PLCに出力機器を接続する方法

PLCシーケンス

PLC(プログラマブルロジックコントローラー)出力仕様について説明します。また、出力端子にランプやリレー、モーターなどの外部機器を接続する方法について詳しく説明しています。

PLCの出力仕様

 PLCのプログラムが実行された結果は、出力端子から外部に信号を送ることができます。PLCの出力端子には、ランプやリレー、モーターなどの制御機器を接続します。プログラムが命令することで、これらの機器を起動や停止させることができます。PLCの出力インターフェイスには、リレー接点出力タイプ、トランジスタ出力タイプ、トライアック出力タイプがあります。

 PLCの出力端子には、制御電源を接続します。制御電源をDCとした場合には、マイナスコモンで使うのか、プラスコモンで使うのかを考えなければなりません。尚、マイナスコモンタイプのものを「シンクタイプまたはNPNトランジスタ出力 」ともいい、プラスコモンタイプのことを「ソースタイプまたはPNPトランジスタ出力」ともいいます。

シンク・ソースアウトプット

 PLCで外部機器をON/OFF制御するには、制御電圧とスイッチングできる電流の大きさを考慮する必要があります。出力ユニットの許容電流を超える負荷を接続する場合は、リレーを介してその負荷を駆動する方法をとります。

PLC出力ユニット接続例

各種方式の出力信号を接続する方法

 PLCの出力ユニットに接続する機器の接続方法には、出力端子に直結している部分の回路のタイプによって数種類あります。よく使われるタイプとしては、リレー出力・トランジスタ出力・トライアック出力があります。

リレー出力(接点出力)の特徴

 機械的な接点によって、ON/OFFの信号を出力します。一般的に広く使われおり、直流負荷でも交流負荷でも接続することができます。いくつかのリレー接点や負荷を出力端子に接続するには、共通線(コモン)を設定することで、接続することができます。PLC出力ユニットにコモンが複数あるものは、1つのコモンに対して1つの電圧を設定します。

リレー出力

 LEDランプや小型のリレーなどの、それほど負荷が高くないものについては、リレー出力端子にそのまま接続して制御することが出来ます。しかし、モーターや大型のソレノイドバルブなど、負荷が高いものは、そのまま接続して制御することが出来ません。リレー出力には、スイッチングできる容量に限界があります。高めの負荷を接続する場合は、いったんリレーなどで受けてから、その負荷用に専用の回路を形成して接続するようにします。

 リレー出力の特徴としては、機械接点を使っているため、ON/OFFの速度は遅く(100msオーダー)、寿命が比較的短くなります。また、PLCに組み込まれているリレー本体は、超小型のものですので、一般的なリレーに比べて開閉の能力が小さく、あまり大きな電流を流すことができません(数アンペア程度)。

トランジスタ出力の特徴

 トランジスタにより直流負荷をON/OFFします。接断できる負荷の電圧と電流の範囲がトランジスタの定格によって制限されています。電圧はDC12~24Vが主流で、電流容量を満たしていれば、負荷を直接接続することも出来ます。流すことの出来る電流は、リレー出力タイプよりも小さく、数十mA程度です。流れる電流の大きさがトランジスタ容量を超える場合は、いったんリレーで受けてから、負荷を接続するようにします。

 トランジスタ出力にはシンクタイプとソースタイプがあります。シンクタイプの場合、プラス極性の信号を断続でき、ソースタイプの場合はマイナス極性の信号を断続できます。スイッチング速度はリレーよりも10~1000倍くらい高速です。直流負荷を高速(数msオーダー)でON/OFFすることができます。尚、サージに弱く、過渡電圧や電流を受けると破壊することがあります。

トライアック出力の特徴

 トライアックにより交流電流をON/OFFします。接断できる負荷の電圧と電流の範囲がトライアックの定格によって制限されています。電圧はAC100Vが主流で、電流容量を満たしていれば、負荷を直接接続することも出来ます。流すことの出来る電流は、リレー出力タイプよりも小さく、1A程度です。流れる電流の大きさがトライアック容量を超える場合は、いったんリレーで受けてから、負荷を接続するようにします。

 スイッチング速度はリレーよりも10~1000倍くらい高速です。直流負荷を高速(数msオーダー)でON/OFFすることができます。無接点出力のため、リレー出力に比べて寿命が長く、チャタリングが起きないのが特徴です。

 尚、トライアック出力には、最小開閉能力が設定されています。最小開閉能力とは、トライアックを正常に動作させるために負荷電流として流さなければならない「最小限の電流」のことです。最小開閉能力は、10mA程度ですので、普通に使う場合はあまり気にしなくても大丈夫ですが、超小容量負荷を接続する場合は、ブリーダ抵抗を接続して、流れる電流を補います。

小容量負荷の対策。ブリーダ抵抗

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