機器配置などをすることです。

制御盤設計の流れ

次に制御盤設計の流れについて一例をご紹介します。実際の流れは、メーカーや状況により異なりますので、あくまで参考としてご覧ください。

打ち合わせや事前調査

まずは製作する制御盤の仕様を決めるため、打ち合わせや事前調査が必要です。制御盤は機械や装置を電気制御する機器なので、搭載されるものの用途やクライアントがどのように使うかのイメージがなければ、設計できません。クライアントや製作において協力してもらう関係者と、認識のずれが生じないよう打ち合わせや事前調査を実施しましょう。また、制御盤が使用される環境も確認しておく必要があります。普通に屋内で使われるだけなら問題ありませんが、用途によっては高温の室内や水がかかる可能性のある環境で使われるケースもあります。その場合は、その環境まで考慮して製作仕様書を作るようにしなければいけません。

設計

製作仕様書が完成すれば、次は製作仕様書に従い設計をします。製作仕様書には制御盤の仕様や概略図程度しか書かれていないので、実際に製作をするには情報が不十分です。目的とする制御盤製作のために必要な電気機器は何かを考え、盤の大きさや盤内における電気機器の配置を設計していきます。ハード側だけでなく制御フローや回路図など、ソフト面での設計も当然必要です。このようにして製作するための設計図を作り上げていきましょう。

製作

設計図が完成したら、今度は製作に入ります。図面に基づいて盤の製造や電気機器の配置及び配線を行っていきます。もし製作するうえで別途機器の購入が必要であれば、納期に間に合うよう事前に購入しておかなくてはいけません。

試運転と検査

制御盤が完成したら次は試運転に入ります。最初の打ち合わせでクライアントから聴取した仕様で動くか、トラブルはないか、納入するまでにしっかりと検査しましょう。もし、問題が見つかれば納入日までに修正が必要となります。

現地での制御盤取り付け工事

クライアントに納入後は、制御盤の取り付け及び配線工事が必要となります。機械にはモーターやセンサーなどが搭載されていることもあるので、その場合は機器への配線工事も必要です。

制御盤取り付け後の試運転

機器への制御盤取り付けが終わったら、最後にもう一度試運転を行います。納入前に試運転と検査をしたときは完璧な状態であったとしても、実際に機器に搭載すると、機器との信号のやりとりや配線が不十分で、思ってもいないトラブルが起きることがあります。制御盤取り付け後にも試運転を実施することで、制御盤が正しく機能しているかどうかの最終的な確認を取ることができるのです。

制御盤をセットする機器の例

実際に制御盤がセットされている機器にはどのようなものがあるのでしょう。その一例をご紹介します。

製造設備

工場の製造現場ではさまざまな機械が作動しています。そのすべての機械は電気で動いているので、当然制御盤が必要です。製造現場では多くの機器がそれぞれ単独で動いているのではなく、連携して動いています。そのため制御盤も各機器単独での制御だけでなく連携した制御も必要になり、それだけ設計も複雑になります。

大型船

フェリーやタンカーなどの大型船にも制御盤は搭載されています。船のどの機器を制御するか、船体との取り合いを考慮して設計をしなくてはいけません。また船の中では作業スペースが限られていることもあります。制御盤取り付け時やメンテナンス時などに必要となる作業スペースが十分確保されているか確認しておきましょう。もし、どうしても作業スペースが確保できないのであれば、その点も踏まえての設計が必要となります。

温度管理システム

制御盤が制御するのは機械の動きだけではありません。センサーで温度を計測し、その結果から温度を調整するようなシステムの制御にも制御盤は使われます。どのようなセンサーを使うか、温度調節の仕方はどのようにするかなど機械制御では考慮しないようなことを念頭に置いて設計しなくてはいけません。

制御盤設計に関する知識を身に付けて仕事の幅を広げる

本稿では制御盤とは何なのか、その設計の流れ、制御盤をセットする機器の例など、初心者が知っておきたい基礎的な知識をご紹介しました。制御盤をセットする機器はほかにも数多くあり、セットする機器によっては設計の流れも変わってきます。ここでご紹介した内容はあくまでも一例ですので、今後も制御盤設計における知識を増やし、ぜひ設計者としての仕事の幅を広げていってください。

参考: 制御盤とは何かが分かる-速習したい初心者のための制御盤入門 | ある電機屋のメモ帳

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