プログラマブルコントローラ
中央処理装置 (CPU) には、PLC に実行方法を指示するメモリと通信システムが含まれています。したがって、CPU はプログラマブル ロジック コントローラの「頭脳」です。また、データ処理と診断もここで行われます。メモリ ユニットは、マシンの電源を切っても情報が失われることなくプログラムを保存するための永続的な保存場所を提供します。PLC に割り当てられたタスクに応じて、メモリのサイズを選択できます。通信システムにより、CPU は I/O デバイス、プログラミング デバイス、その他の PLC システムなどの他のデバイスと通信できます。
DeepL.com（無料版）で翻訳
また、通信ポート、シャーシまたはラック、および外部コンピュータなどのプログラミング デバイスも必要です。PLC の種類に応じて、これらのコンポーネントの多くは 1 つのデバイスに統合されます。たとえば、コンパクト モジュールには、一定数の I/O と特定の通信ポートを備えた CPU が搭載されている場合があります。各コンポーネントと、それぞれに使用可能なオプションについて説明します。
プログラマブルコントローラの入力と出力
入力/出力 (I/O) モジュールは、必要な情報を CPU に渡し、連続ループで目的のタスクを伝達します。入力デバイスと出力デバイスは、デジタル形式またはアナログ形式です。デジタル デバイスは、1 または 0 値として表される有限値です。アナログ デバイスは無限値で、電流または電圧の範囲を測定します。入力またはプロバイダーは、アナログまたはデジタル形式のスイッチ、センサー、スマート デバイスです。出力は、モーター スターター、ライト、バルブ、スマート デバイスです。マシンを実行するための適切な構成を得るために、多くの種類の I/O モジュールが用意されています。
追加メモ: 電源はベース モジュールに統合されているか、個別のコンポーネントとして販売されています。PLC で使用できる最も一般的な 2 つの電圧範囲は、12-24VDC と 110/220VAC です。選択した電圧範囲が CPU および I/O モジュールに電力を供給するのに十分であることを確認してください。
PLCプログラミング
PLC は、実行して特定のタスクを実行する前にプログラムする必要があります。これらのプログラムは通常、プログラミング デバイスまたはソフトウェアを使用して作成されます。その後、プログラムはプログラマブル ロジック コントローラのメモリまたは RAM にダウンロードされます。作成されたプログラムに基づいて、CPU は入力によって提供される情報を読み取り、PLC に目的の出力を実行するように指示します。PLC システムを構成するために使用できるプログラミング言語は多数あります。
IEC 61131 によれば、利用可能な標準プログラミング言語は次の 5 つです。
- ラダー図またはラダーロジック (LD)
- 機能ブロック図 (FBD)
- 構造化テキスト (ST)
- シーケンシャル ファンクション チャート (SFC)
- 指示リスト (IL)
ラダーロジック
ラダー ロジックは、最も人気のある PLC プログラミング言語です。多くの製造業で広く使用され、認知されているプログラミング言語です。視覚的なレイアウトのため、読みやすく、プログラムしやすいです。ラダー ロジックは、リレー、タイマー、シフト レジスタ、カウンター、および数学演算の開閉を変換するシンボルで記述されたプログラムです。記述されたシンボルは、ユーザーのプログラムを PLC システムに転送します。
PLC操作
PLC システムをより深く理解するには、プログラムを作成して適切な I/O モジュールを選択した後、PLC コントローラがどのように動作するかを理解しておくと役立ちます。プログラマブル ロジック コントローラは、指定された情報 (入力) を処理し、プログラムからの命令を実行し、提供された情報と記述されたロジックに基づいて結果 (出力) を出力します。ユーザーが入力と出力を決定すると、PLC は繰り返しサイクルで動作します。
PLC 操作の 4 つの基本的な手順は次のとおりです。
- 入力スキャン - PLCに接続された入力デバイスの状態を検出します
- プログラムスキャン - ユーザーが作成したプログラムを実行します
- 出力スキャン - PLCに接続されたすべての出力デバイスを操作します
- ハウスキーピング - 他のデバイスと通信し、診断を実行します
PLCの種類
ユニタリーPLC
ユニタリ PLC (コンパクト PLC または統合 PLC とも呼ばれる) は、最もシンプルなタイプの PLC コントローラで、シンプルなプロセスに適しています。単一の PLC には、一定数の I/O ポイントと、接続ポートを備えた統合 CPU があります。通常、これらのコントローラは、関連するデバイスまたはアプリケーションに直接接続できます。
モジュラーPLC
モジュラー PLC (ラックマウント型とも呼ばれる) は、より高い柔軟性を提供します。CPU、入力、電源を含む基本モジュールは必要ですが、I/O モジュールを追加することで PLC をカスタマイズできます。つまり、PLC が許す限り、モジュールを好きなだけ追加できます。アナログからデジタルへの信号コンバーターを接続することもできます。
必要な PLC のタイプを選択するにはどうすればよいですか?
PLC の基本的なコンポーネントと利用可能なタイプを理解したところで、選択肢を絞り込む方法について疑問に思われるかもしれません。まず考慮すべきことは、新しいシステムを実装するのか、それとも既存のシステムに追加するのかということです。新しいシステムの場合は、幅広い選択肢があります。ただし、すでにシステムが導入されている場合は、そのシステムの要件に準拠する必要があります。
プログラマブル ロジック コントローラーを購入する際に自問すべき 6 つの質問を以下に示します。
1. この PLC を新規システムに実装しますか、それとも既存のシステムに実装しますか?
2. PLC はどのような環境に設置されますか?
3. システムにはどのようなタイプといくつの I/O ポイントが必要ですか?
4. 制御したいプロセスはどの程度複雑ですか?
5. PLC は他のネットワーク、システム、またはフィールド デバイスとどのように通信しますか?
6. PLC のプロセスを制御するためにどのプログラミング言語を使用しますか?
PLCの前進
PLC は、交通信号など、思いもよらないような場所でも、あらゆるところに存在しています。PLC コントローラは 50 年以上前から存在しており、今後も存在し続けるでしょう。しかし、「ビッグ データ」、ロボット統合、クラウド コンピューティングの台頭により、製造業はますます高速化、効率化しており、PLC はこれらの新しい変化に適応する必要があります。
将来、PLC は、極端な気候変動に耐えられるようにさらに堅牢になり、人間の介在なしに遠隔操作でき、産業用 IoT (IIoT) を通じてセンサーと通信して、より優れた製品を作るために必要なデータの収集と分析を行う必要があります。すべての業界でサイバーセキュリティが求められるため、PLC にはさらに高いレベルのセキュリティを装備する必要があります。
PLC に対する新たな認識が得られたと思います。何百もの電気機械式リレーを管理するよりも、PLC の方がはるかに優れています。PLC がプロセスにもたらす価値を確信しましたか? PLC についてまだ質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。