PLCとは？基本を解説。ロボットと組み合わせた導入メリットも

PLCは、従来のリレー回路を用いた設備の電気制御をデジタル的に行うために開発された制御デバイスです。一台のPLCを導入すれば、モータやセンサ、ロボットなどのさまざまなデバイスを同時に制御できるため効率化に繋がります。
現在、工場で使われている産業機器などは入出力情報の数が増えることで複雑になっており、複雑なデバイスの多くはPLCによって制御されるようになっています。入出力の信号が多ければ多いほど、PLCを導入することの効果は大きくなります。

PLCは一般的に、入力部・出力部・電源部・CPUで構成されています。それぞれがどのような役割を持っているのか、簡単に紹介します。
入力部は、センサで取得された情報やスイッチ信号などの外部からの情報を取り込む役割を持っています。複数の情報に基づいて、制御を行うことが可能です。
出力部では、入力された情報に基づいてCPU部で演算された結果を出力し、制御対象のデバイスに伝達します。複数のデバイスに接続できるようになっており、デバイスに合わせた出力形式で出力を行います。
電源部は、各ユニットに対して電源供給を行っています。一体化になっているものと、別体のものがあります。
CPUは、PLCの中心となる部分です。ユーザが作成したプログラムが書き込まれており、入力された情報をプログラムに通して演算を行うことで、制御デバイスを制御するために必要な情報を算出します。CPUに書き込むプログラムを変更すれば、同じ入力に対する出力、デバイスの動きを変えることが可能です。
PLCはこれらのユニット以外にも、用途に合わせてアナログの入出力ユニットや温度入力専用のユニットを採用することがあります。

PLCは主に、パッケージタイプとビルディングタイプに分類できます。
パッケージタイプは比較的小型のPLCで必要な構成があらかじめパッケージ化されたものです。入出力信号の数がそれほど多くない場合やCPU部に書き込むプログラムの容量が比較的小さい場合に用いられます。比較的簡単に導入できることがメリットですが、大規模な制御システムの構築には向いていません。
ビルディングタイプは、CPU部や入出力部などを個別に入手し、構築していくタイプです。導入したい環境や用途に合わせて組み合わせを変更することが可能なため、最適なPLCを構築できる点が魅力です。一方で、パッケージタイプに比べると、導入の手軽さという点では劣ります。
複雑な制御システムを実現する必要がある場合には、ビルディングタイプが多く採用されています。

PLCの導入により、製造工程には以下のようなメリットがあります。

制御盤の小型化が可能

複数のデバイスをリレー回路で接続し、制御する場合には、リレー同士を電線で接続する必要があります。デバイスが増えれば増えるほど必要な配線が多くなり、制御盤が肥大化するという課題がありました。
PLCはリレー回路の代わりにCPU部に書き込むソフトウェアで制御を行うため、PLC本体分の大きさだけで制御盤を構成することが可能です。特に、複数のデバイスをコントロールするような制御盤を構成する場合には、リレー回路よりもPLCの方が、シンプルに構築できます。

制御する機器の動作変更が容易

制御回路がリレー回路で構築されている場合、制御するデバイスの動きを変更するためには、リレーの増減や配線の繋ぎ変えが必要です。複雑なシステムの場合には接続ミスなどの確認も必要であり、設備を長時間停止することによる生産効率の低下や作業コストの増大が懸念となります。
リレー回路の代わりにPLCを用いる場合、動作変更をするためにはCPU部に書き込まれているプログラムを変更するだけで切り替えが可能です。設備が動作中にもプログラムを変更できる可能性があり、リレー回路のように生産性を落とさずに切り替えできる点は大きなメリットです。

標準化が容易

グローバルな生産体制構築においては、日本にある工場を参考にして同じラインを海外に展開する場合が多いです。リレー回路を構築する場合には、部品の手配や現地での配線作業など手間が多く、同様のラインを構築するのが大変でした。
PLCを採用すれば、最低限の設備と配線、CPUに書き込むプログラムを準備すれば同様のラインを構築できるため、標準化を容易に実現できます。

PLCは生産ラインの効率化には必要不可欠

工場において生産工程を効率化するために、PLCが必要不可欠になっています。例えば、多品種少量生産を実現するためには速やかに設備の制御を切り替える必要があり、PLCであればソフトウェアを切り替えるだけで対応できます。
近年では、PLCが製造現場のIoT用途、すなわち現場情報を収集するエッジとしての用途も増えてきています。そのためにPLCが直接データベース、クラウドに接続する機能も搭載されるようになってきています。

昨今、製造現場にロボットの導入が増える中、PLCにロボット用コントローラを接続し、周辺装置とロボットを連動して制御するという使われ方も増えてきています。PLCは工場に導入されるような産業用ロボットとも相性がよく、組み合わせて導入することで生産効率を大幅に向上できます。ロボットは、周辺機器との高度な連携が必須となりますが、PLCにより、導入時の動作チェックなど制御の変更による影響確認、周辺機器との連携も速やかに行うことが可能です。

オムロンでは、ロボットとその周辺機器の制御を同一に扱える「ロボット統合コントローラ」というPLCの一種を取り揃えています。また、コントローラだけではなく、産業用ロボット・人間と同じ空間で稼働できる協働ロボット*・自律走行が可能な搬送ロボット（AMR）に加え、周辺機器や安全機器などのさまざまな制御機器を取り揃えており、ライン全体の自動化をご支援します。

• ＊オムロンは、「人と機械の新しい協調」を実現するロボットとして、協働ロボットの商品名称を「協調ロボット」としています