PLC・シーケンス制御の基礎とお勧め勉強法

オムロンエフエーストアの土屋と申します。シーケンス制御の基礎を解説します。PLC・ラダープログラムの勉強は実機、OJTでという会社は多いです。ただし実機開発では結果、PLCの命令、機能の一部分しか使わないという課題を抱えがちです。PLCの国家資格「電気機器組立て」の「シーケンス制御作業」の技能検定はお勧め勉強法です。オムロンエフエーストアでは実技試験用検定練習盤を販売しています。

シーケンス制御とは

あらかじめ定められた手順に従って、制御の各段階を逐次進めていく制御。おもに順序制御、条件制御、時間制御、カウント制御で構成されます。リレー、タイマ、カウンタ等を実際に配線して制御する方式はワイヤードロジックと呼ばれます。
一方要求する動きをプログラムにして記憶装置に書き込み、コンピュータで演算処理をしながら要求する動きを実現する方式をソフトワイヤードロジックと呼び、この様な働きをする機器をプログラマブルコントローラと言います。(以下PLCと称します)

ワイヤードロジックとは

リレー、タイマ、カウンタ等を実際に配線して制御する方式をワイヤードロジックといわれています。この時の設計図がラダーチャートやタイミングチャートというものになります。メリットとしては、電気配線による制御なので順次制御ではなく高速・同時制御になることです。

PLCの登場

PLCはマイクロプロセッサの進化により登場しました。PLCが使われている現在のチップ実装機を見てもわかるとおり高速製造が生産効率のキーであり、マイクロプロセッサが進化して高速制御が可能になりました。
かつ、プログラムによる制御(ソフトワイヤードロジック)により飛躍的に自由度があがりました。
また、マイクロプロセッサのスピードだけでなく耐環境性や品質が確保できFA環境で使えるようになったことも大きいです。

PLCの普及

ラダーチャート

設計者は装置や制御の内容を理解してプログラム作成します。PLCではラダーチャートという機械制御に適したプログラム方式が主流です。
この方式は従来のリレー、タイマーによるラダーダイアグラム(回路図)がそのまま使用できます。
PLCが登場した時、すでにリレーによる回路設計を行っていた設計者にとって親和性があり普及の原動力になり、現在最も主流なプログラミング方法となっています。

PLCの仕組み

CPUはメモリに記憶されている内容をプログラム番地の最初から順序引出しメモリに記憶されている内容に沿って一つ一つ命令語(シー ケンス回路の1語) を実行していきます。
PLCの特徴はラダープログラムの各命令ごとにI/Oメモリを変化させてはいません。プログラムのスキャンタイム(PLCの処理1サイクル)終了後すべてのをI/Oメモリを一斉にリフレッシュします。
よって、スキャンタイムが短いことは重要でありマイクロプロセッサの処理能力は重要です。
この処理サイクルによりワイヤードロジックと同じような制御ができます。

PLCを使ったシステム

PLCシステム

入・出力部はリミットスイッチ、光電センサ、近接センサ、表示灯、リレー、ソレノイド、モータなどを接続するところです。
被制御機器を入・出力ユニットに接続するときは各被制御機器の仕様電圧・電流に合ったユニットの選択が必要です。
PLCには各種の入出力ユニットがあり、ユニットを変えることにより多岐にわたる制御対象に対応できます。

 

PLCの特長

●フレキシビリティ、融通性
プログラムによって実行するために、仕様変更・追加、ライン変更、他への転用などに対してもフレキシブルに対応できます。
従来の制御盤であればリレーやタイマを追加、配線を変更したりしていましたがPLCではプログラムを変更するだけで済み、これが一番大きな特長といえます。

●装置の汎用化・高信頼化
ワイヤード・ロジック方式であるリレー盤は一品一様の設計図面で装置を組み立てるため品質のバラツキが生じました。
PLCはマイクロプロセッサと周辺回路だけで構成され、品質管理が徹底され装置ごとのバラツキをなくすことができます。したがってPLCの場合は信頼性の高い汎用装置となっています。

●保守性
PLCはその構成が単純であるため故障時の復旧は他の制御装置とくらべ迅速に行なえるようになっています。また同一商品のコントローラを使うならハードウェアは同一であるため更に効率の良い保守が可能となります。

●小型・低電力
構成素子は高密度の集積回路であるため実装密度が高くコンパクトです。消費電力も小さいため発生熱量による温度上昇も低くなり制御盤内設置時に熱に関しての信頼性も高くなります。

●機密保持
ワイヤードロジックでは、配線や仕様書から機密が漏れるおそれがありました。PLCではプログラムにパスワードをかけることでこの課題を解消します。

●短納期
PLCは従来のような製作図装置組み立て配線作業・チェックなど期間や経費を大きく要していた工程が大幅に省略されます。しかも最終仕様が決定しなくても、概略の仕様と入出力の点数さえ決まれば現場設置が可能です。

資格取得がお勧め勉強法です。

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