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装置に関する記事

ラダープログラムの書き方│基本形や実例を交えて解説【初級者向け】

ラダープログラムを作成するとなった場合、どのように作成すれば良いか最初は迷います。
しかし、プログラムには基本となる形というものがあります。

今回、ラダープログラムを実務で使用するSIerの立場から、ラダープログラムを作成するにあたって必要な知識やプログラムの基本的な形を紹介します。これを元にして、それぞれ目的の制御に合ったラダープログラムを作成してみましょう。

⇒ラダープログラムを使用してFA装置を開発する「SIer(システムインテグレータ)」とは?

1.ラダープログラムを作る上での基本知識

(1)編集ソフト

ラダープログラムは、PCなどに編集ソフトをインストールして使用します。PLCは、さまざまな会社で販売されています。

しかし不幸なことに、各社で互換性のないプログラム編集ソフトを使用しなければなりません。それもあってか、日本では三菱電機製のPLCは扱えるけれど、キーエンス製のPLCは扱えないといった話も出たりします。

基本的な考え方は同じなのですが、使い勝手が違うため慣れたものを使いたくなってしまうのです。

(2)機械を知る

ラダープログラムは機械の動作を記述するものです。つまり、電気回路を見るのみでは全ての情報が集まりません。装置の目的、動作、タイミングなどを知っておく必要があります。例えばこの機器はこの順序で何秒後に動かす必要があるといった内容です。

しかし設計段階から完璧である必要はありません。例えばモーターの停止速度などは導入機器の摩擦や慣性などにも影響して変化します。

実際に導入して動かしながら調整していくことが殆どですので、まずはある程度の予想の元設定していくことになります。

(3)ラダープログラムの転送

作成したラダープログラムはPLCのCPUユニットへ転送します。その際、プログラムはニーモニク(機械語)の形に変換されています。

ラダー図は人が見ながらプログラムを作成するのには良いのですが、このままでは機械動作は出来ません。PLCの内部の演算処理にはニーモニクが使われているからです。

2.必ず押さえておきたい回路様式

制御において非常に重要な考え方が2つあります。それが自己保持とインターロックです。ここでは、これら2つを解説していきます。

(1)自己保持回路

スイッチを押した後にモーターを動かす場合、スイッチは1回だけ信号が送られます。対してモーターは、スイッチの信号が送られた後も継続して回転し続けなくてはなりません。

モーターを継続して動かすために自己保持という考え方を使います。自己保持回路をラダー図で表すと、以下の通りとなります。

X001がスイッチ、X002が停止ボタン、Y001がモーターです。X001がONになると出力側のM001がONになります。それに伴い、入力側のM001もONになります。

X001を1回押しただけで、OFFに戻ったとしても入力側のM001がONになっているおかげで、出力側のM001が切れずに継続してモーターが回転を続けます。

X002はb接点となっており常に通電した状態で、停止ボタンが押された状態で通電が切れます。停止ボタンを押すことで出力側のM001が切れ、同時に入力側のM001も切れ、自己保持回路が切れる仕組みとなります。

(2)インターロック

自動制御を行うということは、想定外の状態になっても止められない事を意味します。何も対策を行っていなければ機械が動いている状態でも手を入れると触れられてしまい大事故が起こりかねません。それを回避するために大切なのがインターロックという考え方です。

例えば先ほどの機械に手を入れて事故が起こるという話ですが、まずは機械の周りに安全柵を設けることで手を入れることは回避できます。

ただし、メンテナンス時には安全柵を開けることが想定されます。ラダープログラムにて安全柵を開けたときに機械を止める制御を組み込めば、安全にメンテナンスできます。

何かの条件が揃っているとき(もしくは揃っていないとき)に別の条件が起こらないようにするプログラムを、インターロックと呼びます。

自己保持回路のときのモーター制御に関するプログラムを、少し変更してみましょう。

実用的なことを考えると、安全柵が閉まっているときに安全柵をセンサーで検知するように設計します。安全柵が開く、つまりセンサーが検知しなくなるとモーターが止まるようにラダープログラムを作成します。

もちろん停止ボタンも必要ですので、X003の部分に安全柵センサーを追加し、a接点で設定すればインターロック完成です。

3.プログラム実例紹介

これまでラダープログラムの基本を押さえてきましたが、実際にどのようにして導入されるのか、見てみましょう。今回は三菱電機株式会社の例を使わせていただきました。

(引用:初めてのシーケンサ 入門編・第5章 プログラム演習・導入事例2(給茶機制御

給茶機の制御に関する事例です。回路プログラムは、次のように示されています。

(引用:同上

・0行目
コップが置いてあり(X000)、給茶ボタンが押されると(X001)給茶出力されます(Y004)。

・3行目
給水下限よりも水が入っており(X003)、上限よりも水が入っていない場合(X004)に給水出力されます(Y003)。合わせて給水出力がなされると自己保持が働き、給水が継続されます。

・7行目
給水出力がされたとき(Y003)、補水回数カウンターを1回カウントします(C0)。

・11行目
補水回数カウントが5回に達すると茶葉交換表示ランプ(Y000)が点灯します。

・13行目
茶葉交換確認ボタン(X002)を押すと補水回数カウンター(C0)がリセットされます。

これら例を見て分かる通り、入力に対して出力するという考え方は変わりません。この考え方をもとに、複数の条件を組み合わせることで、複雑な制御を作り込むことができます。

4.おすすめのPLC取り扱いメーカー4選

三菱電機株式会社

【特徴】
日本最大手の総合電機メーカーの1つです。国内では三菱電機製のPLCのみで機器を設計して欲しいと仕様に盛り込む企業もあります。三菱電機が提供するタッチパネルGOTと組み合わせて使用することが多いです。
またGOT Mobileも組み合わせることでタブレットや遠隔地での監視・操作ができるようにもなります。

【所在地】
〒100-8310
東京都千代田区丸の内2-7-3 東京ビル

オムロン株式会社

【特徴】
三菱電機には劣りますが国内では多くのシェアを誇ります。比較的、回路編集が行いやすいことで有名です。設計段階の回路を作り込んでいく時に快適さを実感できます。
ただしオムロン製PLCは、動作中にプログラムの書き込み操作が出来ないところが不便な部分です。

【所在地】
〒600-8530
京都市下京区塩小路通堀川東入

横河電機株式会社

【特徴】
制御関係で特に一歩先を行くメーカーです。AIアプリケーションに良く用いられるPythonへ対応した機器を既に発売しています。
また横河電機ではDCSも取り扱っており、横河電機製PLCの上位システムとしても利用することがあります。

【所在地】
〒180-8750
東京都武蔵野市中町2-9-32

株式会社キーエンス

【特徴】
営業利益率が50%を越えており、技術力が非常に高くそれが売上に反映されています。国内での利用頻度が高い三菱電機製とのリンクができるところが利点です。また、他社PLCとの圧倒的な処理速度の速さが特徴として挙げられます。

【所在地】
〒533-8555
大阪市東淀川区東中島1-3-14

5.PLC制御機器導入・自動化に関するご相談はFAプロダクツ

もしPLC制御を用いた自動機器の導入を検討される場合は、ぜひFAプロダクツ(JSS)にご相談ください。

【特徴】
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。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

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テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

業界最大級の画像処理検証施設を開設!

「画処ラボ」ではルールベースやAIの画像処理を専門エンジニアが検証。ご相談から装置制作まで一貫対応します。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

  • 産業用ロボット
  • 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
  • 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
  • 治具の設計・製作

【実績】
NM社(電子部品の製造販売)、HS製作所(情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売)、TT社(ショッピングセンターなどリテール事業)、SM社(自動制御機器の製造・販売)、OR社(自動車安全システムの製造販売)

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