ブログ について PLC パワー スマート 製造の進歩

まるで、控えめながらも強力なデバイスであるプログラマブルロジックコントローラー（PLC）によって、機械が正確かつ効率的に動作する工場のフロアを想像してみてください。この技術的な驚異は、現代の産業オートメーションの基盤となり、世界中の製造プロセスを変革しました。

プログラマブルロジックコントローラー（PLC）は、過酷な環境下での信頼性、リアルタイム性能、および回復力を目的に設計された、特殊な産業用コンピューターです。従来のコンピューターとは異なり、PLCはセンサーや機器からの入力信号を継続的に監視し、プログラムされたロジックを実行し、アクチュエーターを制御して産業プロセスを自動化します。

PLCを産業オートメーションの中枢神経系として概念化してください。センサーからの情報（センサー）を受け取り、プログラムされたロジック（「頭脳」）を介してこのデータを処理し、物理的なアクション（アクチュエーター）を命令して自動化されたワークフローを実行します。

PLCの動作は、一貫した3段階のサイクルに従います。

1. 入力取得： PLCは、フィールドデバイスから入力モジュールを介してリアルタイムデータを収集します。これらの信号は、デジタル（離散的なオン/オフ状態）またはアナログ（温度や圧力などの連続的な測定値）のいずれかです。
2. プログラム実行： PLCは、単純なスイッチング操作から複雑な制御アルゴリズムまで、プログラムされたロジックに従って入力データを処理します。
3. 出力制御： プログラムの結果に基づいて、出力モジュールはアクチュエーターに命令して、モーター、バルブ、ヒーター、およびその他の産業機器を制御します。

バルブ制御システムを考えてみましょう。位置センサーはデータをPLCに送り、PLCは現在位置と目標位置を比較します。次に、PLCはアクチュエーターへの出力信号を介してバルブを適切に調整します。

PLCは、2つの基本的な信号タイプを処理します。

• デジタルI/O： 機器の位置を示すリミットスイッチなど、オン/オフ状態（1または0）を表すバイナリ信号。
• アナログI/O： 電圧または電流値に変換された温度測定値などの連続変数信号。

• 機器データ： スイッチの状態、アナログ測定値、およびデバイスステータスインジケーターを含むセンサーの読み取り値。
• オペレーター入力： ボタン、タッチスクリーン、またはその他の制御デバイスを介した、ヒューマンマシンインターフェース（HMI）またはSCADAシステムからのコマンド。

• バルブ、モーター、およびヒーターの作動命令
• インジケーターライトとアラームによる視覚/聴覚アラート

PLCは、反復的なループでプログラムを実行します。

1. 入力スキャン： すべての入力状態をメモリに読み込みます
2. プログラム実行： 制御ロジックに従って入力データを処理します
3. 出力更新： 出力デバイスにコマンドを送信します
4. システム診断： 自己チェックを実行し、内部ステータスを更新します

パッケージングマシンや基本的なコンベアシステムなど、小規模なアプリケーションに最適な、拡張機能が限られたコンパクトな統合ユニット。費用対効果は高いですが、システムアップグレードの柔軟性は低くなります。

複雑な自動化ニーズに合わせて拡張できる、交換可能なコンポーネント（CPU、I/Oモジュール、電源）を備えた構成可能なシステム。より高価ですが、完全なシステムオーバーホールではなく、モジュールの交換を通じてメンテナンスを簡素化します。

PLCは、リレーベースの制御システムの後継として登場し、以下を提供しました。

• 再配線なしのプログラマブルな柔軟性
• ソリッドステートエレクトロニクスによる信頼性の向上
• 高度な診断およびメンテナンス機能
• 効率を向上させるための洗練された制御アルゴリズム

IEC 61131-3規格は、5つのPLCプログラミング言語を定義しています。

1. ラダーロジック（LD）： リレー回路にインスパイアされたグラフィカルプログラミング
2. ファンクションブロック図（FBD）： モジュール式制御ロジック表現
3. シーケンシャルファンクションチャート（SFC）： ステップベースのプロセス制御
4. 構造化テキスト（ST）： 高水準のアルゴリズムプログラミング
5. 命令リスト（IL）： アセンブリに似た低水準コード

PLCは、包括的な自動化アーキテクチャ内で制御層を形成します。

• SCADAシステム： 複数のPLCにわたる監視とデータ分析を提供します
• HMI： タッチスクリーンインターフェースを介したオペレーターとの対話を可能にします

産業用ネットワークは、以下を含む標準を介してPLCを他のシステムに接続します。

• Modbus（シリアル通信）
• Profibus（高速フィールドバス）
• Ethernet/IP（産業用イーサネット）
• OPC（クロスプラットフォーム相互運用性）

PLCテクノロジーは、産業用IoT（IIoT）の進歩とともに進化し続けています。

• 予測メンテナンスのための機械学習の統合
• リモート監視のためのクラウド接続
• MQTT通信用のSparkplug Bなどの標準化されたデータ形式

PLCは産業オートメーションを支配していますが、新しいテクノロジーには以下が含まれます。

• PLCの信頼性とPC機能を組み合わせたプログラマブルオートメーションコントローラー（PAC）
• 特殊なアプリケーション向けの産業用組み込みコンピューター

PLCは、その実績のある信頼性、費用対効果、および使いやすさから、ほとんどの産業用制御アプリケーションに最適なソリューションであり続けています。製造業がデジタル変革を続けるにつれて、これらの産業用ワークホースは、間違いなく未来の工場で中心的な役割を果たすでしょう。