J I S C 6 7 a b BS RDBU YE WH GN R TLR MC
リレーシーケンスの記号と基本回路 2 AND OR BS R a BS R a R R BS R a R a BS R a R 2a R 2b R b R R R 2 2 BS TLR a BS R a R a TLR b TLR R TLR
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Con. MELSEC-FX SYSMAC 24 iii
Con. - 2-2 3 3 2 3 3 4-3 5 5 2 6-4 7-5 8 8 2 9-6 2 2 2-2 2 2 2 3 22 4 23 5 25 6 25 7 26 8 27 9 28 2-2 29 ON 29 2 NOT 32 3 AND 37 4 OR 38 iv
Con. 5 4 2-3 45 45 2 54 2-4 62 62 2 63 3 68 4 7 5 76 2-5 8 2-6 82 82 2 83 3 85 2-7 9 9 2 92 3 94 4 95 3 3-98 98 2 99 3 3-2 3 3 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6 v
Con. 4 4- LD LDI OUT END 8 LD LDI OUT 8 2 9 3 9 4-2 AND ANI OR ORI 5 4-3 ANB ORB 24 4-4 PLS PLF SET RST 26 4-5 29 29 2 3 3 3 4 3 5 32 6 33 7 34 4-6 36 36 2 36 3 38 5 5-42 5-2 43 43 2 43 3 43 5-3 44 44 2 45 3 45 vi
目 次 Con. 59 2 6 6 82 95 vii
Relay & Sequencer はじめてシーケンス制御を学習する人のために必要な基礎知識をここで取り扱うことにする. まず最初に シーケンス制御とは何か, また, どのような制御方式があるか を学習する. そして, 制御回路で使用される押しボタンスイッチやリレーの原理 構造などについて理解し, それらを用いた簡単な回路のシーケンス図やタイムチャート, 真理値表などが書けるようにすることを目的とする. - シーケンス制御 2-2 制御方式 3-3 押しボタンスイッチ 5-4 図記号と文字記号 7-5 シーケンス図 8-6 タイムチャートと真理値表
図 電気洗濯機のシーケンス制御 シーケンス制御の基礎 - 機械が発明された初期の頃は 人間の手によって機械を操作していたが やがて操作の確実性 安全性そして経済性が求められ 自動化へと発達した その中で生まれた技術がシーケンス制御である シーケンス制御 (Sequential Control) とは あらかじめ定められた動作順序に従って 機器や装置を制御することをいう 図 は電気洗濯機の例であるが スタートスイッチを押すとブロック図のように つねに定められた動作順序に従って動作し 自動的にストップする このような制御をシーケンス制御という 現在では電気洗濯機やクーラなどの家庭電化製品 街で見かける交通信号機や自動販売機 そしてビルや工場で用いられている自動ドア エレベータ オートメーション装置など あらゆる分野で活用され 自動化 省力化に大きく貢献している 2
制御方式 -2-2 シーケンス制御の方式は 構成される制御装置により 次のように分類される 有接点リレー方式 リレーシーケンスとも呼ばれ 図 2 のようにスイッチやリレーなどを利用し 制御する方式である 表現方法としてシーケンス図が用いられる 配線が複雑になるなどの欠点はあるが 現在でもよく用いられており シーケンス制御の基本となっている 2 3 4 5 X Y X2 Y a b 図 2 有接点リレー方式 2 無接点リレー方式 ロジックシーケンスなどとも呼ばれ 図 3 のようなトランジスタや IC などの半導体を用いた論理素子をスイッチとして利用して制御する方式である しかし プログラマブルコントローラの発達とともに 生産現場ではあまり使用されなくなった 表現方法として論理回路図が用いられている X Y X2 a b 図 3 無接点リレー方式 3
シーケンス制御の基礎 3 マイクロコンピュータ方式 シーケンサ図 4 のようなシーケンス制御専用のマイクロコンピュータを利用した制御装置を (PLC) という ここでは と呼ぶことにする あらかじめ作成したプログラムを実行することにより制御する方式である 制御内容の変更が容易なことから生産現場ではもっとも多く用いられている 表現方法としてラダー図などが用いられている X X2 Y Y a b c 図 4 シーケンサ 家庭電化製品の制御洗濯機やクーラなどの家庭電化製品は 図 4(c) のようなプログラムが内蔵された ワンチップのマイクロコンピュータによって制御されている これを用いることにより 機器の操作対象や環境の変化に応じた自動運転ができる また 各種の制御プログラムが内蔵されているので 使用者の意思どおりの制御を自由に選択することができるようになった 表 は 家庭電化製品の制御例である 表 家庭電化製品の制御例 4
押しボタンスイッチ -3-3 日常生活では数多くのスイッチが見うけられるが ここでは制御回路に用いられる押しボタ ンスイッチについて説明する 押しボタンスイッチは 人の手の押し操作により ON-OFF す るスイッチである 図 5 は代表的な押しボタンスイッチの例である 2 3 4 5 図 5 押しボタンスイッチの例 動作による分類 同じ形の押しボタンスイッチでも 接点の動作状態から次のように分類される 自動復帰形 ( モーメンタリ動作 ) 操作しているときだけ接点が開閉し 手を放すとボタンと接点はもとの状態に戻る シーケンス制御では このスイッチが主に用いられる 図 6 自動復帰形押しボタンスイッチ 保持形 ( オルタネイト動作 ) 回押すとボタンと接点が保持され 2 回目の押し操作によりロックが解除される 2 図 7 保持形押しボタンスイッチ 5
シーケンス制御の基礎 2 押しボタンスイッチの接点 シーケンス制御で用いるスイッチやリレーなどの接点には メーク接点とブレーク接点などがある ここでは 自動復帰形の押しボタンスイッチの接点について説明する 一般的には a 接点と b 接点が用いられているが JIS メーク接点 (a 接点 ) の押しボタンスイッチ押しボタンを押すと接点が閉じ 手を放すと接点が開くものをメーク接点 (make contact) の押しボタンスイッチという 図 8 にスイッチ内部の接点動作と図記号を示す 図 8 メーク接点の押しボタンスイッチ ブレーク接点 (b 接点 ) の押しボタンスイッチ 押しボタンを押すと接点が開き 手を放すと接点が閉じるものをブレーク接点 (break contact) の押しボタンスイッチという 図 9 にスイッチ内部の接点動作と図記号を示す 図 9 ブレーク接点の押しボタンスイッチ 6
図記号と文字記号 -4-4 シーケンス制御で用いられる図記号や文字記号は 日本工業規格 (JIS) で定められており 電気用図記号 (JIS C 67-7) に記載されている ここではリレーシーケンスで用いられている図記号と文字記号を表 2 に示す 企業によっては旧図記号が使用されているところもあるが 表 2 図記号と文字記号 JIS C 67-7 2 2 3 4 5 BS JIS C 67-8 RD BU YE WH GN R TLR MC 7
シーケンス制御の基礎 -5 シーケンス図の書き方と図記号 文字記号などについて理解し 押しボタンスイッチとランプを用いた簡単な回路のシーケンス図の書き方を学習する シーケンス図の書き方 各制御機器の図記号を その動作の順序に従って配列し 動作の内容を理解しやすくした図を シーケンス図または展開接続図という 機器を接続する接続線の方向が上下方向である図を縦書きのシーケンス図といい 左右方向のものを横書きのシーケンス図という ここでは縦書きのシーケンス図の書き方について説明する シーケンス図の書き方 図 のように上と下に水平な制御電源母線を引く ( 上下の制御電源母線の記号は直流電源の場合は P と N 交流電源の場合は R と S を用いる ) 2 制御機器を結ぶ接続線は 上下の制御電源母線の間に垂直線で示す 3 制御機器などは表 2 のような電気用図記号と文字記号を用いる 4 制御機器の図記号を動作の順序に従い上から下の順に接続する また 制御電源母線の間に多数のブロックの接続線が接続される場合は 動作の順序に従い 左から右の順に示す P 2 4 BS P N 3 3 図 シーケンス図の書き方 R R R 2 N 4 8
シーケンス図 -5 2 配線図からシーケンス図への変換 図 (a) はメーク接点の押しボタンスイッチとランプを接続した実体配線図である 図 (b) は押しボタンスイッチを押している状態で スイッチの接点が閉じ 電流が流れてランプ が点灯する 図 (c) は図 (a) の電池の代わりに制御電源母線を用いた図で 図 (d) は ス イッチとランプを図記号と文字記号に置き換えた図で シーケンス図という P N P N 2 3 4 5 a b P a N c P BS c N d 図 配線図からシーケンス図への変換 9
シーケンス制御の基礎 -6 メーク接点の押しボタンスイッチ タイムチャートタイムチャートは 縦軸に各制御機器の動作状態を示し 横軸に時間の変化を表したものを図式化したものである タイムチャートは各制御機器の時間ごとの動作状態を理解するのに便利である 図 2 の (a) と (b) はメーク接点の押しボタンスイッチを操作したときの状態を表す (c) はスイッチを押したとき スイッチの接点とランプの状態を時間ごとに表したものでタイムチャートという スイッチを押したときと接点が閉じたときおよびランプが点灯したときは高い位置に線を書けばよい a b c 図 2 メーク接点の押しボタンスイッチとランプのタイムチャート
タイムチャートと真理値表 -6 真理値表 真理値表は 入力機器と出力機器の関係を と で表現した表で タイムチャートと同様に 動作状態を理解するのに便利である 入力機器を操作した場合は 出力機器が動作した場合 は で表す 図 3 は メーク接点の押しボタンスイッチとランプを用いた回路の真理値表 を表す BS BS 2 3 4 5 図 3 メーク接点のときの真理値表 2 ブレーク接点の押しボタンスイッチ タイムチャート図 4 はブレーク接点の押しボタンスイッチを用いた回路である 図 (a) の回路は最初から接点が閉じているので回路に電流が流れ ランプが点灯しているが 図 (b) のように押しボタンスイッチを押すと接点が開き ランプが消灯する この回路のタイムチャートを図 5 に示す b a b 図 4 ブレーク接点の押しボタンスイッチを用いた回路
シーケンス制御の基礎 図 5 ブレーク接点のときのタイムチャート 注意 入力のスイッチをタイムチャートで表すには 接点の開閉で表す方法とスイッチの操作 ( 押す 放す ) で表す方法がある 国家試験などでは スイッチの操作で表すことが多いので 本書はスイッチの操作で表すことにする 特に ブレーク接点のスイッチのときは 図 5 のように操作と接点では図が反対になるので注意すること なお リレーは今までどおり接点の開閉で表す 真理値表ブレーク接点の押しボタンスイッチを用いた真理値表は 図 5 のタイムチャートからスイッチを押すと消灯するため図 6 のようになる BS 図 6 ブレーク接点のときの真理値表 2
タイムチャートと真理値表 -6 例題 下図は メーク接点の押しボタンスイッチとランプを用いた回路である シーケンス図とタイムチャート 真理値表を書きなさい a BS 2 3 4 5 解 答 前ページを参照して シーケンス図とタイムチャートおよび真理値表を書くと次のよう になる P BS N BS BS 3
シーケンス制御の基礎 例題 2 下図はブレーク接点の押しボタンスイッチを用いた回路である 図 (a) の回路は最初から接点が閉じているので回路に電流が流れ ランプが点灯しているが 図 (b) のように押しボタンスイッチを押すと接点が開き ランプが消灯する この回路のシーケンス図とタイムチャート 真理値表を書きなさい b a b 解 答 ブレーク接点の押しボタンスイッチを用いたランプ点滅回路のシーケンス図とタイム チャート 真理値表を次に示す P N BS BS BS 4
タイムチャートと真理値表 -6 問題 下図は メーク接点の押しボタンスイッチを 2 個直列に接続したランプ点滅回路の実体配線図である シーケンス図に BS の図記号を記入しなさい また のタイムチャートと 真理値表の出力を記入しなさい BS 2 3 4 5 P BS BS N BS このように 入力がすべて のとき 出力が となる回路を AND 回路という 解答は 6 ページ 5
シーケンス制御の基礎 問題 2 下図はメーク接点とブレーク接点の押しボタンスイッチを直列に接続したランプ点 滅回路の実体配線図である シーケンス図の BS の図記号を記入しなさい また のタイムチャートと 真理値表の出力を記入しなさい BS a b P BS BS N BS 解答は 6 ページ 6
タイムチャートと真理値表 -6 問題 3 下図のシーケンス図から のタイムチャートと真理値表を記入しなさい P BS 2 3 4 BS 5 BS N このように どちらかの入力が のとき 出力が となる回路を OR と いう 解答は 62 ページ 問題 4 下図のシーケンス図から のタイムチャートと真理値表を記入しなさい BS P BS BS N 解答は 62 ページ 7
シーケンス制御の基礎 問題 5 下図のシーケンス図から のタイムチャートと真理値表を記入しなさい ( と BS 3 はブレーク接点なので注意 ) P BS BS BS 3 BS 3 N BS BS 3 解答は 62 ページ 8
2 Relay & Sequencer リレーを用いたシーケンス制御をリレーシーケンスという. ここではリレーシーケンスの基本回路と応用回路について学習する. 複雑なシーケンス制御も基本的な回路を組み合わせたもので構成されている. 基本をマスタすれば, どのような回路でも自由に作成することができる. そして, 次のステップであるシーケンサを理解するのに役に立つ. 本書は独学で実験ができる構成となっているので, 問題 で回路を理解した後, 実際のリレーなどを使用して実験を行えば, よりシーケンス制御の楽しさが味わえ, かつ実践力と応用力を身につけることができる. 学校などの実験や課題研究などでは, 実験装置は 人 台使用することが理想である. ぜひ実験装置を用いて, 問題や課題に挑戦してほしい. 2- リレーの基礎 2 2-2 論理回路 29 2-3 自己保持回路とインタロック回路 45 2-4 タイマを用いた回路 62 2-5 カウンタを用いた回路 8 2-6 センサを用いた回路 82 2-7 電動機の制御 9
2 リレーシーケンス 2- リレー (relay) は とも呼ばれ リレーシーケンスの回路を構成する主要機器となっている ここではリレーの原理や構造 そして 接点の端子番号などについて学習する リレーの原理と構造 図 2 はヒンジ形リレーの原理図である 図のように鉄心にコイルを巻き そのコイルに電流を流すと鉄心が電磁石になり 鉄片を吸引する この鉄片に電気的接点を設け 電気回路のスイッチ作用をもたせたものがリレーである リレーは図 2 2 のように コイル部と接点部 および機械的な可動部で構成されている 図 (a) はコイルに電流が流れていない場合で 図 (b) はコイルに電流を流した場合を示す 電流が流れると鉄心に磁力が発生 ( 励磁 ) し電磁石となり 可動部の鉄片が吸引され それと同時に接点部が切り換わる そして電流を止めると 鉄心の磁力がなくなり バネの力で可動部が復帰し接点がもとに戻る これがリレーの原理である N S 図 2 リレーの原理 a b 図 2 2 リレーの構造 2