【パッケージタイプPLC】安価なPLC（三菱FX）の仕組みについて～メリット・デメリット～

概要
基本ユニットの構成
増設オプションの構成
まとめ
参考文献・サイト

概要

パッケージタイプPLCとは、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）の一種で、電源・CPU・入出力機能などが一体となっているPLCを指します。

※PLCについての詳しい解説は下記記事をご参考ください。

概要 PLC（Programmable Logic Controller）とは、外部からの信号（スイッチ、センサなど）を入力し、本体に格納したプログラムに従って外部へと信号を出力する制御装置を指します。もともとはリレー回路の代替として開発...

PLCは大きく分けてビルディングブロックタイプという「増設や改造に向いた高価格・高機能なモデル」と、パッケージタイプという「拡張性などが低いものの、低価格でコンパクト」というモデルの二種類が存在します。

パッケージタイプは外部からの電源を供給を受ける「電源」、演算を実際に行う「CPU」、外部機器からの信号を送受信する「入出力」が一個にまとまっています。

ビルディングブロックタイプのように、ベースユニット・電源ユニット・CPUユニット、入出力ユニット……というように一つ一つ購入する手間がいらず、比較的低コストでPLCを導入できるメリットがあるんですね。

装置メーカーなどが、自社の製品やそれ付随する制御盤へと採用するケースが多く、特に三菱電機のFシリーズは国内においてよく見かけると思います。

そのため三菱Fシリーズをモデルに、次項以降を述べていきます。

基本ユニットの構成

パッケージタイプPLCの構成について見ていきましょう。（モデル三菱Fシリーズ）

下記イラストを参考にしてみてください。

①入力端子

スイッチやセンサなど、外部機器からの配線を繋ぎこむエリアになります。

②出力端子

ランプやコイルなどの機器へと配線を繋ぎこむエリアになります。

③接続コネクタ

パソコンなどのプログラミングツールと接続するためのインタフェース部です。

RS-422、USBなどのケーブルを接続するためのポートが用意されています。

④LED表示部

LEDの点灯によって、PLC本体の動作状態を表示します。

⑤電源・サービス電源端子

「電源」はPLC本体が稼働するために必要な電源供給を受けいれる端子部です。AC電源、DC電源から選択できます。

「サービス電源」とはセンサなどが駆動するために必要な、DC24V電源を供給できる端子です。この機能があればパワーサプライなどで直流電源を用意する必要がないため、盤内スペースを有効活用することが可能です。

※パワーサプライについては以下の記事をご参照ください。

【パワーサプライ】意味や役割について　～DC24Vのメリット～

概要パワーサプライとは商用電源（例えばAC100Ｖ、AC200V）を安定した直流電圧（DC24Vなど）に変換する装置です。パソコンなどのOA機器を筆頭に電子回路を積んだ機器は、半導体部品を使用するため交流を直流へと変換する必要があります...

上記までが基本ユニットと呼ばれる、標準装備の機能になります。

電源・CPU・入出力などの基本的な機能が初めからあるため、一台購入すれば小規模なシステムなら賄うことが出来ます。DC24Vサービス電源もパワーサプライを省略できるため便利ですね。

以上で不足する機能がある場合は、次項で触れるオプションを追加することで対応可能です。

増設オプションの構成

基本ユニットだけでは計装アナログ信号（4~20mA）などの送受信や、他の端末との通信機能などが不足する場合があります。

また単純に入出力の点数が少ないというケースもあるでしょう。

こういった要求に応えるのが、増設ブロックなどの後付けできるオプションになります。

下のイラストを見ながら述べていきます。（参考：三菱Ｆシリーズ）

①増設ブロック/ユニット

デジタル（接点やトランジスタ）とアナログ（4~20mAなど）問わず、入出力を増設するためのオプションです。また通信用ブロック/ユニットも増設可能です。

パッケージタイプPLCはベースが存在しないため、増設用のオプションは基本的に横に連結させる形となり、イラストのように右側に配置することになります。

②機能拡張ボード

RS232、RS485、USBなどの通信インターフェースや、アナログ入出力用の端子を増設可能です。

③特殊アダプタ

RS485、Ethenetなどの通信、またアナログ信号、高速入出力などの送受信するためのコネクタを増設出来ます。

上記のようにオプションには基本ユニットには装備されていない、一歩踏み込んだ用途で使用されるものが多いです。

「入出力点数が足りない」というケースは簡単に想像できますが、そのほか「装置メーカーが収めたPLCも遠隔で監視したい」という場合は通信ユニットで対応することも可能です（※機種による）

三菱Fシリーズのような近年のパッケージタイプPLCは、エッジコンピューティング（より装置に近いところでデータ処理を行うという考え方）に基づく分散制御にも使用できるため、想像以上に活躍の場は広いと言えるでしょう。

まとめ

パッケージタイプPLCは拡張性はやや低いが、低価格でコンパクトである。
基本ユニットに電源・CPU・入出力などの機能が標準で搭載されている。
オプションによって入出力の種類と点数を増やせ、また高度な通信も可能である。

参考文献・サイト

熊谷英樹『ゼロからはじめるシーケンス制御』日刊工業新聞社,2001年
三菱電機　FA e ラーニング『MELSEC-Fシリーズ基礎』　https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/ssl/wap/eln/courseInfo.do?actId=crs&courseId=fa_0162