ロボット-PLC基礎知識 スマートファクトリー構築の初歩

PLC（シーケンサ）今後はどうなっていくのか？現在の機能から見た未来 株式会社 FA プロダクツ 植地 祐奈

PLC（シーケンサ）今後はどうなっていくのか？現在の機能から見た未来 ロボット制御や FA 機器の制御には、もはやなくてはならない存在となった PLC（シー ケンサ）ですが、有している機能は数年前よりも格段に多くなりました。様々なメーカー が画期的な機能を追加した PLC を開発し、それが普及していく過程では今までの FA 制 御では考えられなかったような効率化や高機能化が実現しています。 今後、こうした流れは加速の一途を辿っていくと考えられますが、その方向性はどこへ向 かっていくのでしょうか？これからは、PLC 発展の方向性を掴み、新技術を取り入れて いくことで高機能化に乗り遅れないことが重要です。株式会社 FA プロダクツが、PLC を 使用して装置を開発している SIer の立場から解説させていただきます。 目次 １．現在の PLC はこんな機能を持っている （1） 接点の入出力機能 （2） アナログ信号の入出力機能 （3） 表示器（HMI）との連携 （4） 産業用ネットワークへの接続 ２．今後、PLC の機能はどのような方向性で発展するのか？ （1）C＋＋や python など PC 系のプログラミング言語との連携も （2）SCADA などの中央監視装置への直接接続も （3）エッジコンピューティングに対応するために ３．制御盤の高機能化は制御盤製作サイドにも有利になる （1）制御盤の製作メーカーの大半は中小企業 （2）盤のモジュール化や分担製造がおこなわれる？ 1

1. 現在の PLC はこんな機能を持っている 現在、PLC が持っている機能について改めておさらいします。 （1） 接点の入出力機能 PLC が登場した初期から搭載されている最も基本的な機能です。リレー回路で作成して いた制御盤の制御を PLC の CPU にラダーロジックを読み込むことで、リレーは PLC への条件としての接点入力と、演算結果の接点出力のみとなり、リレーの個数は大きく減 り、それに伴う配線作業が大きく減りました。また、ラダー図はローダを用いて簡単に書 き換えを行うことができ、配線変更を行う必要のある今までのリレー回路の回路変更から 劇的に省力化が図れました。 （2） アナログ信号の入出力機能 接点の入出力よりもさらに高度な制御を行うために、現在の状態を数値的に入出力する必 要が出てきました。4-20mADC や 1-5VDC と言った直流電気信号をデジタル回路に変換 し、現在の状態を計測器から PLC に入力することで、現在の水位や温度がどのような状 態なのかということを具体的に制御することができるようになります。モータの出力をど れくらいにするという指令も PLC から出力できるようになりました。これにより、希望 する温度に一定とするために、現在温度を見ながらボイラの出力を調整したりするような 高度な PID 制御も可能となります。 （3） 表示器（HMI）との連携 タッチ操作で PLC に指令を出したり PLC に入力されている信号の状態を表示したりす る表示器（HMI）との連携により、今までの制御盤よりもよりユーザフレンドリーになり ました。RS232C などのシリアル通信での HMI と PLC が接続されることで、FA 機器 がより使いやすくなりました。HMI の表示項目の変更も、PLC のようにローダを用いれ ば簡単に変更することが可能であり、使いやすく、メンテナンスも簡単ということで 「PLC＋HMI」の構成は爆発的に普及していきました。 （4） 産業用ネットワークへの接続 様々なメーカーの PLC が販売されていますが、それぞれの規格がバラバラだと機器同士 の連携を行いたい場合に非常に困ってしまいます。旧来の接点とアナログ信号でのやり取 りであれば、構成がシンプルですが、取り合う信号が大量にあると配線作業が大変になっ 2

ていきます。そんな時にネットワーク用のケーブル一本で多くの信号を同時に送受信がで きる産業用ネットワークへの接続が近年一般的になってきています。 産業用ネットワークはメーカーの異なる PLC をネットワークで接続するためのネットワ ーク規格で、FL-net や CC-linkIE など三菱やシーメンスなど主要な PLC メーカーが主 体となって規格を作っています。 PLC 同士がインターネットの LAN ケーブルで接続するように、多くの点数の信号を同 時に送受信することができます。産業用ネットワークの普及により、多くの信号をやりと りして高度な機器同士の制御を実現できるようになりました。 2. 今後、PLC の機能はどのような方向性で発展するのか？ 今まで多くの機能を増強して、FA 分野の中心的存在となって行った PLC ですが、今後 はどのような方向に進んでいくのでしょうか？ （1） C＋＋や python など PC 系のプログラミング言語との連携も windows には欠かせない C++や、機械学習やクラウドサーバなどで使用されている python など様々な PC 系のプログラミング言語があります。今まで、PLC ではラダー やフローチャートなど独自のプログラミング言語を用いてプログラムを構成してきまし た。これにより、PC 系のプログラムができる人と、PLC 系のプログラムができる人とで 大きな隔たりができていました。近年、三菱のシーケンサシリーズでは、C 言語を用いた コントローラなどが発売されるなど、PLC に PC 系のプログラミング言語を取り入れる 動きが出てきています。PC 系のプログラムも、PLC と同じように指令を用いて PC を 動作させますので、行っていることは同じということになります。ネットワークも TCP/IP に入れるような PLC も出てきていますので、PC と PLC の垣根がなくなる方 向に向かうと考えられます。 （2） SCADA などの中央監視装置への直接接続も SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）とは、中央監視装置の一種で、近年 産業界で普及してきているシステムです。この特徴は様々な PLC や円環監視装置を通信 で接続して、一元的にその領域のデータを集めて表示することのできるシステムです。こ の SCADA に使われている通信は多くの機器が接続されるためインターネットに使用さ れている TCP/IP で構成されています。こうした PC のような機器への PLC からの接 続も今後は増えていくものと考えられます。AI などとの連携や IoT による機器のネット ワーク化に PLC も対応しなければなりませんので、それに応じた仕様の PLC も続々と 登場することでしょう。 3

（3） エッジコンピューティングに対応するために エッジコンピューティングとは、IoT などで多くの情報をクラウドサーバにアップするの に対して、ある程度現場側で、情報の取捨選択を行い必要な情報だけをクラウドサーバに アップするという IoT の手法です。この方法では、現場側にある程度情報を処理する能 力を持たせる必要が出てきます。その場合、通信機能のある小型の PLC を個別に設置す ることで、軽い演算などは現場で行い、IoT のデータ量を減らすことができるようになり ます。現在、IoT によるデータをクラウドサーバにアップする量は多ければよいというよ うに語られていますが、クラウドサーバも通信回線も有限の資源です。無限に大容量の情 報をアップし続けることができるというものではありません。IoT がある程度普及した後 に重要になってくるのが、現場からの情報の取捨選択を現場側で行うエッジコンピューテ ィングです。今後はこうした需要に対しても現場のメインコンピュータとなる PLC が対 応することになると考えられます。 3. 制御盤の高機能化は制御盤製作サイドにも有利になる PLC によって、次々に新しい機能が追加されていくとその技術の進歩についていくのが 大変な場合が多くなってきます。特に、制御盤製作を行っている盤メーカーなどは、日進 月歩の技術発展についていけないところも出てくるでしょう。しかし、こうした PLC の 高機能化は制御盤の高機能化となり、盤製作時の工数削減へとつなげることができます。 （1） 制御盤の製作メーカーの大半は中小企業 制御盤の製作を行っているメーカーの多くは、資本金 1 億円未満の中小企業です。中小 企業は他の業種も共通の課題として労働生産性が低いというものがあります。労働単価が 低くなってしまうため、低賃金となり人材が定着しにくいという課題があります。労働生 産性を向上させるためには、仕事の省力化と高機能化が重要なカギを握ります。そのため に PLC の高機能化が大きな役割を果たします。現在までに、産業用ネットワークの普及 により、信号点数ごとに配線しなければならなかった配線も通信ケーブル一本で済む場合 があり、省配線化が進んでいることが分かります。今後はどのような方向にすすんでいく のでしょうか？ （2） 盤のモジュール化や分担製造がおこなわれる？ 盤メーカーの仕事効率化の大きな流れとしては、一つの制御盤の中身をモジュール化し、 多くのメーカーで分担して製作を行うことです。そのため、PLC や制御系の強いメーカ ー、強電やインバータ配線が強いメーカーなど各企業が連携して一つの盤を製造するとい うことが行われることで効率化を実現するというものです。このときに重要なのが、盤内 4

のモジュール同士を接続する部分にも省配線のために産業用ネットワークなどの通信が使 用されるという点です。モジュール同士の連携においても、小型 PLC などの制御機器が 中継に用いられる可能性があります。今後の制御盤製作の効率化においても、PLC の高 機能化は大きな役割を持つ可能性があります。 本資料では、ロボット制御や FA 機器の制御に不可欠となっている PLC（シーケンサ） を解説しました。ただし、今回ご紹介したのは、あくまで基本的な部分です。実際に導入 する際は、基本的な性質に加え、コストやリスクなどについても把握する必要がありま す。もし、PLC 制御を用いた自動機器の導入でお悩みでしたら、株式会社 FA プロダクツ にご相談ください。株式会社 FA プロダクツは、年間 200 台もの実績がある関東最大級の ロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造まで をワンストップで対応いたします。 5

装置導入に関するお悩みは FAP へ こんなお悩みはありませんか？ ・生産工程の自動化をしたいがノウハウがない ・複数社への発注、スケジュール管理の手間がかかる ・どのメーカーの製品を選べばいいか分からない ・他社の SIer から「専門外なので対応できない」と言われてしまった そんな時はぜひ、関東最大級のロボット SIer である株式会社 FA プロダクツにご相談くだ さい。 FAP の強み 加工から出荷まで、生産ライン全体の最適化にまとめて対応 エンジニアによる一貫生産体制で、高品質・低価格を実現 取引先 400 社以上の豊富な実績 省人化・省力化をご検討の際はお気軽に 050-1743-0310 までお問い合わせください。 （受付時間：平日 9:00～18:00） 企業概要 社名：株式会社 FA プロダクツ（FA Products Inc.） Web サイト：https://jss1.jp/ 所在地： つくばベース 茨城県土浦市卸町 2-13-3 TEL: 050-1743-0310 E-mail: jss_sales@jss1.jp 6