プログラマブル論理コントローラ（PLC）とは-北京众平科技

今日では&#工業生産において、PLCはますます重要で普遍的になってきましたが、多くの人はそれについてよく理解していません。今日は、PLCについて各方面から詳しく紹介して、あなたがそれを本当に理解できるようにします。

＜SG＞プログラマブル論理コントローラ（PLC）の定義と基本概念

PLCは工業環境のために設計されたデジタル計算とオペレーティング電子システムである。これは、特定のプロセス、機械機能、または生産ライン全体を自動化するための産業自動化に使用されます。

プログラマブルメモリを使用して、論理演算、シーケンス制御、タイミング、カウント、算術演算などの動作を実行する命令を格納します。これは、事前プログラミングロジックに基づいて特定のプロセス、機械機能、またはラインを自動的に制御し、入力データを処理し、出力デバイスを制御し、産業物ネットワーク（IIoT）と産業4.0環境でさまざまな方法で通信することができます。

工業用コンピュータ制御システムとして、入力デバイスの状態を監視し続け、カスタマイズされたプログラムに基づいて出力デバイスを制御し、生産プロセスの自動化を実現し、操作を変更し、コピーし、情報を収集し、通信する能力があり、システムはモジュール化されており、I/Oデバイスを柔軟に配置することができる。デジタルまたはアナログの入力と出力によって、さまざまなタイプの機械設備や生産プロセスを制御します。

プログラマブル論理コントローラ（PLC）とは

＜SG＞関連概念比較

PLCは工業PC、マイクロコントローラなどとは異なる。例えば、PLCは工業制御タスクに集中し、異なるプログラミング方法とオペレーティングシステムを持っている。リレー論理システムに比べてPLCプログラミング制御が柔軟で、ハードウェア配線を減らすことができる、マイクロコントローラは高度に統合されており、特定の反復タスクに適していますが、マイクロプロセッサは複雑な処理タスクに使用されています。

＜SG＞発展過程

これは1960年代末にDick Morleyによって発明され、複雑なリレー論理制御システムの代わりに自動車産業に最初に使用された。技術の発展に伴い、それは絶えず改善され、ますます強くなり、応用範囲も拡大している。

＜SG＞ハードウェア構造

主にCPU、I/Oモジュール、電源、プログラミング装置、メモリなどから構成されている。CPUはコアであり、プログラム命令を実行する。I/Oモジュールは外部機器と接続する、電源供給電力、プログラムを作成するためのプログラムデバイス、メモリはプログラムとデータを格納する。これには、電源、中央プロセッサ（CPU）、入出力カード（I/O）、およびI/Oカードを配置するためのバックプレーンまたはラックが含まれます。バックプレーンはコンポーネント間の電気的接続を実現し、各部分が協力して動作します。

プロセッサ（CPU）：PLCのコアコンポーネントであり、プログラム命令、データ処理、論理演算などを実行する。異なるモデルのPLCは異なるCPU性能、例えば処理速度、記憶容量などを有する。

入出力（I/O）モジュール：センサ、アクチュエータなどの外部デバイスを接続するために使用されます。入力モジュールは外部信号を受信し、出力モジュールは外部デバイスにPLC制御信号を送信します。I/Oモジュールには、異なるタイプの信号伝送要件を満たすために、デジタルとアナログの2種類があります。

メモリー：システムメモリーとユーザーメモリーを含む。PLCと#を格納するシステムメモリ39 ; sオペレーティングシステムとシステムプログラムであり、ユーザメモリはユーザが作成したアプリケーションとデータを記憶するために使用される。メモリのサイズは、プログラムの複雑さやPLCが格納できるデータ量に影響します。

電源モジュール：PLCの他のコンポーネントに安定した電源を供給して、システム全体の正常な動作を確保します。その性能指標は出力電圧、電流などを含み、PLCシステムの消費電力要求を満たす必要がある。

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＜SG＞PLCソフトウェアコンポーネント

システムソフトウェア：PLCメーカーが提供し、PLCと#39のハードウェアリソース、ユーザプログラムの実行、通信、その他の基本機能。PLCが正常に動作する基本的なソフトウェア環境です。

ユーザープログラム：エンジニアリング技術者が制御要求に基づいて作成し、特定の制御ロジックを実現する。ユーザプログラムは、プログラムソフトウェアを介してPLCに入力される。プログラミングソフトウェアは、ユーザーのプログラミングを容易にするために、台形図プログラミング、命令表プログラミングなど、さまざまなプログラミング方法を提供しています。

＜SG＞PLCの動作原理

作業プロセスは、連続したサイクルで実行される4つの基本ステップで構成されています。

入力スキャン：PLCに接続されているすべての入力デバイスの状態を検出します。

プログラムスキャン：ユーザーが作成したプログラムロジックを実行します。

出力スキャン：PLCに接続されているすべての出力デバイスを有効または無効にします。

内務管理：プログラミング端末との通信、内部診断などを含む。

入力モジュールはセンサ、スイッチ、その他のデバイスから信号を受信し、CPUを介して処理し、出力モジュールを介してモータ、バルブ、その他のデバイスを制御します。デジタル信号とアナログ信号を処理することができます。一部の先進的なPLCは、ネットワーク通信やデータ処理機能もサポートしています。

PLCによってハードウェア構成が異なります。一部のコンパクトPLCユニットは、CPU、入出力を同じユニットに統合しますが、ラックマウント型モジュラー型PLCシステムでは、I/OモジュールとCPUモジュールを分離することができ、I/OモジュールはCPUの近くまたは遠くに位置することができます。

＜SG＞PLCの主な特徴と利点

1.信頼性が高い：耐干渉性が強く、劣悪な工業環境の中で安定して運行することができる。例えば、そのハードウェアは隔離とフィルタリング技術を使用しており、ソフトウェアにもさまざまなエラー検出と修正メカニズムがあります。

2.柔軟性が高い：ハードウェア配線を変更することなく、プログラムを変更することで異なる制御タスクに適応できます。たとえば、ラインで製品プロセスが変化した場合、PLCプログラムを調整するだけです。

3.プログラミングが簡単：通常は台形図などの直感的なプログラミング言語を使用し、エンジニアリング技術者は把握しやすい。プログラミングは比較的直感的で、プログラミング言語は簡単で、複雑性とコストを削減します。

4.技術的成熟：大量のテストと研究材料、豊富なプログラミングと統合教程がある。

5.価格範囲が広い：小企業とベンチャー企業に適した基本モデルがある。

6.汎用性が高い：各種プロセスとシステム制御に適用する。

7.機械運動部品なし：信頼性が高く、劣悪な工業環境の中で安定して運行することができる。

8.コンポーネントが少ない：トラブルシューティングが容易で、メンテナンスのダウンタイムが短い。

9.低エネルギー消費：エネルギー節約、配線の簡略化に役立ちます。

以上が従来のハードワイヤ制御システムPLCに対する利点である。簡単に言えば、構築、インストール、メンテナンス、修正が容易で、プログラムを遠隔更新でき、複雑な論理を迅速に開発でき、劣悪な環境に適応でき、実行速度が速い。

＜SG＞主な欠点と限界

以上、PLCの様々な利点を紹介しました。同時に、自分の欠点や限界もあります。

1.複雑なデータや大量のアナログ入力を処理する処理能力には限界がある。

2.異なるメーカーのPLCプログラミングソフトウェアは互換性がなく、プログラミングインターフェースの相互操作性が悪いことが多い。

3.電磁妨害を受けやすく、メモリの損傷や通信障害などの問題を引き起こす可能性がある。

＜SG＞PLCプログラミング

一般的なプログラミングソフトウェアには、Studio 5000 Logix Designer、Connected Components Workbench、RSLogix 500などがあります。

プログラミング方法は台形論理、機能ブロック図、構造化テキスト、順序機能図、命令リストなどを含む。台形論理は最も一般的なグラフィックプログラミング言語であり、一部のメーカーは独自のプログラミングソフトウェアを提供している。

中でも、台形論理は最も一般的なプログラミング言語である。グラフィックスインタフェースを介して回路図をシミュレーションし、理解しやすく実現します。台形論理はリレー回路ハードウェアのグラフィカルプログラミングに基づいており、「台形図」を用いて論理を表し、理解しやすく、実現しやすい。構造化されたテキストなどの言語は、複雑なプログラム作成に適しています。ほとんどのPLCプログラミングはIEC 61131−3規格に準拠している。

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＜SG＞プログラマブル論理コントローラの種類

＜SG＞サイズと機能別

大型PLC制御システム：例えばAllen-Bradley&##39 ; s ControlLogix 5580コントローラは、可用性、通信、I/O、および運動制御に極めて高い要求があるアプリケーションに適しています。

小型PLC制御システム：例えばCompactLogix 5380コントローラは、スマート機器と設備製造の需要を満たすことができ、標準、安全、極端温度、機械搭載モデルを含む多種のモデルを選択することができる。

Micro-PLC制御システム：例えばMicro 820プログラマブル論理コントローラシステムは、小型の独立した機械制御と遠隔自動化アプリケーションに適しており、比較的少ない点と機能を持っている。

＜SG＞構造形式による

一体型PLC：コントローラとHMIパネル、例えばUnitronics製品を集積し、時間を節約し、配線を減らし、コストを下げ、プログラミング環境を統一する。

モジュラーPLC：例えば台達##39、s ASシリーズ、ハードウェア構造のモジュール化、より柔軟で、高度に拡張可能である。モジュールを拡張することで、さまざまな規模のアプリケーションのニーズを満たすことができます。大規模で複雑なアプリケーションに適していますが、コストが高く、より多くのメンテナンスが必要です。

＜SG＞PLCを選択する際に考慮すべき重要な要素

電気容量：電気システムとの互換性を確保する。

処理速度：適用要件を満たす。

互換性：既存のシステムハードウェアと互換性があります。

耐温度性：ほとんどは0-60°Cに適しており、一部の特殊なモデルは極端な温度で動作することができる。

メモリ：オペレーティングシステム、命令、実行関数を格納するのに十分です。

接続性：必要な周辺機器を接続するのに十分なポートがあります。

アナログI/O：アプリケーション要件に応じてアナログ入出力機能が必要かどうかを選択します。

PLCアプリケーション業界とシーン

製造業：製造業、石油天然ガス、水処理、食品飲料、ライフサイエンスなどの産業自動化分野に広く応用され、生産過程、設備運行、データ収集と監視などの制御に用いられる。

物流と倉庫保管：自動化倉庫では、PLCはスタッカーやコンベアなどの設備を制御し、貨物の自動保管と処理を実現する。

石油・天然ガス業界：自動化、制御、安全システム用、