今日も電気と戯れてますか？？笑
どもっ！かなとです。
本日は、実際の仕事であったお話です。
私、プロフィールにも書いていますが
電気系エンジニアであると共に
制御系のエンジニアでもある訳です。
産業機器を動かすため
PLC (Programmable Logic Controller)を使用して
ラダーシーケンスをカタカタ…
入出力、通信配線をガチャガチャ… やっております。
何だかんだ、ソフトとハードの両方を
“浅く広く” やってきたおかげで
仕様決め等の場面では、色々と経験を踏まえたアイデアを
自分から伝える事が出来る様になりました！
これも、PLCを極めてきた人間の特権かしら？
と手前味噌ながら思うのですが
先日、会社の同僚が電気配線で悩んでいたので
話を聞いてみると
“んっ？意外とこういう知識って皆んな知らないのか？”
と、ふと感じたので
皆さんの役に立てばと思い、記しておきます。
かなとって、器用貧乏なんだな！？
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PLCを学びたい！！
本読んでても全然理解できんー！！
お待たせしました。もう大丈夫です！
かなとがやって来ましたよ。
PLC (Programmable Logic Controller) の概要
その使い方を初学者でも分かりやすく解説！
出力ユニット
さて、本題ですが
皆さん、PLCで 出力ユニットを使用する場合に
その出力信号で一体何をしようとしていますか？？
- ハードリレーをON/OFFしたり
- 状態表示用のLEDをON/OFFしたり
他にも、用途は色々とありますよね？
要は
何か機器を操作する場合に使う…
というのが一般的です。
ではここで問題です！
- この出力された信号、電気的にはどんな信号か分かりますか？
…ハイ、ですよね。。
実際のところ分からないですよね？ 笑
そう、これ私の同僚もそんな感じで
“ちょっと、何言ってんだか分かんないっス”
状態だった様ですが
ご安心ください！
私がシッカリと解説しますよ！！
トランジスタ出力
ここでは、トランジスタ出力について
解説していきますよ！
せっかくLEDを繋いで光らせようと思っても
“あれっ！？何で光らないの？？”
という疑問が
これでキレイサッパリ無くなると思います！！
1. トランジスタを使った出力とは？
そう言えば根本的な疑問ですが
皆さん “トランジスタ” って分かります？ 私は相馬トランジスタは大好きですが…。。
…じゃなく、半導体の方の話ですね。
※トランジスタの仕組み、用途に関しては、以下の記事で説明していますよ！！
【簡単な概念】としては、以下参照くださいね。
トランジスタの B（ベース） に電流を流すと
C（コレクタ）ー E（エミッタ）間に電流が流れる！
よって、ベース電流の供給ON/OFFにて、コレクタ・エミッタのON/OFFを制御する…
と言うのが、簡単なトランジスタのスイッチ制御の概念です。
- 青→：ベースに流した電流
- 赤→：スイッチ効果で24V→コレクタ・エミッタを通じて0V側へ流れる電流
図は、上の概念をNPN型のトランジスタに当てはめたものです。
この話をすると、NPN型、PNP型…という概念も
説明しないといけませんが
安心してください！
この内容に関しては、以下の記事で解説しています！！
併せてチェックしてみてくださいね。↓↓↓↓
今、この段階では
トランジスタはON/OFFを制御するスイッチなんだ
という概念を覚えておいてください！！
トランジスタ自体は
アナログ/デジタル両回路で大活躍の素子ですが
PLCの出力部で使用される トランジスタの役割としては
ほぼ、100%が上で解説したスイッチ用途です。
2. ユニットへの配線方法
さて、トランジスタ出力で制御したい機器を接続する場合
- 機器はどのように接続し
- どの様に電気が供給されているのか？
が非常に気になる部分かと思います。
ここで、先ほどちらっと出場してきた
NPN、PNPという2タイプのトランジスタが登場します！！
何とも厄介ですねー。。
ちなみに、それぞれのトランジスタを用いた出力ユニットは
以下の様に呼ばれています。
- NPN：シンクタイプ
- PNP：ソースタイプ
これは、さすがに言葉だけでは
イメージ付かないと思いますので
下のイラストを用いて解説してみましょう！
左側 NPN：シンクタイプ出力 / 右側 PNP：ソースタイプ出力
電源 ～ ユニット ～ 機器配線を記載しています。
さて、何かに気付きませんか？？？
…そう！
負荷に接続されている電源電圧が真逆なんです！！
言い換えると
負荷は 電源の24Vか、0Vかのどちらかを接続している。。
という事で、実際の接続に関しては
以下の通りになっています！
- NPN：シンクタイプ → 負荷に24Vを接続
- PNP：ソースタイプ → 負荷に 0Vを接続
この時、各接続に対する
実際の電流の流れを考えてみると
NPNタイプの方は、負荷から ユニット出力端子へ電流が流れ込み
COM端子から 0Vへ対して流れ着いていますね？
逆に、PNPタイプの方は、電源24VからCOM端子へ電流が流れ込み
ユニット出力端子から 負荷へ電流を流し出していますね？
そう、電流の供給方向が真逆なんです！！
NPNは、端子に対して電流が流れ込んでくるため、“シンク（Sink）”と呼ばれ
PNPは、端子から電流を供給する 様子から“ソース（Source）”と呼ばれているのです。
この概念さえ覚えておけば
実際に使用しているトランジスタ出力ユニットと
機器、電源の接続で
悩むことはほぼ無くなることでしょう！！
私の同僚も
PNPタイプの出力端子に
24Vから配線されているLEDを直接接続し
“うぅ~ん、動かないんだよね…” と嘆いていました。
とにかく
電流の向きと電源の極性の関係をしっかりと抑えておきましょうね！！
接点（リレー）出力
ここでは、接点出力について解説していきますよ！
“え、何のために存在しているんでしょう？”
という疑問が解決するかもですよ？？
1. そもそも接点出力とは？
まず、リレー単体を考えてみましょう！
リレーって、何のために存在しているんでしょうかね？？
…スイッチとして目的の回路をON/OFFするため？
ハイ、正解です！！
リレーを動作させるためには
1次側のコイルに電気を供給する/しないをコントロールする事で
2次側のスイッチ接点をON/OFFさせている訳です。
スイッチ側の接点2点は、例えコイルがONしようと
電気的には何も変化しません。導通しているか/していないかだけ…それだけです。
接点出力ユニットは、このスイッチ接点の2点を
- 出力端子
- COM端子
として外部に引き出してきているだけです。
なので、結論から言うと
このユニットは、無電圧接点として使用する事が出来る！ということです。
これは使用しやすいメリットが非常に多く
- 電源タイプはAC/DC どちらでも使用可能！
- 別の機器との接続が容易
といった特徴が挙げられます。
1次側コイルの駆動自体は
マイコン、PLCの出力信号でも十分駆動可能です！
それと対照的に
2次側の接点には
1次側よりも大きな電流を流すことが可能なので
小さな労力で、大きな対価を得たい場合に有効に働くわけです！
2. ユニットへの配線方法
出力端子に対しては
必ず制御したい機器を接続します。これは絶対に守りましょう！
COM端子は、電源の片側
・DC電源なら、プラスかマイナスのどちらか
・AC電源なら、LかNのどちらか
を接続し
もう片方を負荷(機器) に接続してしまえば
はい、これで完成です！
接点出力に関しては
難しい考え方をしなくても
上記をちゃんと抑えてさえいれば問題ないです！！
最後に
主だった出力形式を紹介してきましたが
自分が使用したいユニットと、実際に購入したユニットのタイプが違っていた…
何てこと、ザラにあります…。。 いや、ちゃんと確認はしないとダメですよ？
ただ、三菱のユニット
型番多くて紛らわしいですよね。。
ご購入の際は、しっかり型番と仕様を確認しましょうね？
そして、仮に間違ったとしても
仕様的に使って問題ないようでしたら
思い切って開き直って
そのまま使ってしまうのもアリです！
その場合は
電流許容とか付加回路の有無とか
相談いただければ、しっかりとアドバイスできますので
ご一報くださいませ！！
では、皆さんも Enjoy your electric life !!
【今日の一言】 PLCのユニットって、沢山ありすぎて意味不明…涙
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PLCを学びたい！！
本読んでても全然理解できんー！！
お待たせしました。もう大丈夫です！
かなとがやって来ましたよ。
PLC (Programmable Logic Controller) の概要
その使い方を初学者でも分かりやすく解説！
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