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された制御装置ですが、現在では通信から計装まで幅広い機能を持ち合わせています。
リレー（継電器）を使った回路では接点が有限である事、配線を組み替えなければ改造できない事が難点として挙げられます。つまり物理的な限界、手間や工賃などがかかってしまうのです。
これを解決するのがPLCということになります。
PLCはイラストのようにスイッチやセンサからの入力信号、そしてランプなどその他出力信号を分けて配線します。
簡単に言えばPLCは「入力・出力間の配線を、プログラムで構成している」と言えます。入力された信号はプログラムの論理回路によって、定められた動作（出力）へと変換されるのです。
プログラムは、パソコンにインストールした専用ソフトで作成が可能で、専用ケーブルを用いることでPLC本体に書き込みが可能です。ちなみにラダー言語というプログラム言語で作られます。
プログラムは後で改造することも可能で、機種によっては稼働中であっても一部変更することが出来ます。（三菱ではこの機能をRUN中書込と呼称）
入口と出口だけを決め、途中の配線を自由にソフトで変更するイメージを持っていただければ、おおむね正解でしょう。
PLCの種類について
PLCには大きく分けて二つ、ビルディングタイプとパッケージタイプという種類があります。
ビルディングタイプ
ベースと呼ばれる横長ボードにユニットを追加し、生産プロセスに合わせてカスタマイズ出来るPLCです。
ユニットには電源ユニット、CPUユニット、入出力ユニットなど多数存在し、Ethernet通信やサーボモータの制御を担う特殊なユニットも存在します。
多くの製造現場で使用され、改造や増設にも対応しやすい万能型ともいえるでしょう。
ただその自由度ゆえ、選定にある程度の知識を必要とします。
パッケージタイプ
一つのパッケージの中にCPU、本体電源部、入出力端子が備えられたPLCです。
CPUと入出力が一体となっていて、低価格で配線がしやすいことがメリットとして挙げられます。
ただしパッケージとなっている事から、拡張性や応用性が低いことが難点です。
高機能ユニットや増設ユニットが存在しますが、機種によっては対象外であるケースも多く、初期設計以上のパフォーマンスを期待するのは難しいでしょう。
入出力点数が少ない比較的小さな機械システムに向いており、個人的には初学者がPLCを学ぶ教材にも使いやすいと思います。
製造現場におけるPLC
今や製造現場においてPLCはなくてはならない装置になっています。
ビルディングタイプPLCを例に、イラストを見ながら各機能について見ていきましょう。
デジタル入出力
まず基本ですがPLCは現場のスイッチやセンサからの入力信号を受け取り、ランプやその他動力機器へと出力信号を送ります。
これらは単純なON/OFF（デジタル信号）を指しており、これをPLCではIOと表現します。
アナログ入出力
各種計装機器から圧力・温度などの物理情報をアナログ信号として送受信しています。
多くの場合は4～20mAなどで物理量を表現し、PLCはそれを連続的なデータとして扱います。
これらアナログ入出力信号をAi、Aoと表現します。
外部表示器
PLCは生産現場の多くの情報（デジタル信号、アナログ信号）を外部に表示する事が可能です。
それを担うのがタッチパネルなどのインターフェースになります。
PLCの入出力状態を人間にも分かりやすいイラストやグラフとして表現し、オペレーターが生産現場の状況を確認しやすくするのです。
エンジニアリングPC
PLCはプログラムを書き込み、実行することで初めて機能する装置です。
専用ソフトをインストールしたPCは、USBやEthernet通信ケーブルを用いることで、状況をモニタしたり、プログラムを改造したりすることが可能になります。
上位機器・他PLCとの通信
近年のPLCは進化し、基幹PCと接続することやPLC同士での通信を可能としています。
離れた場所にいるPLC同士で情報を送受信し、より広範で安全な設備を実現します。
上位PCに生産現場の情報を送ることで、EMS（エネルギーマネジメントシステム）を代表するような監視システムを構築することも出来ます。
以上、これら以外にもたくさんの機能があり、設計者次第であらゆるシステムが作れるのです。
まとめ
- リレー回路をプログラムで代替した装置がPLCである。
- ビルディングタイプとパッケージタイプの二種類がある。
- PLCは生産現場において、信号の送受信を行う中心的な役割を担っている。
参考文献・サイト
- 三菱電機 https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/cnt/plc/index.html
- 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
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