IEC 61131-3とは？第3回 IEC 61131-3の特長 後編

第2回で紹介した通り、日本においてはLD（ラダーダイアグラム）主体の従来ツールが普及してきました。しかしながら、使用しているユーザは下記のような課題（不満）を抱えています。

1. プログラムを機能毎に区分（モジュール化）することが難しく、第三者には解読できない。
2. LDは一筆書きなので、コンカレントな開発（分業）ができない。
3. メーカ独自の応用命令を覚えなくてはならない。（複数メーカの習得は大変）

一方IEC 61131-3では、図1のように機能単位でプログラムを作成します。この単位のことを本規格ではPOU（Program Organization Unit）と呼んでいます。

図1は搬送ラインをイメージした例ですが、IEC 61131-3ではどの処理がどこのPOU内に書かれているのか容易に判別ができる為、作った本人以外でもプログラムの理解・修正が可能になります。可読性の向上はデバッグやトラブルシューティングの時間を削減するだけではなく、バリデーション（設計仕様書に基づくソースコードレビュー）にも役立ちます。^*1

*1 医薬品の製造設備・装置に使用するPLCのプログラムはバリデーションが義務付けられています。

第1回で紹介したように、IEC 61131-3及びPLCopenでは汎用性の高い機能を標準FB（ファンクションブロック）として規定し、PLCベンダに実装を促しています。

これらの標準FBでカバー出来ない機能については、ユーザ自身で独自のFBを作成することも可能です。複数箇所で使う機能や将来的に繰り返し使えそうなプログラムをFBとして部品化し、ライブラリーファイルに登録（保存）することでプログラム資産の再利用や共有が可能になります（図2）。

図1における“切出”と“満杯検出”は制御対象を区別する為にインスタンス名（FB変数名）を変えてありますが、同じFBを再利用しています。実績のあるFBを再利用することは、プログラミング時間の削減のみならず、品質向上にもつながります。また、FBの中に複数のFBを入れ子にすることも出来るので、構造化プログラミングにも対応しています。

昨今、グローバル化に伴うノウハウの流出が懸念されていますが、FBの中に独自アルゴリズム（計算式など）を隠蔽（ブラックボックス化）することで、第3者の目に触れさせないことも可能です。

POUには、PROGRAM、FB、FUN（ファンクション）の3種類が規定されています。FUNは、四則演算や型変換などに使用する内部状態を持たない命令です。つまり“入力が同じであれば演算結果は常に同じになる”というところがFBとの違いです。全てのPOUからアクセス可能な共通の変数のことを「グローバル変数」と呼び、その変数が定義されたPOUの中でのみアクセス可能な変数を「ローカル変数」と呼んでいます（図3）。

次に、プログラムの実行単位である「タスク」について説明します。

タスク内にPOUを登録することによってプログラムが実行されます。タスクには、常時繰り返し実行される「デフォルトタスク」、設定した周期毎に実行される「定周期タスク」、指定したBOOL型変数が0 → 1に変化した時に1回だけ実行される「イベントタスク」が用意されており、POUの用途に応じて実行優先順位とタイミングを設定することができます。^*2

*2 各タスクの呼称や最小設定単位はメーカによって異なります。

メーカ独自の従来ツールでは、メーカが替わる毎に分厚いマニュアルを読んだり、数日間のメーカ研修を受講したりと、習得までにかなりの時間を要してしまいます。

IEC 61131-3はプログラミング言語のみならず、プログラムの構成や変数の定義なども規定されている為、本規格に準拠したプログラミングツールの操作性はおのずと統一感がとれたものになっています。従ってA社のツールを一度習得してしまえば、B社、C社のツールも直感的に短時間で使いこなすことが出来るでしょう。

図4はIEC 61131-3（ JIS B 3503 ）に準拠したSysmac Studio（オムロン製）の画面です。