設計者が抑えるべきリレーシーケンス制御の基礎と使い所｜シーケンス制御ハード設計基礎

この章では、シーケンス制御の基礎となるリレーシーケンス制御について学びます。

シーケンス制御を学ぶ上で、リレーシーケンス制御を理解しないと先に進むことはできません。

設計者としてリレーシーケンス制御の基礎と使い所は抑えておきましょう。

リレーシーケンス制御とはリレーなどの物理接点を用いたシーケンス制御のこと

リレーシーケンス制御とは、リレーやスイッチなど物理的な接点で構成されるシーケンス制御のことです。

上記のサンプル回路は、押しボタンPB1を押すとモーターが運転し、PB2を押すと停止する構成になっています。

回路が複雑になるほど、リレーシーケンス制御回路とPLCを組み合わせて設計されることがほとんどです。

リレーシーケンス制御で使用される回路記号一覧

以下の表は、リレーシーケンス制御回路で頻出する回路記号です。

サンプル回路をもとに解説していくため、下記の回路記号が意味する内容は最低限覚えましょう。

名称	回路記号
リレーコイル
リレーa接点
リレーb接点
タイマーリレーコイル
オンディレイタイマーリレーa接点
オンディレイタイマーリレーb接点
押しボタンa接点
押しボタンb接点
非常停止ボタンb接点
リミットスイッチa接点
リミットスイッチb接点
表示灯ランプ (**部は色を示す)
ソレノイドバルブ
フレームアース
グラウンドアース
サーキットプロテクタ (**部は定格遮断容量を示す)
漏電遮断器 (**部は左から順に、定格遮断容量、アンペアフレーム、定格感度を示す)
ブレーカー (**部は左から順に、定格遮断容量、アンペアフレームを示す)
電磁接触器
サーマルリレー (**部は整定電流を示す)
モーター(電動機)

リレーシーケンス制御は『AND回路』『OR回路』『自己保持回路』の3つが基本回路

リレーシーケンス制御の基本回路は、

の3つです。

シーケンス制御というのはこの3つの組み合わせで構成されています。

どんな複雑な回路でも、この3つを理解していれば、誰でも読み解くことが可能です。

AND回路

AND回路とは、すべての条件が満たされたとき出力する回路のことです。

リレーRY	a接点RYA	a接点RYB	a接点RYC
OFF	OFF	OFF	OFF
OFF	ON	OFF	OFF
OFF	OFF	ON	OFF
OFF	ON	ON	OFF
OFF	OFF	OFF	ON
OFF	ON	OFF	ON
OFF	OFF	ON	ON
ON	ON	ON	ON

サンプル回路の場合、リレーのa接点『RYA』『RYB』『RYC』の3つが同時にオンする場合のみ、リレーRYのコイルもオンします。

『RYAがオン』かつ『RYBがオン』かつ『RYCがオン』のとき『リレーRYがオン』する。

と言い換えれば、AND回路は理解しやすいと思います。

OR回路

OR回路とは、いずれか1つの条件が満たされたとき出力する回路です。

リレーRY	a接点RYA	a接点RYB	a接点RYC
OFF	OFF	OFF	OFF
ON	ON	OFF	OFF
ON	OFF	ON	OFF
ON	ON	ON	OFF
ON	OFF	OFF	ON
ON	ON	OFF	ON
ON	OFF	ON	ON
ON	ON	ON	ON

サンプル回路の場合、リレーのa接点『RYA』『RYB』『RYC』のいずれか1つがオンすると、リレーRYのコイルもオンします。

『RYAがオン』または『RYBがオン』または『RYCがオン』のとき『リレーRYがオン』する。

と言い換えれば、OR回路は理解しやすいと思います。

自己保持回路

シーケンス制御で必ず覚えなければならない基本回路のひとつが『自己保持回路』です。

自分のオン状態を自分自身で保持するという意味で、状態保持のために利用されます。

どんな回路なのか、どのように動作するのかを知るため、サンプル回路を見てみましょう。

サンプル回路の流れは下記のとおりです。

ちょっと動作が複雑かもしれませんが、シーケンス制御において頻出する回路なので、絶対に理解をしてください。

リレーシーケンス制御のメリット・デメリット

便利なPLCがあるにも関わらず、未だにリレーシーケンス制御は使われています。

リレーシーケンス制御のメリットは次の3つです。

対して、デメリットは次の2つです。

メリット①小規模な回路ならリレーシーケンス制御のほうがコストが低い

小規模な回路であれば、PLCを使うよりもリレーシーケンス制御で完結すると安くすみます。

サンプルで使用した上記の回路を、三菱製のPLCだけで実現しようとすれば、

が必要となり、15万円ほどのお金が必要です。

対してリレーシーケンス制御で構成するなら、数千円で済むので圧倒的に安いですよね。

シーケンス制御設計では、何にでもPLCを使うのではなく、コストとの兼ね合いを考えて手段を選ぶ必要があります。

メリット②PLCが扱えない高電圧、大電流を制御できる

リレーシーケンス制御の強みとして、複数の電圧や高電圧、大電流を制御できる点が挙げられます。

サンプルの三相AC200V回路は、PLCの出力で扱える電圧および電流ではありません。

接点容量の大きい電磁接触器(MS)を用いることで、高電圧、大電流を扱えます。

電磁接触器(MS)は低圧・少電流で操作できるため、PLCの出力で制御することが可能です。

PLCの得意な部分とリレーシーケンスの得意な部分を組み合わせることで、様々な機器を自由に制御できるようになります。

メリット③回路を物理的に遮断できるため安全性が高い

リレーシーケンス制御は、物理的に回路を遮断できるため、安全を司る回路でよく利用されます。

サンプルの回路に、非常停止ボタンEMG-Sと非常停止入力を監視するリレーRYEを追加しました。

リレーRYEの接点は、リレーRYと電磁開閉器MSの電源遮断用に使用します。

万が一、リレーRYが故障して導通常時ONの状態になっても、非常停止ボタンを押せば運転を停止できるからです。

PLCのプログラムで同じような回路を組んでも、電磁開閉器MS用の出力接点1つ故障するだけで運転を止められなくなります。

このように、安全を優先する回路はリレーシーケンス制御で構成するのが一般的です。

デメリット①規模が大きくなると冗長な回路になりやすい

リレーシーケンス制御のデメリットは、規模が大きいほど回路が冗長になりやすい点です。

サンプル回路のリレーRYAとRYBの右下に記載されている『2a』とは、a接点を2つ持つリレーという意味です。

リレーRY1、RY2、RY3の制御のために、わざわざリレーRYAとRYBを用意しているところは無駄に感じますよね。

物理的なリレーは接点数に上限があるため、上限を超えて接点を使いたい場合は、リレーを並列に追加するしかありません。

リレーを追加した分だけ、回路は冗長になるし、コストもかさみます。

対してPLCのプログラムは簡単です。接点を無限に増やせるため、以下のような極端な回路も作れます。

回路の規模が大きくなるほど、接点の使い回し頻度が増えるため、PLCを使うほうがメリットが大きくなります。

デメリット②故障時のトラブルシューティングが難しい

リレーシーケンス制御は、故障時のトラブルシューティングにいくつものスキルが必要です。

といった、複数の知識を組み合わせて不具合箇所を調査します。

リレーの状態を一つひとつ確認しながら図面と照らし合わせていくため、時間もかかることがほとんどです。

そういった意味で、リレーシーケンス制御はメンテナンス性が低いと言われています。

PLCの場合、

ため、メンテナンス性の高さが特徴です。

小規模な回路ならまだしも、規模が大きくなるほど、メンテナンスの面でPLCに軍配が上がります。

リレーシーケンス制御はPLCシーケンス制御を学ぶための基礎

シーケンス制御には、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)を使った、PLCシーケンス制御もあります。

シーケンス制御といえばPLCのプログラミングから勉強しないといけない、と思っている人も多いようですが間違いです。

PLCはもともとリレーシーケンス制御をソフトウェア上で実現するために開発されたもの。

リレーシーケンス制御の知識無くして、PLCシーケンス制御の設計はできません。

シーケンス制御を始めるなら、まずはリレーシーケンス制御から学習を始めましょう。