プログラマブルロジックコントローラーとは

コントローラ (英語の Control より) — コントロール。自動化システムのコントローラーは、センサーから受信し、エンドデバイスに表示される情報を使用して、定義されたアルゴリズムに従って物理プロセスを制御する機能を実行する技術ツールです。自動的に動作できるデバイスには、デバイスの動作ロジックを定義するモジュールである制御コントローラーが含まれています。

プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) — 技術的プロセスを自動化するために使用される技術的手段。リアルタイムで動作する特殊な電子機器です。

PLC はデジタル的にプログラムできるため、特定のプロセスの要件に非常に簡単に適合できます。最新の機械や生産プロセスに対する需要が高まるにつれ、PLC オートメーション ソリューションは日常の工業生産に不可欠な部分になりました。

PLC の主な動作モードは、多くの場合、悪環境条件下で、大規模なメンテナンスや人間の介入を必要とせずに、長期間自律的に使用することです。PLC は通常、入力と出力を使用してオブジェクトの状態を判断し、制御アクションを発行して、順次プロセスを制御するために使用されます。

プログラマブル ロジック コントローラーは、さまざまなアプリケーション、機械、システム、プロセスの個別制御、またはデジタル電源管理に最適です。

プログラマブル ロジック コントローラーは、情報を収集、変換、処理、保存し、制御コマンドを生成するように設計されたマイクロプロセッサ デバイスであり、有限数の入出力、センサー、スイッチ、アクチュエーターが制御オブジェクトに接続されており、以下の条件で動作するように設計されています。リアルタイムモード。

一般的な PLC は次の部品で構成されます。

• たとえば、ボタン、ライトバリア、または温度センサーが入力を介して制御ユニットに接続されます。これらのコンポーネントのおかげで、PLC システムはマシンの現在の状態を監視できます。
• 出力は、PLC が特定の機械を制御するために使用する電気モーター、油圧バルブなどのデバイスに接続されます。
• ユーザー プログラム — PLC ソフトウェアは、入力のアクティブ化に応じて出力を切り替えます。
• 通信インターフェースは、PLC を他のシステムに接続するために使用されます。
• PLC には、独自の電源、CPU、内部バスも含まれています。

現在使用されているリレー接点制御システムは、信頼性が低く、接点が開いているなどの特徴があります。ローカル制御システムの自動化にはプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) を使用するのが最も効果的です。

時間の経過とともに、PLC は進化し続け、産業環境の特定のニーズに適応します。PLC 機能には多くの利点があります。その柔軟性により、さまざまな業界で使用できます。機器自体の動作を妨げることなく、いつでも設定を変更できます。

生産機械の性能を制御、監視、調整するための個別にプログラム可能なデバイスのみが、現代産業の高い要件を満たすことができます。

PLC は通常、実稼働マシンに直接インストールできます。これにより、必要なスペースが節約されます。 PLC を遠隔制御できることに加えて、その最大の利点の 1 つは通信機能です。

PLC は、IEC-61131-3 規格に従ってプログラムされています。 PLC は特殊な複合体を利用してプログラムされており、最も人気のある複合体の 1 つは CoDeSys です。これには、グラフィック (棒図、機能ブロック図、逐次関数図、連続関数図)、テキスト (命令のリスト、構造化テキスト) の言語が含まれます。

世界初のプログラマブル ロジック コントローラーは 20 世紀半ばに登場しました。 Modicon 084 は、相互接続されたリレーと接点のセットを備えたキャビネットで、そのメモリはわずか 4 キロバイトでした。 PLC という用語は、1971 年にアレン ブラッドリーによって造られました。彼はリチャード モーリーとともに「PLC の父」です。

これらのシステムの最初のものは、Richard E. Morley と Odo J. という 2 人の技術者によるものと考えられています。ストラガー。モーリー氏は 1969 年に自身の Modicon 084 システムを「半導体半導体コンピュータ」として紹介しましたが、オド J. Struger は、ウィスコンシンに本拠を置く Allen-Bradley の PLC 開発を支援しました。両エンジニアは、最初のプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) の作成者とみなされます。時間の経過とともに、世界中の本番環境に対する要求が増大してきました。このようにして、PLC は進化し、多くのバージョンで使用されるようになりました。

— 電気技師ヤコフ・クズネツォフ

プログラマブル ロジック コントローラーの構造:

PLC作業アルゴリズム:

PLC の主な動作モードは、多くの場合、悪環境条件下で、大規模なメンテナンスや実質的に人間の介入なしで、長期間自律的に使用されることです。

PLC には、機械工学で使用される他の電子デバイスとは異なるいくつかの特徴があります。

• 電子デバイスを制御するために設計された超小型回路であるマイクロコントローラー (シングルチップ コンピューター) とは異なり、PLC は通常、製造工場の自動化された工業生産プロセスで使用されます。

• コンピューターとは異なり、PLC は、高度な感覚信号の入力とアクチュエーターへの信号の出力を通じて機械ユニットを操作することに重点を置き、意思決定とオペレーターの制御に重点を置いています。

• 組み込みシステムとは異なり、PLC は制御する機器とは別の独立した製品として製造されます。

• 拡張された数の論理演算の存在と、タイマーとカウンターを設定する機能。

• 現代のコンピューター上のほとんどの高級プログラミング言語とは異なり、すべての PLC プログラミング言語はマシン語でのビット操作に簡単にアクセスできます。

解決すべき自動化タスクの複雑さに応じて、さまざまなレベルの複雑さを持つ PLC があります。

PLC の基本動作は、機械、電気、油圧、空気圧、電子などの特定のユニットの論理回路の組み合わせ制御に対応します。

制御プロセスでは、コントローラーはセンサーや上位装置から受信した信号を処理した結果に基づいて、アクチュエーター（電動モーター、バルブ、ソレノイド、バルブ）を制御するための出力信号（on - off）を生成します。

最新のプログラマブル コントローラーは、カウンターとインターバル タイマーの機能を組み合わせたり、信号遅延を処理したりするなど、他の操作も実行します。

中レベルおよび高レベルのプログラマブル ロジック コントローラには、通常、モーション コントロール ハードウェアおよびソフトウェア、特に高速カウンタ モジュール、位置決めモジュールなどが組み込まれており、モーション コントロール機能を比較的簡単に実装でき、高精度の位置決めを実現できます。

構造的には、PLC は、汚染された雰囲気、信号レベル、耐熱性と耐湿性、電源の信頼性の低さ、機械的衝撃や振動を考慮して、一般的な産業条件で動作するように適応されています。この目的のために、ハードウェア部分は、多くの生産要素による悪影響を最小限に抑える堅牢なハウジングに密閉されています。

PLC とリレー制御回路の主な違いは、プログラムを使用して実装されるアルゴリズムです。単一のコントローラーで、数千のハード ロジック エレメントと同等の回路を実装できます。さらに、回路の信頼性はその複雑さに依存しません。

プログラマブル ロジック コントローラーは従来、自動化プラント制御システム (ACS)、つまり製造技術に直接関連するシステムの最下部で動作していました。

PLC は通常、制御システムを構築する最初のステップです。これは、機械やプラントを自動化する必要性が常に最も明白であるためです。これにより、迅速な経済効果が得られ、生産の品質が向上し、肉体的に厳しい日常的な作業が回避されます。 PLC は定義上、このジョブのために構築されています。

PLC の主な利点は、小さな機構で膨大な数の電気機械リレーを置き換えることができること、また、高速スキャン時間、コンパクトな I/O システム、標準化されたプログラミング ツール、および非標準のオートメーション デバイスを直接接続できる特別なインターフェイスを備えていることです。コントローラを使用したり、さまざまな機器を単一の制御システムに組み合わせたりすることができます。

適切な PLC の選び方

あらゆる産業企業において技術パラメータを自動制御するシステムを構築する場合、プログラマブル コントローラの選択は重要かつ困難な作業です。

それを選択するときは、多くの要素を考慮して評価する必要があります。自動制御のための特定のオブジェクトの技術要件と最新のプログラマブル ロジック コントローラーの比較分析を組み合わせることで、正しい決定を下すことができます。

PLC 分類:

PLC を購入する場合、最初のステップは、どのタイプが目的に適しているかを慎重に検討することです。

クラシック PLC は、通常、コンピュータを使用してプログラムできるモジュールです。その後、PLC 自体を操作するためにコンピュータは必要なくなります。原則として、モジュラー PLC、コンパクト PLC、およびスロット付き PLC は区別する必要があります。

コンパクト PLC は一般に安価で、占有スペースも小さくなります。その後、主に小規模な自動化プロセスに使用されます。

PCプラットフォームをベースとしたアプリケーションに加え、PCを使用せずに制御パネルからプログラムできる小型PLCもあります。

モジュラー PLC は、個々のモジュールから制御ユニットを柔軟に組み立てることができるため、より複雑な自動タスクをプログラムできるようになります。

マザーボードの空きスロットにプラグイン カードとしてシステムに実装できるモジュールがあります。

また、PLC の作業方法を区別することも必要です。入力を一定周期で制御するモデルや出力を段階的に処理するPLCのほか、イベントドリブンPLCモデルも用意しています。

PLC を購入する前に、入出力の数に特に注意を払う必要があり、また、初期計画では考慮されなかったその他のパラメータも考慮する必要があります。ディスプレイとタッチパネルを一体化した PLC が必要かどうかも検討してください。場合によっては、値を読み取り、既存の IT インフラストラクチャを通じてシステムを管理するだけで十分な場合があります。

HMIとは

HMI (ヒューマン マシン インターフェイス) — ヒューマン マシン通信インターフェイス。これらの直感的でユーザーフレンドリーなインターフェイスを使用すると、ユーザーはPLCプログラミングの深い知識がなくても機械を操作および操作できます。 HMI デバイスの 1 つのタイプは SCADA システムです。 データ収集および運用制御システム (SCADA システム)