シーケンス図(リレー回路図)の読み方

リレーシーケンス

 シーケンス図の読み方について、やさしく解説しています。シーケンス図は配電盤などの電気設備と関連機器や、制御盤と機械設備の動作や機能を電気的に接続して「電気用図記号」を使って表した図面です。シーケンス図のことを「シーケンスダイヤグラム」または「展開接続図」といます。

リレー回路を表現する方法

 リレーシーケンス回路とは、制御に使用される理論素子として、機械的接点を持った電磁リレー(有接点リレー)により構成されるシーケンス回路をいいます。まずは、リレー回路を表現する方法を紹介します。

実体配線図

 次の図は、ランプ点滅回路の実際の配線図です。図というより絵といったほうが、適切かもわかりません。このように、実際の配線図は説明するには解りやすくて良いのですが、少し複雑な回路を表すには非常に手数がかかります。

実際の配線図
実際の配線図

 そこで、一般の電気機器回路にも用いられるように実物を模写し、できるだけ実物に近い形で回路の接続及び回路に用いられる機器を表すようにしたものが実体配線図です。次の図は、実際の配線図を実体配線図に書き直したものです。電磁リレーの電磁コイルと3個の接点との機械的関連を具体的に表しています。これらのコイルや接点は、制御回路内において押しボタンスイッチ回路と、各ランプ回路とにそれぞれ異なった回路に挿入されています。

実体配線図
実体配線図

 実体配線図は機器の構造、配線などが正確に記載されているので、実際に装置を製作したり、保守点検に際しては便利ですが、系統の動作原理や動作順序などが多少わかりにくくなる欠点があります。

シーケンス図

 シーケンス図とは、電気設備の装置、配電盤及びこれらに関連する機器、器具の動作・機能を中心に展開して示した図で、シーケンスダイヤグラムまたは展開接続図ともいいます。シーケンス図は、多くの回路をその動作の順序にしたがって配列し、動作の内容を理解しやすくした接続図といえます。

 次の図は、実体配線図をシーケンス図に直したものです。回路動作を説明することが目的であるシーケンス図では、電磁リレーを電磁コイルXと3個の接点X一a1、X一a2、X一a3とに分離するなど機械的な関連を無視して、省略しています。

シーケンス図
シーケンス図

フローチャート(ブロックシーケンス)

 シーケンス制御系の装置は、数々の機器が組み合わされて複雑な回路を構成している場合が多いです。そこで各構成機器の動作順序を詳細に書くと、かえって全体が理解しにくくなるような場合には、全体の関連動作を順序立てて、箱形(長方形)の図記号と矢印で表します。このように、ブロックで簡単に示すことを目的としたものフローチャートもしくはブロックシーケンスといいます。次の図はランプを点滅させる場合の各構成器具の動作順序をフローチャートに示したものです。

ランプを点滅するフローチャート
フローチャート

タイムチャート

 シーケンス制御系において、その動作順序の時間的な変化をわかりやすく示した図をタイムチャートといいます。図はランプ点灯回路の点灯及び消灯のタイムチャートを示したものです。タイムチャートでは縦軸に制御機器を制御の順序に並べて書き、横軸にそれらの時間的な変化を線で示すようにします。

タイムチャート
タイムチャート

シーケンス回路図の記号について

 シーケンス図は動作の順序に従って、動作の内容をわかりやすくした接続図です。その動作の内容が誰でもわかるように「電気用図記号」や「品目記号」、「制御器具番号」などの共通の図記号を使って表しています。

 制御盤に取り付けられている各種制御機器を図面化するとき、記号や番号で表現して簡素化を図っています。これらの記号や番号は、メーカーごとに異なったりすると混乱するので、統一して決めておかなければなりません。そのため、JIS(日本工業規格)やIEC(国際電気標準会議)などで統一が図られています。

電気用図記号

 電気用図記号は、通称「シンボル」ともいい、機器の機構関係を省略し、電気回路の一部の要素を簡素化して、その動作状態がすぐに理解できるようにしたものです。一般にシーケンス図は「シンボル」を用いて表します。

 シーケンス図は電気用図記号を基本とし、付記として日本電機工業会規格で定められた「品目記号」や「制御器具番号」で表します。

電気用図記号の例

電気用図記号
電気用図記号の例

品目記号

 シーケンス図中で使用される電気機器などの名称を、いちいち日本語や英語で書くと図面が煩雑になります。そのため、電気機器などの名称を略号化した品目記号として、シーケンス図に付記する方法がとられています。例えば「押しボタンスイッチ」を表すのに、シーケンス図中に「押しボタンスイッチ」と書くと非常に煩わしいので、簡単に表すために「BS」と書きます。

品目記号の例

  • MCCB:配線用遮断器【Molded-Case Circuit Breakers】
  • MC:電磁接触器【Magnetic Contactor】
  • THR:サーマルリレー【Thermal Relays】
  • PL:パイロットランプ【Pilot Lamps】
  • BS:ボタンスイッチ【Button Switches】

制御器具番号

 制御器具番号は、制御機器に割り当てられた1から99までの固有の番号です。固有番号でその制御機器の種類がわかるようにしています。例えば 52 は「交流しゃ断器」を表します。また、機器の種類や性質を示すためにアルファベットをもとにした、補助記号を付記します。

制御器具番号の例

  • 51:交流過電流継電器、または地絡過電流継電器
  • 52:交流遮断器、または接触器
  • 63:圧力スイッチ、または継電器
  • 69:流量スイッチ、または継電器
  • 88:補機用遮断器・スイッチ・接触器、または継電器

補助記号の例

  • F:周波数【Frequency】
  • F:ファン【Fan】
  • F:フリッカ【Flasher】
  • T:変圧器【Transformer】
  • T:温度【Temperature】
  • T:限時【Time-lag】
  • T:遅延【Time-delay】

 同じアルファベットでも意味が異なる場合があります。

シーケンス図の読みかたの基本

シーケンス図は、実際の配線とは異なった書き方をしています。そのためルールがわからないと、非常にわかりにくに図面になっています。まずは、シーケンス図の決まり事から理解をしましょう。

  • 制御用の電源線は、図の上下に横線で示すか、図の左右に縦線で表します。
  • 制御機器を接続する接続線は、電源線と垂直に表します。
  • 接続線は動作の順序とおりに、左から右 または 上から下の順に並んでいます。
  • 制御機器は休止状態で自然な状態で表しています。
  • 電源はすべて切り離した状態で表しています。
  • 1つの制御機器を離れ離れで表現するときは、文字記号で関連を明らかにします。

シーケンス図の例

 次のシーケンス図は、BS(押しボタンスイッチ)、R(リレー)、RL(レッドランプ)、GL(グリーンランプ)で構成された回路です。この回路がどのように動作するのか、順を追って見ていきましょう。

シーケンス基本
シーケンス図の例
  • 制御用の電源線は、図の上下
  • 制御機器を接続する接続線は上下
  • 電源は入っていない
  • BSは押されていない(自然な状態)
  • RやBSは付記を示している

以上のルールに従ってシーケンス図を読んでみます。

 電源を入れた時

電源投入時
シーケンス図の例
  1. BS(押しボタンスイッチ)以下は電気が流れないのでR(リレー)は動作しません。
  2. Rは動作しないので、Ra(リレー接点)は開いたままで、RL(レッドランプ)に電流が流れず、消灯のまま。
  3. Rは動作しないので、Rb(リレー接点)は閉じたままで、GL(グリーンランプ)に電流が流れ、点灯します。

 BS(押しボタンスイッチ)を押した時

ボタンを押した状態
シーケンス図の例
  1. BSの接点を通り、Rのコイルに電流が流れRが動作します。
  2. Rの動作により、Raは閉じ、RLに電流が流れ、点灯します。
  3. Rの動作により、Rbは開き、GLに電流が流れず、消灯します 。

シーケンス図の読みかたの実践

 シーケンス図は本来制御動作を表現したものですが、それと同時に機器間の接続状況まで明示したい要求が出てきたため、シーケンスの描き方もその目的に応じてEWD方式(Elementary Wiring Diagram)とCWD方式(Control Wiring Diagram)の2つがあります。また、2つの方式の利点を取り入れたECWD方式というものあります。

シーケンス図の EWD方式

 制御動作を理解しやすいように各機器の機構的、配置的関係を無視して自動制御関係の動作順序に従って上から下へ、または、左から右へと順にシーケンス図を記載したものです。利点としては、機器の位置関係を無視できるので作図が簡単であり、読む場合には動作順序説明が一見して容易に分かります。

シーケンス図の EWD方式
シーケンス図の EWD方式

シーケンス図のCWD方式

 各機器の取付場所とその間をケーブルで接続するとき、その配線を主体としてどのようにケーブルをまとめるか、また、端子配列はどのようにするかを表示した図面です。利点として盤と盤のケーブルまたは外部配線本数のとりまとめが把握しやすく、制御機器または器具の取付場所が明らかになります。また、外部配線の接続チェックが結線図が無くても用意に行えます。欠点としては、複雑なインターロックがあり、制御盤が数カ所に分散する場合には、接続線をたどるのに手間がかかり制御動作を理解しにくい場合があります。

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