シーケンサの勉強

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今回も三菱電機ソフトウェアさんのホームページで公開されているe-Learningで勉強していきます
今回はシーケンサについてです

シーケンサとは

商品名

まず、シーケンサとは何なのかというと、三菱電機さんが販売しているPLCの商品名です
商品名です(大事なことなので2回ry

よくシーケンサ、シーケンサと聞くので、モータとかエンジンとかもっと広い意味で使われているものだと思っていたのでちょっとびっくりです

以下の市場調査レポートによると2021年の三菱のPLCのシェアは14.77%と世界3位だそうです

プログラマブルロジックコントローラー(PLC)の世界市場、実績と予測(2019年~2030年)
世界のプログラマブルロジックコントローラー(PLC)の市場規模は、2023年に151億147万米ドルと推定され、2030年までに206億3,293万米ドルに達し、予測期間の2024年~2030年にCAGRで3.81%の成長が見込まれます。

日本国内の正確なソースは見つけられませんでしたが、5割をちょっと超える、というのを見ました
また、PLCでは伝わらないけどシーケンサでは伝わる、という話も聞いたことがあります
……一つの商品が代名詞的に使われるのはすごいですね

なので、ここではPLCではなくシーケンサと書いてしまいたいと思います

とは言えPLC

とは言え、初めて勉強するので語源から見てみます
PLCとは「Programmable Logic Controller」の略称で、何がプログラマブル(書き換え可能)なのかというと、論理回路です

かつては有接点リレーという形でスタートしたのですが、装置の変更のたびにハードウェアを変更しなければならず、メンテナンスが非常に手間だったそうです

(Amazonで調べてみたのですが、何でもあるんですね)


ハードウェア的に回路が固定化されてしまわないので、後から必要に応じて論理回路の修正や追加ができる点に旨味がありそうですね

何ができるのか

Sequenceという言葉が表すように、シーケンス制御を行います
ちなみに、『シーケンス制御』はJIS

あらかじめ定められた順序又は手続きに従って制御の各段階を逐次進めていく制御

と定義されています(こんな言葉も定義づけられているんですね。他にもPID制御とかロバスト制御とか色々な用語が定義づけられていてJIS、面白いです)

閑話休題

ここでは一旦、シーケンサだとかPLCだとかは置いておいてシーケンス制御にだけ注目してみます
JISの定義では分かるような分からないような書き方がされていますが、次の4つの制御から成り立っているようです
洗濯機を例にしてみます

順序制御予め決められた処理を決められた順番に動作する
初期状態 → スタートを押される → 注水される → 洗い → 脱水 → すすぎ → ……
条件制御状態を見て移行先を切り替える
 初期状態 → スタートが押された? → Yes:注水開始
                  → No:初期状態に戻る
時限制御決められた時間や時刻をもとに処理を行う
 7時間後に洗濯を開始する
計数制御決められた回数や個数をもとに処理を行う
 ブザーを3回鳴らす

このあたりはC言語やJavaなどの if文 や for文 と同じ感じと思って良さそうです
で、シーケンサ(PLC)はこれらの制御処理を専用の言語でプログラミングできる機器のようです

シーケンサの3つの機器

シーケンサの機器は3つに分類されます

名称内容具体例
入力機器機器の状態を検出する
人の操作を受け付ける
センサ
スイッチ、ボタン
制御機器入力と出力を制御するシーケンサ
出力機器アクチュエータを操作する
人や他の機器に状態を知らせる
モータ、ソレノイド
ブザー、ディスプレイ

入力を受け取り、何らかの処理を行い、外部へ出力する
当たり前といえば当たり前ですね

このときシーケンサでは
 入力をXn
 出力をYn
と表現します(シーケンサ以外のPLCでは別の記号を使うようです)

PCとの違い

何らかの入力を受け取り、処理をし、出力をする
その処理の内容は『順序処理』『条件分岐』『繰り返し』
となるとPC上で動くアプリケーションとできることは一緒です
何が違うのかを見てみます

リアルタイム性

PCではメインとなるアプリの他のアプリが動いていたり、マウスやキーボードのイベント処理をしたり、そもそもOSが動いたりしているので実行時間を担保できません
それに対してシーケンサはその処理専用に動作をするので実行時間が担保されます
異常停止など一瞬でも早く止めたい場合などにはこれが重要になります

入力・出力

PCでは接続させたボタンの他にファイルやキーボードからの入力ができます
また、出力はフルカラーのディスプレイで自由でキレイな描画を行えます

一方、シーケンサではファイル入力は苦手です
調べた限り、できないこともないけどC言語で書く何倍もの命令を実装しなければならず、割に合わないので大人しくC言語で書いた方が良さそうでした
また、出力もブザーやモータの駆動など電気信号のON/OFFであることが多く、ディスプレイに表示する場合も色は抑えられていることが多そうです

耐環境性

PLCが使われるケースは、工場のラインや自動販売機、洗車機などの製品がほとんどで、PCのように屋内のみで使われることは少ないです
なので温度や雨風、紫外線、振動など過酷な環境下で動作する必要があります

そもそもがそういった環境で使われる前提なので防水性能が備わっていたり、耐震や衝撃を受けても問題のないようハードウェア的に対策されています

まとめ

  • シーケンサとは三菱電機の商品名のことで、広いジャンルとしては『PLC』である
  • シーケンス制御で行う4つの処理は『順序制御』『条件制御』『時限制御』『計数制御』の4つである
  • 屋外や工場などの過酷な環境で使われることを想定されているので耐環境性が高い

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