PLCとは?仕組み・導入メリット・主な種類をまとめて解説

「PLC」は、製造業では欠かせない外部の機器を自動的にコントロールできる制御装置です。主に工場の設備や機器の自動制御で活躍し、近年では、電気製品や自動車などにも使用され、生活の様々な場面に導入されている装置です。

今回はPLCの基礎知識や仕組み、PLCを導入する3つのメリットや主な2つの種類を解説します。PLCという言葉の理解、あるいはPLC導入の参考にぜひお役立てください。

このコラムを読んで分かること

  • PLCの概要と導入メリット
  • PLCの種類とそれぞれの特徴

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【目次】

  • PLC(Programmable Logic Controller)とは
  • PLCを導入するメリット3つ
  • PLCの主な2つの種類|それぞれの特徴・メリット
  • まとめ

PLC(Programmable Logic Controller)とは

「PLC(Programmable Logic Controller)」とは、機器や設備などの制御に使われる制御装置(コントローラ)です。例えば、製造業の工場では、ベルトコンベアやセンサー、ロボットやモーターなど様々な機器が稼働しています。PLCがなかった時代は、各機器にリレー回路などの専用回路を用意し、次の機器、次の機器へと信号を送るといった調整をしていました。

PLCは「シーケンス制御」の考え方をもとに、機器や設備の順序動作を記憶し、稼働を制御します。PLCの登場によって、機器や設備の制御が容易となり、より複雑な制御も可能となりました。

PLCが使われているもの、場所

PLCは、様々なもの・場所で使用されています。

  • 工場の工業用、産業用機械
  • エレベーター
  • 自動車
  • 信号機
  • 電子レンジ、冷蔵庫、エアコンなどの家電

例えばエレベーター。ボタンを押したら扉が開き、行きたい階のボタンを押せば扉が閉じてエレベーターが動き到着する。これらの動作を制御するのがPLCの仕事です。上記のように、PLCによる自動制御は多種多様な機械の制御を支えています。

PLCに採用されているプログラミング方式

PLCのプログラミング方式には、「ラダー方式」や「ステップラダー方式」「フローチャート方式」「SFC方式」があります。この中でも日本で多く採用されている方式は、基本的に「ラダー方式」です。一般的なプログラム言語とは異なり、少し特殊な言語となっています。

PLCの仕組み(構成)

PLCはコンピュータと類似した基本構造で、よりシンプルな点が特徴です。PLCでは、入力装置から外部信号を受け取り、CPUなどの演算装置でシーケンス制御を実施します。PLCを構成する主な部分は下記の通りです。

入力装置 スイッチやリレー回路など外部情報を入力する部分
出力装置 コンダクタやランプなど外部に情報を出力する部分
演算装置 CPUなど制御や演算を行う部分
記憶装置 メモリなど情報を記憶する部分
電源装置 PLCの電源を司る部分

なお、PLCは上記のようなハードウェアに加え、シーケンス制御を管理するソフトウエアが内在しています。

~ ちょこっとメモ:「シーケンサ」との違いって? ~

「シーケンサ」とはPLCの商品名の1つであり、呼び方が異なるだけでシーケンサもPLCであることに変わりはありません。

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PLCを導入するメリット3つ

先程ご紹介したように、PLCは普段目にする身近な家電から多種多様な機械の制御に採用されている装置です。PLCが採用される背景には、様々なメリットがあるためと考えられます。では、PLCは従来のリレー回路による制御と比べて、どのようなメリットがあるのでしょうか。ここからは、PLCを導入する3つのメリットを解説します。

制御盤の小型化

PLCはプログラムを内部のソフトウエアで管理できるため、制御盤の小型化が可能です。従来のリレー回路による制御では、リレー回路同士を直接電線で接続する必要があり、複雑な制御では制御盤が大型化していました。PLCを導入することで制御盤が小さくなり、機械の省スペース化が実現可能です。

回路設計・動作変更の容易化

PLCの魅力のひとつに、ソフトウエアのプログラムを変更するだけで回路設計や動作変更ができる点があげられます。リレー回路による制御には、回路設計や動作変更に電子タイマーや電磁リレー、電線などの設置が必要となります。一方、PLCであれば、プログラムの修正で容易に対応が可能です。また、PLCは精密な位置指定が可能な点もメリットとなっています。

コストの削減

PLCは回路設計をソフトウエアのプログラムで行うため、回路一つひとつに必要な電子機器を大幅に省略することができます。部品の購入費用や修理費用の削減のみならず、人件費や工数のカットも可能です。

PLCの主な2つの種類|それぞれの特徴・メリット

PLCの主な種類は、「パッケージタイプ」と「ブロックタイプ」の2つです。パッケージタイプはPLCの基本的な機能がすべてパッケージされたタイプで、一般的に「PLC」に言及する場合はこのタイプを指します。ブロックタイプは、必要な機能にあわせてブロックをセレクトし購入するタイプです。ここからは、PLCの各種類の特徴とメリットについて詳しく解説します。

パッケージタイプ

パッケージタイプは、入力装置や演算装置、記憶装置など、『PLCの仕組み(構成)』でご紹介した各機能が一体となった製品です。
パッケージタイプのメリットは、PLC導入のハードルが低い点です。必要な機能がすべてパッケージされているため、部品を細かく選定する必要がありません。また、汎用的に商品化されており、価格が比較的安価な点も魅力です。

一方、プログラム容量や入出力数が限定されるケースが多いこと、また、拡張性という面で若干柔軟性に欠ける部分があります。

ブロックタイプ

ブロックタイプは「ビルディングタイプ」とも呼ばれており、入力装置や演算装置など必要なブロック(部品)を選んで購入します。
ブロックタイプのメリットは、自社の機械や業務状況に適した部品を選べる点です。また、ブロックタイプはもともと様々な部品を組み合わせることを想定しているため、機能の追加が容易で拡張性が高いことも魅力です。

一方、自社に必要なブロックを自ら選定する必要があるため、PLCに関する基礎的な知識が必要です。また、一体型のパッケージタイプと比べると、価格が比較的高い傾向にあります。

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まとめ

ここまで、PLCの基礎知識や仕組み、導入する3つのメリットなどを解説しました。改めて、今回のポイントをまとめます。

<このコラムのPOINT>

  • PLCとは、外部の機器を自動的にコントロールできる制御装置のこと
  • PLC導入で制御盤の小型化や回路設計の容易化が可能となり、コスト削減につながる

PLCは扱いやすさから工業用・産業用機械や自動車、家電製品など、様々な機械の制御に使用される制御装置です。生産性を向上できるという点でもPLCにはメリットがあります。
今はIoTを活用して、PLCから実績データや不良データを生産管理システムに連携し、リアルタイムでの実績把握が可能となるなど、PLCの活躍の幅が広がっています。
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