Ł-1…−…„†[

. シーケンス制御の基礎 改訂 001 版 ( 1 リレーシーケンスの基礎編 ) 1. 目的 (1) リレー ( 電磁継電器 ) の構造と動作原理を学ぶ (2) 有接点リレーシーケンスによる電動機制御と回路設計を学ぶ 2. 原理 2.1 概要シーケンス制御とは, あらかじめ定められた順序に従って, 制御の各段階を逐次進めていく制御 と定義されており, 電気洗濯機 エアコンなどの日常用品からエレベータ コンベアなどの運搬機械, プレス せん盤などの工作機械, 自動販売機, 発変電所の自動運転にまで採用されている 2.2 シーケンス図シーケンス制御には多種多様な電磁接触器, 継電器が用いられている これらの接続を機器の配置に関係なく, その動作を追って平面的に展開して, 制御動作をわかりやすく記号によって描いた結線図をシーケンス図という 表 1 は JIS C017 に定められたシーケンス図記号の一例である -1

2. 電磁継電器の構造と動作電磁継電器, 補助継電器の接点には下記の種類がある a 接点 (make contact) : 常時は開いていて電磁石が動作すると閉じる接点 b 接点 (break contact) : 常時は閉じていて電磁石が動作すると開く接点 c 接点 (change-over contact): 電磁石が動作すると切り替えとなる接点その構造は, 下図のようになっており, 電磁力を利用して各接点が開閉する (1) スイッチが切の状態可動鉄心と可動接点は, バネの力で右方向に押し付けられている したがってa 接点が開いているので, 赤ランプは消灯し,b 接点が閉じているので, 青ランプは点灯状態である 押釦スイッチ切 リレー A a 接点 b 接点 固定接点 リレー A 押釦スイッチ 可動接点 コイル固定鉄心可動鉄心バネ 赤 ( 消灯 ) 青 ( 点灯 ) A の a 接点 ( 開 ) RL A の b 接点 ( 閉 ) BL 図 1 リレーの構造と動作説明図 ( スイッチ切 ) 赤 ( 消灯 ) 青 ( 点灯 ) (2) スイッチを入の状態 コイルに電流が流れると可動鉄心と稼動接点が電磁力で左方向に吸引され,a 接点が 短絡されるので, 赤ランプは点灯し,b 接点が開放されるので, 青ランプは消灯する 押釦スイッチ入 コイル 固定鉄心 可動鉄心 バネ リレー A a 接点 b 接点 固定接点 可動接点 赤 ( 点灯 ) 青 ( 消灯 ) 図 2 リレーの構造と動作説明図 ( スイッチ入 ) リレー A A の a 接点 ( 閉 ) RL 赤 ( 点灯 ) 押釦スイッチ BL 青 ( 消灯 ) A の b 接点 ( 開 ) -2

. 実験 1: 電磁継電器の動作試験.1 使用機器とシーケンス図リレー実験装置の詳細は 初めてのシーケンサ入門編 ( 三菱電機 ) 1-~ 頁を参照.2 実験方法 1 配線を確認する 2 電源コードを接続し, 電源スイッチを入りにする. 実験結果下記タイムチャートを作成する 4. 実験 2: 自己保持, インターロック回路を利用した電動機の制御実験 4.1 原理 一度スイッチでONしたリレーが, スイッチをOFFにしても励磁が続くように構成 された回路を自己保持回路と呼ぶ 複数のリレーで所定の条件が満たされないと, その動作を阻止するように構成された 回路をインターロック回路と呼ぶ 図 4の回路は, 最初の指令が優先され, あとからの指 令を阻止する先優先回路である 4.2 使用機器 実験で使用する機器は, 下記の通りである ( 空欄を調査すること ) 表 : 使用機器 機器番号 名称 製造者 型式 定格電圧電流 容量接点構成 SW1,2 配線用遮断器 松下電工 NC-0N 00V 1A 2P(a) ThA,ThB 熱動型過電流継電器 T-20 00V 1A 1c MA, MB 直流電動機 マブチモータ FF-0SH 0.021A P1A, P1B 押釦スイッチ ( 自動復帰 -a) 戸上電機 PUB-2 1a P2A,P2B 押釦スイッチ ( 自動復帰 -b) 戸上電機 PUB-2 1b, 電磁接触器 オムロン MY4-D 0.W 4c, 継電器 オムロン MY4-D 0.W 4c GLA.GLB LED 表示灯 ( 緑 ) 坂詰製作所 DUL-8HJT G/G ma RLA,RLB LED 表示灯 ( 赤 ) 坂詰製作所 DUL-8HJT R/R ma T タイマ オムロン HRN-1 0.W 1c CU カウンタ オムロン H7EC-BLB BZ ブザー 松下電工 EB24 ma -

4. シーケンス図 ( 回路図 ) シーケンス図は, 一般に主回路, 制御回路, 警報回路, 表示回路等に区分して描かれる (1) 主回路図 は, 電磁接触器を用いて直流電動機に電源を供給するシーケンス図で一般に主回路と称している (2) 制御回路図 4 は, 自己保持回路とインターロック回路を応用して, 主回路の電磁接触器を制御し, 二台の直流電動機を運転する制御回路図である 主電源 V NOO POO SW1 PO1 NO1 PCO SW2 PC1 制御電源 thab A P1A (B) thbb A P1B (B) a 7 a 7 () thaa 8 () thba 8 B B P2A P2B + 1 2 ThA MA - 直流モータ A + 1 2 ThB MB - 直流モータ B NCO SW2 NC1 C b MA 運転 C b MB 運転 COM(-) GLA GLB G+ G+ G- G- 運転表示 RLA RLB R+ R+ R- R- 過電流表示 図 主回路 図 4 制御回路 4.4 実験方法 1シーケンス図に基づき主回路と制御回路を配線する 実験装置には, ブザーとカウンタが準備されているので活用しても良い 但し, カウンタの入力信号は無電圧接点とすること 2 担当者の確認を受け直流電源を接続する 押しボタンスイッチを操作してステップ毎にリレー, ランプ, 直流電動機の動作状況を確認する 4. 実験記録当日配布された動作試験記録 ( タイムチャート ) を作成する 4. 課題 (1)A 班 :およびの全ての接点の役割を述べよ (2)B 班 :およびの全ての接点の役割を述べよ -4

. 実験 : タイマを利用した直流電動機の制御直流電動機の制御実験.1 原理タイマの接点には, 表 1で示すようにオンディレイ接点とオフディレイ接点がある 更に今回使用するタイマのように, 外部でフリッカ ( 点滅 ) 回路を組まなくてもよいようにフリッカ接点を内蔵したタイマもある.2 使用機器実験 2と同じ. シーケンス図 ( 回路図 ) (1) 主回路主回路は, 図 を流用するので配線を外さないこと (2) 制御回路図 は, タイマの接点で2 台の直流電動機を時間制御する回路図である 下の要求仕様を満たすように回路を完成すること A 班 : 運転指令後,MAは 秒間運転,MBは 秒後に運転を開始する B 班 : 運転指令後,MBは 秒間運転,MAは 秒後に運転を開始する PCO SW2 PC1 制御電源 thab A P1A (B) B P2A C thbb A P1B (B) B P2B C 12 a4 8 12 a4 8 4 T(b) 2 (4) T(a) a 7 a 7 () thaa 8 () thba 8 b NC1 b T 1 COM- GLA G+ G- GLB G+ G- RLA R+ R- RLB R+ R- NCO SW2 MA 運転 MB 運転 タイマ制御 運転表示 過電流表示 図 タイマイマ制御制御回路.4 実験方法 1シーケンス図に基づき制御回路を改造する ( 全ての配線を外すと時間内に配線を完了できないので既存回路をうまく活用すること ) 2 担当者の確認を受け, 直流電源を接続する 押しボタンスイッチを操作してステップ毎にリレー, ランプ, 直流電動機の動作状況を確認する. 実験記録当日配布された動作試験記録 ( タイムチャート ) を作成する -

. 課題 (1)1~ 班 :Tおよび ThA の全ての接点の役割, ならびに MA の動作について述べよ (2)7~12 班 :T および ThB の全ての接点の役割, ならびに MB の動作について述べよ. 自由課題 (1) 図 4のインターロック回路は, 先優先回路である 後優先回路となるシーケンス回路を設計する (2) 順序制御回路 (MAが運転された状態でないとMBは運転できない ) を設計する 7. 参考 ( タイマ制御改造図 ) 下記の手順に基づき結線変更すると比較的早く改造できる (1) タイマ接点の増設 1() と () の接続線を外す 2 外した2 本の線をT(4) に接続する (() と () 間を接続していた線は使用しない ) 課題に応じ, Tの接点 (2 又は) と () を接続する 4 同様にTの接点 ( 又は2) と () を接続する (2) タイマ励磁回路の増設 1a() と a4(12) を接続する 2a4(12) と a4(12) を接続する a4(8) と a4(8) を接続する 4a4(8) と T() を接続する T(1) と COM-を接続する PCO SW2 PC1 thab thbb 4 a 7 a 7 () thaa 8 () thba 8 12 a4 8 12 a4 8 A P1A (B) A P1B (B) 2 たは 制御電源 B P2A C B P2B C 4 T(b) 2 (4) T(a) b b GLA GLB RLA RLB NC1 COM- G+ G- G+ G- R+ R- R+ R- T 1 NCO SW2 MA 運転 MB 運転 タイマ制御 運転表示 過電流表示 図 タイマイマ制御制御改造図 -

( 2 プログラマブルコントローラの基礎編 ) 1. 目的 (1) プログラマブルコントローラ ( 以下 PCと表記 ) の原理および取り扱い方法を学ぶ (2) ハンイディプログラミングパネル ( 以下 HPPと表記 ) の取り扱い方法を学ぶ () 基礎的なシーケンス制御システムのプログラミング, 動作の確認を行なうことによりシーケンス設計の基本学ぶ 2. 原理 2.1 PC 開発の背景シーケンス制御は, 主回路も制御回路も電線を使って各制御機器間を接続する有接点系の制御システムで構成してきた しかしシステムが複雑になると, たくさんの制御機器や電線が必要となり, 有接点系のシステムでは製作が不可能になってきた これらの問題を解決する方法として考えられたのがPCで,18 年米国の自動車メーカが電機メーカに依頼して研究開発したのが始まりである PCは, 小形軽量 機密の保持 プログラム変更が容易 取り扱いが簡単でしかも消費電力が非常に少ないなどの優れた特徴があるが信頼性と価格の点で若干問題があった その後,CPU,RAM,ROM の性能向上,LSI の生産技術の開発により信頼性の向上と価格の低下が推進され, 現在のシーケンス制御は, リレー制御からPC 制御へ移行している 2.2 PC 制御システムの構成図 1にPC 制御システムの概略を示す 入力機器は,PCへ入力信号を送る機器で人が操作, 指令を出す各種操作スィッチおよび状態を検出する位置スイッチや近接スイッチなどがある 出力機器は,PCの出力信号を受けて駆動する機器で制御対象の電動機, リレーやバルブならびに, 状態を知らせるためのランプ, ブザーやベルがある PCとは 入出力部を介して各種装置を制御するものであり, プログラマブルな命令を記憶するためのメモリを内蔵した電子装置 と定義されており, 入力部, 出力部, 演算部およびメモリ部で構成されたシーケンス専用のコンピュータである その他の機器には, プログラムの作成や PCへの書込みを行なうHPP, パソコンがある 2. シーケンスプログラム PCのプログラミング方式にはラダー図方式, フローチャート方式, ステップラダー方式,SFC(Sequential Function chart) 方式があるが, ここではラダー図方式について説明する ラダー図方式のプログラムは, 一週目に学んだ有接点リレー回路に類似したシーケンス専用のプログラムであるが下記の通り若干の相違点がある -7

1 有接点リレーの一個の接点数は有限であるが,PC シーケンスのリレー接点は無限 に使用可能である 2 一個のリレーコイル (OUT**) は一回のみ使用可能 ( 二重出力禁止 ) である リレーコイルの右側には接点を書かない.PC 実験装置による基礎実験.1 使用機器 (1)PC PC(FX1S 三菱電機製 ) の主たる性能は, 入力 8 点, 出力 点, シーケンス命令 :27 個, ス テップラダー命令 2 個, 応用命令 8 種 (17 個 ), メモリ容量 2k ステップ, 処理速度 0. ~0.7μs, タイマ 0~0.1ms/ 高速カウンタを内蔵している プログラム設計に必要な基本機能を表 1 に示す 表 1 FX1S の機能表 補助リレー タイマ カウンタ (2)HPP 三菱電機製の FX-P 形は, プログラム の作成, 書き込を行なう装置である ()PC 実験装置 図 2 のように代表的な入出力機器が配置され 接続プラグを介し PC に接続することができ る.2 実験方法 種類デバイス番号点数内容 入力リレー X000~X007 8 外部機器の信号を PC への信号に変換するリレー 出力リレー Y000~Y00 PC 外部機器を駆動するリレー 一般用 M0~M8 84 PC 内部に所持する補助的リレー キープ用 M84~M 128 停電保持機能を有する補助リレー 0ms T0~T2 0.1s 精度で設定可能 ms T2~T 2 左記ディバイス番号を 0.01s 精度に変更可能 1ms T 1 左記ディバイス番号を 0.001s 精度に変更可能 一般用 C0~C1 1 入力信号を積算する キープ用 C1~C1 1 停電保持機能を有するカウンタ 1 入出力機器の I/O 割付表を作成する 表 2 I/O 割付表 PC PC 入力機器リレーリレー 出力機器 X0 押釦スイッチ Y0 ランプ X1 押釦スイッチ Y1 ブザー X2 ドグルスイッチ Y2 電磁接触子 X リミットスイッチ Y リレー ( モータ ) X4 近接スイッチ Y4 電磁弁 X 切替スイッチ左 Y ーー X 切替スイッチ右 ーー ーー X7 ーー ーー ーー -8

デバイス命令語ステップ2 右図のようにラダー図を作成する ラダー図および, 命令語については, 初めてのシーケン サ入門編 ( 三菱電機 ) の -2~ を参照 改訂 001 版 ラダー図に基づき下表のリストプログラムを作成す る 表 リストプログラム デバイス命令語ステップ0 LD X0 7 OUT Y2 1 OUT Y0 8 LD X 2 LD X1 OUT Y AND X LD X 4 OUT Y1 OUT Y4 LD X2 12 END OR X4 4 機器を接続する 4-1)P C 実験装置と P C 制御装置の入力プラグ ( 赤 ) および出力プラグ ( 黄 ) をそれぞれ接続する 4-2)PC 上部のコネクタカバーを開け, 専用ケーブルでPCとHPPを接続する 4-)PCの RUN STOP スイッチ( 以下 SWと表記 ) をSTOP 側にする 4-4) 電源 (AC0V) を接続し, ブレーカをONにする プログラムをPCに書き込む -1) オンラインを選択 : GO -2) 書込モードを選択 : 書込 (W 表示 ) -) プログラムのオールクリア : NOP A GO GO -4) 表 のプログラム書込み : LD Ⅹ 0 GO OUT Y 0 GO LD Ⅹ 1 GO AND Ⅹ GO OUT Y 1 GO 以下ステップ 12の END GO までキー入力する -) 入力プログラムの確認 : 読出ステップ 0 でステップ0を読出し, で各ステップのプログラムを確認する -) プログラムの変更, 修正 : 該当する命令またはステップを読み出す 読出 AND Ⅹ GO または読出ステップ GO a) 削除方法 : 削除を押し (Dが表示),GO b) 挿入方法 : 挿入を押し (Iが表示), 正しい命令を入力 ( OR Ⅹ 2 GO ) c) 書換方法 : 書換を押し (Wが表示), 正しい命令を入力 ( OR Ⅹ 2 GO ) 動作を確認する -1)PCの RUN STOP SWをRUNにする -2)PC 実験装置の各入力 SWを操作し, 出力機器の状態を確認する -

. 実験記録実験結果を表 4の実験記録 ( 真理値表 ) に記入する 改訂 001 版 注 ) 実験記録の記入方法 : 横列は出力機器に対する入力機器のすべての組合せ条件である 入力機器が切 (OFF) のときは0, 入 (ON) のときは1を記入する そのとき出力機器が不動作 ( 消灯 ) であれば0, 逆に動作 ( 点灯 ) であれば1を記入する 4.PC 制御実験装置によるシーケンス制御実験 4.1 使用機器 PC 制御実験装置には, 実験の課題に応じ適切な入出力機器を選定できるよう, 下図のようにトグルSW, 押しボタンSW(a 接点 ), 押しボタンSW(b 接点 ) および外部機器接続用の端子が, プラグを介し図 のようにPCの各入出力リレーに接続されている 4.2 試験方法 1 機器の接続 1-1)PC 制御実験装置の入力プラグ ( 赤 ) および出力プラグ ( 黄 ) をそれぞれ接続する 1-2)PC 上部のコネクタカバーを開け, 専用ケーブルでPCとHPPを接続する 1-)PCのRUN STOP SWをSTOP 側にする 1-4) 電源 (AC0V) を接続し, 電源 SW( 赤 ) をONにする 2 下記実験課題のシーケンスプログラムを検討し,I/O 割付表, ラダー図, リストプログラムを作成する PCにプログラムを書き込む 4 割り当てた入力機器を操作して出力状況を確認する 尚, 今回の実験では出力機器は接続されていないので代用として,PCの出力ランプの点灯状態で確認する -

4. 実験記録実験結果を当日配布された記録表に記入する 4.4 実験課題 (1) 基本シーケンス命令回路 -1 OUT : コイル駆動命令 ( 処理の結果を出力する命令 ) 注 ) 同一ディバイス番号のOUT 命令は一度しか使用できない END : プログラムの終了命令 (PCは最初のアドレスに戻り再び演算を繰り返す ) LD : 論理演算開始命令 (a 接点 : 常開接点 ) LDI : 論理否定演算開始命令 (b 接点 : 常閉接点 ) 課題システム 1トグルSW(SW0-X0) の入 (ON) 切 (OFF) により,PCランプ( 0-Y0) は点灯 (ON) 消灯 (OFF) し, 逆にPCランプ ( 1-Y1) は消灯 (OFF) 点灯 (ON) する 2 同様にトグル S W (SW1-X1) の入 (ON) 切 (OFF) により,P C ランプ ( 2-Y2) と ( -Y) は点灯 (ON) 消灯 (OFF) し, 逆にPCランプ ( 4-Y4) と ( -Y) は消灯 (OFF) 点灯 (ON) する (2) 基本シーケンス命令回路 -2 AND : 論理積 (a 接点直列接続 ) 命令 ANI : 論理積否定 (b 接点直列接続 ) 命令課題システム 1PCランプ ( 0-Y0) はトグルSW(SW0-X0) と (SW1-X1) が同時に ON したときのみ点灯する 逆に,PCランプ( 1-Y1) はトグルSW(SW0-X0) と (SW1-X1) が同時に OFF したときのみ点灯する 2PCランプ ( 2-Y2) はトグルSW(SW2-X2),(SW-X) と (SW4-X4) が同時に ON したときのみ点灯し,PCランプ( -Y) はトグルSW(SW2-X2) と (SW-X) が同時に ON したときのみ点灯する PCランプ ( 4-Y4) はトグルSW(SW2-X2),(SW-X) と (SW4-X4) が同時に OFF したときのみ点灯し,PCランプ( -Y) はトグルSW(SW2-X2) と (SW-X) が同時に OFF したときのみ点灯する () 基本シーケンス命令回路 - OR : 論理和 (a 接点並列接続 ) 命令 ORI : 論理和否定 (b 接点並列接続 ) 命令課題システム 1PCランプ ( 0) はトグルSW(SW0) または (SW1) が ON したとき点灯する 逆に,PC ランプ ( 1) はトグルSW(SW0) または (SW1) が OFF したとき点灯する 2PCランプ ( 2),( ) はトグルSW(SW2),(SW),(SW4) のいずれかが ON したとき点灯する PCランプ ( 4),( ) はトグルSW(SW2),(SW),(SW4) のいずれかが OFF したとき点灯する -

(4) 基本シーケンス命令回路 -4 ANB : 並列回路ブロックの直列接続命令 ORB : 直列回路ブロックの並列接続命令課題システム 1PCランプ ( 0) はトグルSW(SW0) または (SW1) が ON し, 且つ (SW2) または (SW) が ON したとき点灯する 2PCランプ ( 1) はトグルSW(SW0) と (SW1) が同時に ON したとき, または (SW2) と (SW) が同時に ON したとき点灯する () カウンタ回路とタイマ回路カウンタ回路の入力方法 RST C 0 : カウンタ0 番をリセットする命令 OUT C 0 SP K 1 0 : カウンタ0 番を 回にする命令 Kは十進数を示す ) タイマ回路の入力方法 OUT T 0 SP K 1 0 タイマ0 番を1 秒に設定する命令 (T0~T2 は 0.1 秒タイマであるので1 秒はK と入力する ) 課題システム 1トグルSW(SW0) でカウンタ0をリセットする 2トグルSW(SW1) を ( 学籍番号末尾数 +1) 回 ON するとPCランプ ( 0) が点灯する トグルSW(SW2) を ON すると ( 学籍番号末尾数 +1) 秒後にPCランプ ( 1) が点灯し,PCランプ( 2) が消灯する ( タイマは T0 を使う ) () 自己保持回路と SET RST 命令回路 SET : 動作保持出力命令 RST : 動作保持解除命令課題システム 1 押しボタンSW(PSa0) を押すとPCランプ ( 0) が点灯し, 押しボタンSW(PS) を押すとPCランプ ( 0) が消灯する ---SET 命令を使用 2 押しボタンSW(PS) を押すとPCランプ ( 1) が点灯し, 押しボタンSW(PSb) を押すとPCランプ ( 1) が消灯する ---SET 命令を使用しない自己保持回路とする 注 1)PSb は,b 接点入力であること 注 2)PSb を使用するときは, トグルSW(SWb) を使用側にする (7) インターロック回路課題システム 1PCランプ ( 0) は, 押しボタンSW(PSa0) を押すと点灯し, 押しボタンSW(PSb2) を押すと消灯する ただしPCランプ ( 1) が点灯中では点灯できない 2PCランプ ( 1) は, 押しボタンSW(PS) を押すと点灯し, 押しボタンSW(PSb) を押すと消灯する ただしPCランプ ( 0) が点灯中では点灯できない -12

(8) タイマ応用命令課題システム 1オフディレイタイマ : PCランプ ( 0) は, 押しボタンSW(PSa0) を押すと点灯し, 押しボタンSW(PS) を押すと学籍番号末尾数 +1 秒後に消灯する ( タイマは (T0), 停止情報として内部リレー (M0) を使用する ) 2オン オフディレイタイマ : PCランプ ( 1) は, 押しボタンSW(PS) を押すと学籍番号末尾数 +1 秒後に点灯し, 押しボタンSW(PSa) を押すと学籍番号末尾数 + 秒後に消灯する ( タイマは (T1)(T2) を, 始動, 停止情報として内部リレー (M1)(M2) を使用する ) フリッカ ( 点滅 ) 回路 : トグルSW(SW4) をONするとPCランプ ( 2) は,2 秒点灯 4 秒消灯を繰り返し, トグルSW(SW4) をOFFすると停止する ( タイマは (T)(T4) を使用する ). 課題 (1)PC 実験装置に使用されている下記入出力機器の動作を説明せよ 1A 班 : モーメンタリSW, オルタネートSW, 電磁弁 2B 班 : 切替えSW, リミットSW, 近接 SW (2) 基本シーケンス命令回路 -1~4の出力 Y0とY1の動作について考察せよ () 家電機器, 産業機器などで下記のシーケンス回路が活用されている事例を具体的に説明せよ 1A 班 : 自己保持回路, タイマ応用回路 (2 種類以上 ) の事例 2B 班 : インターロック回路, タイマ応用回路 (2 種類以上 ) の事例. 自由課題次の回路についてラダー図とリストプログラム作成せよ (1) 基礎実験室の階段照明回路 1スイッチをON,OFFすると, 蛍光灯が点灯, 消灯する 2 一階, 二階のスイッチで蛍光灯が点灯, 消灯できる (2)4.4-(8)-のフリッカ回路で, 消灯から始まる回路 参考文献 : 初めてのシーケンサ入門編 ( 三菱電機 ) FX-P ハンディプログラミングパネルオペレーションマニュアル ( 三菱電機 ) -