2008年03月14日

PLC シーケンサ リレーの雑学

PLC(Programmable Logic Controller)は、一般的にシーケンサーと呼ばれているのですが、シーケンサーという呼び名はある電気機器メーカーの商標になっています。以前はPC(Programmable Controller)と呼ばれていましたが、パソコンが生産現場で普及することによりパソコン(Personal Computer)と区別するためにPLCと呼ばれるようになりました。

PLCは基本的にシーケンス制御を目的として開発された電子制御機器であることから、シーケンサという名前がよく言われるようになったようです。シーケンス制御とは、制御対象に施す操作の順序(シーケンス)を制御対象の状態、あるいは外部からの信号に基づいて決定して制御する方式を指していますが、PLCが存在しなかった初期においては、主にリレー(電磁開閉式継電器)の集合体により回路が構成されていました。

リレーはONとOFF、ソフトウェア的には1か0の状態を作り出します。理論的には、コンピュータのソフトウエアが行なえることは、リレーを使った論理回路で組むことが可能です。リレー回路が行なっていることは、ソフトウエアが行なうことと同じなのですが、その占有面積はマイクロプロセッサを使用したPLCの数倍から数百倍の設置面積を必要とします。


国内では電気機器メーカー数社がPLCを製造販売していて利用することができます。PLCを使用した国家試験として技能検定試験もあります。これはPLCだけでなく電気機器や制御理論全般を理解していないと合格できないようになっており、技能検定の合格者は一定レベルの実務能力があると客観的に判断できる材料にもなります。





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2008年03月13日

シーケンス制御の学習材料は買うしかないのか!? JIS記号閲覧リンク追加

※一番最後に、JIS記号閲覧用サイトへのリンク(もちろん無料)を増やしました。参考にしてください!


シーケンス制御の学習者にお勧めなのが、国家技能検定試験(シーケンス制御作業)受検対策ユニットです。実技的にはあまり役に立ちそうではありませんが、理論(自分の設計したもの)を検証するためには役立つでしょう。これは1999年秋に新設された、国家技能検定試験・電気機器組立(シーケンス制御作業)の1級、2級および3級試験合格を目的とするための受検対策用の教材です。付属の試験盤は、実技および作業試験の受験会場で、試験用盤として使用されることもあります。


受検対策テキストには、シーケンス制御の基礎およびシーケンス命令の解説がふんだんに盛り込まれていますから、これからプログラマブル・コントローラを使用するシーケンス制御設計技術者の育成にも十分活用できるようになっています。有接点シーケンスは、リレーシーケンス(Relay Sequence)とも呼ばれていますが、電磁リレーをスイッチとして利用して制御する方式です。表現方法としてシーケンス図が用いられています。


シーケンス制御の動きを表す手段としては、多くの場合、展開接続図とラダー図が用いられています。展開接続図で使用されるシンボルは、JIC C 0301「電気用図記号」に規定されていて、IEC規格に準拠した系列1と従来から使用されている系列2があるのですが、国際化に対応するために系列1の使用が推奨されているところです。また、工作機械に対しては、平成元年にJIS B 6015-1996が制定されましたが、現在では定着しつつあります。


※追加リンクしておきます。
JISB6015など、JISのハンドブックは便利ですが非常に値段が高いので、ちょっと見るだけなら日本工業標準調査会のサイトから、閲覧のみ可能なPDFファイルがあるのでそれを利用するのも良いでしょう。ちなみにJISB6015はこのページになります。いろいろサイト内を探検してください。閲覧のみの場合は無料で利用できます。



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2008年02月28日

シーケンス制御の雑学

シーケンサを使用した制御対象として、リモートI/Oや各種モータ制御、具体的には、インバータ駆動モーター、サーボモーターなどがあります。最近は、これらの制御を通信で行うためにフィールドバスと呼ばれているネットワーク技術が用いられています。シーケンサには、これらの各種フィールドバスに対応するために、オプションのネットワークカードで対応する場合などもあります。フィールドバスにはデバイスネットやFL-Net、CCリンクなど、各社様々なネットワークが提案されています。


シーケンサのある制御盤単体では、動力回路を扱っていないものもあるのですが、大抵はモーターの運転・停止などを行い、知識や経験無しに結線などを行うと、感電や火災などの危険が伴います。またシーケンス制御のラダー図は、横書きした状態がはしご(ladder)のように見えるところから名付けられた名称ですが、プログラマブル・コントローラの普及とともに、在来の展開接続図に代わって広く利用されるようになりました。ラダー図は、リレー回路を接点のシンボルとコイルのシンボルを用いて表現します。


縦二本の制御母線を両端にして画く横書きが、CRT表示やプリンタ印刷に適していることから広く用いられています。リレーはコイルと接点に分解されて、特に破線で結ばれたりしていませんが、デバイス番号の同じコイルに通電する(論理的にオンになる)と、その同じデバイス番号の接点が連動して動作します。シーケンス制御プログラムは、各PLC製造メーカに依存したコードとなっていますから、異なったメーカのプログラムを再利用することは難しいとされています。


このため、既存PLCのソフトを他社製のPLCに流用しようとした際に、その製造者が違っていたり、製造者が同一であっても、装置のハードウェアが異なることから今まで稼働していたプログラムを流用することができず、プログラムの変更や改善に大きな労力が必要となっているのです。現在ではソフトウェアコンバータやCADを使って変換することも可能です。対象としているコンバータは、PLCのハードウェア情報を使用しながら、元々のシーケンス制御プログラムを指定したシーケンス制御プログラムに変換する機能を提供しています。





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2008年02月26日

身近なシーケンス制御の装置はやっぱりこれでしょう






シーケンス制御は、機械に行わせる動作を順序正しく覚えさせておくことによって、始動ボタンをオンにするだけで、後は全部制御装置が仕事を行う場合などに用いられています。シーケンス制御は、全自動洗濯機、あるいはエアコンといった私たちの身の周りにある家庭用電気器具をはじめとして、信号機、自動販売機、工場の産業ロボットや自動化設備、ビルのエレベーターや自動ドア、そして発電所や変電所に至るまで、さまざまな装置や設備に用いられています。


単なるスタート・ストップに限る単純なものから複雑な信号処理を必要とする大規模なものまであり、あらゆる分野で活用されて自動化および省力化に大きく貢献しています。現在、日本の産業界ではほとんどの製造装置が自動化されています。これら自動化に不可欠なのが シーケンス制御というものなのです。シーケンス制御は、いろいろな制御用機器どうしを配線して、回路を組み立て、そして装置を作動させる技術です。


このシーケンス制御技術を理解するには、制御用機器および制御回路に関連する知識が必要不可欠なのです。ネット上では、シーケンス制御に関するサイトがたくさんあり、シーケンス制御に関連する基礎的な知識が掲載されています。書籍でも結構ですが、こういったサイトを活用してシーケンス制御をマスターしても良いかと思います。シーケンス制御の具体例を挙げますと、まず電気洗濯機があります。自動電気洗濯機は、給水、洗い、すすぎ、そして脱水まで自動化されています。


普段、何げなく使用しているのですが、身近にシーケンス制御を確認できる機械なのです。この洗濯機は、次のようにあらかじめ定められた順序で動作しています。少し例を挙げてみます。洗濯開始の指令をします(洗濯ものと洗剤を入れて、スタートスイッチを押すということです)、バルブを開いて給水します。洗濯槽が一定水量に満たされますとバルブを閉じます。洗い用電動機(モータ)が始動します。
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2008年02月21日

シーケンス制御 フィードバック制御 時限制御 技能検定






シーケンス制御に対してフィードバック制御は、目標の値に一致するように制御する方法を指しています。制御の結果を確認しながら制御するということも可能となっています。このような制御方法を閉ループ制御と呼んでいます。家庭では エアコンなどがそれに当てはまります。指定した温度になるように制御しているのです。最近の 全自動洗濯機では、給水などは水量を見て次の動作をしていますから、これはフィードバック制御と言えるでしょう。


時限制御の場合は、あらかじめ定められた順序に従って、タイマーなどを使用して時間によって各動作が進められていく制御方式です。条件制御の場合、検出器の信号により、次の動作をあらかじめ定めている条件に従って判断しながら、新しい命令が作られて制御されていく制御方式です。1970年代に入りますと、マイクロコンピュータがそれまでの電気回路に取って代わり、シーケンス制御を行うようになったことから、発明はマイクロコンピュータを駆動するソフトウエアが対象となりました。


ところが、マイクロコンピュータが登場し始めた頃は、ソフトウエアの発明に対する理解が乏しく、多くのソフトウエア発明は、回路や何らかの装置の形を取ることにより特許を取得しているのです。現場に行きますと、プラント自体に取り付けられたセンサ、あるいはモーターなどを確認しながら試運転調整しますから、現場の安全を把握しておく必要があります。これには、電気取り扱いの特別教育という資格があります。


石油プラントでしたら、それなりの知識が求められるでしょう。どの資格も有していませんと、手元として使いっぱしりになるだけだと思われます。シーケンス制御の世界で一目を置かれているのは、技能検定(制御)を取得している人です。これは、一定以上の技能を有している人を一人前の中堅技能者であると国が認定する資格制度で、免許というようなものではなく、名誉称号のようなものです。
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