PLCガイド

プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）は、オートメーション技術によって産業環境の機械や製造プロセスを監視・調整するために設計されています。自律システムとして機能し、インテリジェントかつ独立してプロセスを最適化します。PLCは、基本的にはプログラマブルメモリを備えたデジタル電子システムです。不揮発性メモリは、デバイスが特定の機能と動作を実行できるようにする制御命令を保存するために使用されます。そして、デジタルおよびアナログの入力・出力モジュールを介して、さまざまな種類の機械やプロセスを制御します。

その柔軟性の高さから、プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）は、産業のさまざまな分野でますます使用されるようになっています。これらの産業用コンピューティング・ソリューションは、もともと電気機械式リレー・システムの置き換えを目的としていますが、現在でもそのような用途があります。

PLCの用途は、アプリケーションやプロフェッショナル環境、家庭環境によって異なります。プロセスオートメーションのPLCタスクは、世界中の産業で一般的です。これらのコンポーネントは、製造、食品・飲料、ビル制御など、幅広い分野で広く使用されています。

PLCの代表的な使用例には次のものがあります：

• 生産プラント
• 交通信号制御
• 包装機械
• リフトとエスカレーター
• 医療アプリケーション
• 自動ゲートシステム
• 暖房制御システム

PLCプログラミング

さまざまなプログラミング言語に対応した異なるモデルがあります。一般的なオプションには以下があります：

• ST：構造化テキスト（テキストベース）
• FBD：ファンクションブロックダイアグラム（グラフィックベース）
• LAD：ラダーロジック（グラフィックベース）
• STL：ステートメントリスト（テキストベース）
• SCL：構造化制御言語（グラフィックベース）

PLCプログラミングのコースやチュートリアルは、論理やプログラミング言語の世界に新しい方々向けに幅広く提供されています。FBDは、ドラッグアンドドロップ機能を利用するため、初心者には人気があります。また、I/O動作を理解しやすくするのに役立ちます。ラダーロジックなどのビジュアルな画像ベースの言語も、プロセスの理解と改善に役立ちます。例えば、シンプルで使いやすいラダーダイアグラムは大きな助けになります。一方、SCLは、より複雑で要求の厳しいプログラミング要件に主に使用されます。 また、通常はノートパソコンとソフトウェアを使用しますが、一部の古いモデルではハンドヘルドプログラマと使用することもできます。

PLCソフトウェア

制御は、コンピュータ上のアプリケーションプログラムまたは接続されたコントロールパネルを介してプログラムされます。これはインターフェイスを介してコントローラにロードされ、出力デバイスと入力デバイスのスイッチングを定義します。実際の操作は、個人コンピューターから独立して、コントローラが独自の電源を持つため、PLCによって自律的に処理されます。 PLCの特定の機能には以下があります：

• フロー制御
• リンク制御
• 時間やカウントなどの数値ベースの機能

プログラマブルロジックコントローラソフトウェアは、以下のようにさらにカテゴリ分けできます：

• サイクルオリエンテッドPLC - これらは、入力、処理、出力の基本原則に従ってデータ処理を行います。入力がクエリされ、制御がユーザープログラムに渡されます。コントロール信号が出力に転送された後、プロセスは再び開始されます
• 中断を伴うサイクルPLC - これらは、接続されたセンサの状態が変化した場合、別の状況に適応した追加のプログラムループを実行するようにプログラムされています。追加のループが完了すると、メインプログラムが続行されます
• イベント制御PLC - これらは、接続されたセンサの状態変化に応じて特定の事前プログラムされたタスクを処理するように設計されています。

PLCプログラミングソフトウェアは標準化されていないことにも注意が必要です。それは製造業者に固有のものであり、時には特定のモデルに固有である場合があります。これは、PLCアクセサリの決定する際に一般的なシリアルケーブルではない代替品が使用される場合もあることを意味します。

PLCハードウェア

PLCデバイスは基本的に、いくつかの入出力を備えたベース・ステーションから構成されます。基本的な仕様では、アセンブリのプロセッサ、信号入出力、インターフェース、オペレーティングシステムを備えています。

モデルの複雑さに応じて、コントローラには異なる数のアナログまたはデジタル入出力があります。これらは、センサーやアクチュエーターを介してシステムや機械にリンクされています。例えば、入力では、温度、レベル、圧力センサーなどのセンサーが機械の機能を監視します。そして、オペレーティング・システムが収集した情報を評価し、プログラムされたユーザー定義のパラメータと比較した上で、対応する制御信号を出力に送ります。

機能を制御するアクチュエーターも様々です。以下のようなものがあります：

• 電動バルブ：水力および圧縮空気で使用されます。
• コンタクター：電気モーターのスイッチングに使用されます。
• 駆動制御モジュール

これに加えて、PLCの最大の利点の1つは、他のコンピュータやデバイスとのクロスシステム・ネットワーキング機能です。古いモデルでも、適切なケーブル、プラグ、アダプタを使用すれば、新しいデバイスに接続できます。

ほとんどのコントローラは、シリアルケーブルを使ってコンピュータに接続できます。シリアルデバイスサーバーはこれに適しており、従来のシリアルコンポーネントもLAN経由で接続できます。イーサネット・メディア・コンバータも、互換性を確保し、異なる伝送メディアを接続するために使用されます。一般的なインターフェースはRS-232とRS-485で、DB-9とDB-25コネクターがあります。

プログラマブルロジックコントローラは、適切な追加機器によってより効率的になり、インターフェースを介してデバイスを拡張できます。必要に応じて、I/Oを含むアドオンモジュールを追加することも可能です。PLCハードウェアコンポーネントには、さらに次のようなものがあります：

• HMI（ヒューマン・マシン・インターフェース）
• タッチパネル（機械やシステムの視覚化、操作、診断用）
• 通信モジュール（MODBUSなど）
• DINレール（組み立て用）
• ディスプレイとモニター（操作データを直接表示するためのもの）
• スマート・ゲートウェイ（インテリジェントなIIoTネットワーキング）

PLC 製品の例

様々なPLCコントローラがあり、それぞれ異なる目的や用途に使われます。例えば、次のような製品があります：

プログラマブル・ロジック・コントローラ（PLC）は、複数の異なる方法で分類することができます。さまざまなタイプがあり、それぞれに独自の機能、特徴、能力があります。

構造と機能に関しては、ハードPLCとソフトPLCを明確に区別することができます。クラシックPLC（ハードPLC）はハードウェアベースです。汎用的で、通常は最も重要な制御機能のみを搭載していますが、DINレールやプラグイン接続などの拡張機能を追加することもできます。

一方、ソフトプログラマブルロジックコントローラは、ソフトウェアによる制御に重点を置いています。ソフト・プログラマブル・コントローラは、独自のオペレーティング・システムを持ち、多くの場合、他のユーザー・ソフトウェアも持っています。しかし、独自の中央演算処理装置（CPU）を持たないため、代わりにPCのプロセッサを使用します。これは、PCのオペレーティングシステム（および場合によっては他のアプリケーション）とプロセッサを共有しなければならないことを意味するため、作業負荷が高い場合にはパフォーマンスに影響する可能性があります。

その他のタイプには、コンパクトPLCとスロットPLCがあります。コンパクトPLCでは、すべてのコンポーネントが1つの筐体内の1枚の回路基板上にあります。スロットコントローラは、PCIプラグインカードとして直接使用され、生産データの保存など特定のタスクを目的としています。これらの制御装置では、デジタルコンピュータがPLCハードウェアを置き換えるように設計されています。しかし、ソフトPLCとは対照的に、スロットタイプはコプロセッサと独自のオペレーティングシステムを備えています。これにより、PCプロセッサから独立して制御タスクを実行できます。統合された接続により、分散化されたセンサとアクチュエータにアクセスできます。