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PLC入門|ラダー図の基本と自己保持回路の読み方【三菱電機PLC】

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【PLC入門講座 第1回】三菱電機PLCで学ぶラダー図の基本|自己保持回路が読めるようになる第一歩

はじめに

製造業の現場では今、深刻なPLC技術者不足が課題になっています。設備の老朽化に伴う更新需要、DX推進による自動化ニーズの高まりに対して、ラダー図を読み書きできる人材の供給が追いついていません。 生成AIによる自動コーディングも、PLCのラダー言語に対応するのはもう少し先の話になりそうです。 一方で、電気系の基礎知識さえあれば、PLCとラダー図の考え方自体はそれほど難しいものではありません。

このシリーズでは、三菱電機のPLC(GX Works3)を題材に、ラダー図の基本を1つずつ解説していきます。第1回となる今回は、ラダー図を読む上で最初の壁となる 「自己保持回路」 を理解することをゴールにします。

対象読者:電気系の基礎知識はあるが、PLC・ラダー図は未経験という社会人の方


PLCとラダー図とは

PLC(Programmable Logic Controller)は、工場の設備やラインの動作を制御するための装置です。PLCが普及する以前、電気制御は主にリレー(電磁継電器)を組み合わせた「リレーシーケンス制御」で構成されていました。

ラダー図は、このリレーシーケンス回路の見た目を模したプログラム言語です。縦の2本の線(母線)の間に、はしご(ラダー)のように横方向の回路(ラダー図では「行」や「ライン」と呼ばれる)を並べて記述することから、この名前が付いています。

三菱電機のPLCは国内シェアが高く、企業によっては仕様として三菱電機製PLCを指定するケースもあるほど広く使われています。プログラム作成には専用ソフト「GX Works3」を使用します。


ラダー図の基本要素

ラダー図を構成する要素は、大きく分けて「接点」と「コイル」の2種類です。

記号 名称 意味
─┤ ├─ a接点(ノーマルオープン) 入力がONのとき通電する(リレーの「a接点」に相当)
─┤/├─ b接点(ノーマルクローズ) 入力がOFFのとき通電する
─( )─ コイル(出力) 左側が通電すればONになる出力

ここで最初につまずきやすいポイントがあります。ラダー図は「電気配線図」ではなく、「論理(ロジック)」を表現した図だということです。実際にPLC内部を電流が流れているわけではなく、「この条件が成立すればこの出力をONにする」という論理関係を、リレー回路に見立てて表現しているに過ぎません。この視点の転換ができると、その後の理解が一気に進みます。


実際にラダー図を読んでみる:自己保持回路

PLC入門で必ず出てくる回路が「自己保持回路」です。スタートボタンを離しても出力がONの状態を保ち続ける、という制御を実現します。

やりたいこと:スタートボタン(X0)を押すと出力(Y0)がONになり、ボタンを離してもONを維持する。ストップボタン(X1)を押すとOFFになる。

PLCの自己保持回路の説明図

ニーモニック(命令リスト)で書くと、以下のようになります。

LD  X0     ; X0(スタートボタン)を読み込む
OR  Y0     ; Y0自身の接点をORで並列に入れる(自己保持)
ANI X1     ; X1(ストップボタン)のb接点をAND
OUT Y0     ; 結果をY0に出力する

なぜY0の接点を並列に入れるのか

ここが自己保持回路の核心です。X0(スタートボタン)の接点だけでは、ボタンを離した瞬間にX0がOFFに戻り、Y0もOFFになってしまいます。

そこで、Y0自身のa接点をX0と並列に配置します。こうすることで、一度Y0がONになった後は、X0がOFFに戻ってもY0自身の接点を通じて回路が保たれ続けます。つまり「Y0がONの状態を、Y0自身が保持する」という自己参照的な構造になっているのが自己保持回路です。

この状態を解除するのがX1(ストップボタン)です。X1はb接点(ノーマルクローズ)として配置しているため、ストップボタンが押されるとこの行全体が非通電となり、Y0がOFFになります。


GX Works3で試してみる

GX Works3では、実機がなくても「GXシミュレータ」機能を使ってプログラムの動作を画面上で確認できます。X0・X1のスイッチをクリックしてON/OFFさせながら、Y0が保持される様子を実際に目で確認できるので、初めての方はまずシミュレータ上で試してみることをおすすめします。

(※GX Works3の入手方法・ライセンス形態は変更される場合があるため、三菱電機の公式サイトで最新情報をご確認ください)


まとめ

  • PLCのラダー図は「電気配線図」ではなく「論理」を表現したもの
  • 自己保持回路は、出力(Y0)自身の接点を並列に入れることで、入力が離れても状態を保持する仕組み
  • ストップ入力にはb接点を使い、回路全体を遮断することでOFFにする

自己保持回路が理解できると、その後のタイマー・カウンタ命令や、インターロック回路(誤動作防止の仕組み)の理解もスムーズになります。

次回予告:第2回では、タイマー命令・カウンタ命令を使った回路の作り方を解説します。


体系的に学びたい方へ

独学でつまずきやすいポイントを一冊で押さえたい方には、以下のような三菱電機PLC準拠の入門書もおすすめです。

でしまる 著『知識ゼロから楽しく学べる!PLCプログラミング入門(三菱電機GX Works2)』/演習・実習付きで手を動かしながら学べる構成

『必携 PLCを使ったシーケンス制御プログラム定石集』(日刊工業新聞社)/具体的な装置構造とプログラム例を多数掲載

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「7つの習慣」から学ぶ、経営者・エンジニアに必要な原則思考

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はじめに

会社を経営していると、日々の意思決定や人間関係、時間の使い方など、様々な課題に向き合うことになります。今回は、そうした課題に向き合う上で土台となる考え方を教えてくれる一冊、スティーブン・R・コヴィー著「7つの習慣」をご紹介します。

以前、改めてこの本を読み直す機会があり、その際にまとめた内容をベースにお伝えします。


「7つの習慣」とは?

著者のスティーブン・リチャーズ・コヴィー(1932-2012)が書いたこの本は、全世界で3,000万部、日本国内でも200万部を超えるベストセラーで、自己啓発書の代表格として知られています。1989年の初版以来、時代を超えて読み継がれている一冊です。

なぜ他の自己啓発本と違うのか

コヴィーは、アメリカ建国以来発行された約200年分の「成功」に関する文献を調査したと言われています。その結果見えてきたのが、以下のような違いです。

  • 第二次世界大戦以降(直近50年ほど)の自己啓発書:コミュニケーションスキルやモチベーションアップなど、即効性・短期的なテクニックに焦点を当てたものが中心
  • 第二次世界大戦以前の文献:小手先のテクニックではなく、根本的な人格を育てることに焦点を当てたものが中心

「7つの習慣」は後者の考え方を土台にしており、長期的・持続的に効果を発揮する原則を扱っている点が、他の自己啓発本との大きな違いだとされています。


7つの習慣の全体像

7つの習慣は、大きく3つのステップに分かれています。

ステップ習慣目的
Step1:私的成功①主体的でいよう/②最初に終わりを思い描こう/③最優先事項を優先しよう自分が成功する(自立)
Step2:公的成功④Win-Winを考えよう/⑤まず相手の理解に徹しよう/⑥シナジーを創発しようみんなで成功する(相互依存)
Step3:再新再生⑦刃を研ごうさらに自分を磨く

順番も重要で、まず自分自身が「自立」した状態(私的成功)を築いてから、他者との「相互依存」(公的成功)に進む、という構造になっています。「依存→自立→相互依存」というステップを踏むことで、単なる技術ではなく、人格そのものが育っていく、というのがこの本の考え方です。

各習慣のポイント


習慣①:主体的でいよう

私たちの周りには、自分の力で変えられることと、変えられないことがあります。前者を「影響の輪」、後者を含めた関心事全体を「関心の輪」と呼びます。

反応的な人は、天気や他人の言動、景気など、自分にはコントロールできない「関心の輪」の外側に意識とエネルギーを注いでしまいます。不満や愚痴は多くなりますが、状況は何も変わりません。それに対して主体的な人は、自分が実際に影響を及ぼせる「影響の輪」の中に力を注ぎます。すると、行動の結果が積み重なり、影響の輪そのものが少しずつ広がっていく、という好循環が生まれます。

経営でも同じことが言えます。市場環境や景気を嘆くのではなく、「自社が今できること」に集中し続けることが、結果的に会社の影響力を広げていくことにつながります。。


習慣②:最初に終わりを思い描こう

この習慣では、「3年後に行われる自分の葬儀で、誰にどんな言葉をかけられたいか」を想像するワークが紹介されています。配偶者にどんな夫・妻だったと言われたいか、子供にどんな親だったと言われたいか、会社の同僚や部下にどんな人だったと言われたいか——こうした問いに向き合うことで、自分の内面の奥深くにある「基本的な価値観」に触れることができるとされています。

何を「人生の中心」に置くか

人は無意識のうちに、何かを人生の中心に据えて生きています。しかし、何を中心に置くかによって、心の安定度は大きく変わってくるとされています。いくつか例を挙げます。

  • 仕事中心の人:仕事の成果や評価に自分の価値を重ね合わせてしまうため、プロジェクトが失敗したり、業績が振るわなかったりすると、自分自身の存在価値まで揺らいでしまいます。経営者やマネージャーほど陥りやすいパターンです。
  • 家族中心の人:家族の幸せを何より優先する一方で、家族の誰かが自分の思い通りにならない状況(子供の反抗期、家族間のトラブルなど)に直面すると、心の安定が大きく崩れてしまいます。家族への愛情自体は尊いものですが、それだけを拠り所にすると不安定になりやすいということです。
  • お金中心の人:経済的な安定を追い求めるあまり、いつの間にかお金そのものに縛られてしまいます。資産が増えても増えても安心できず、逆にお金を失うことへの恐怖が意思決定を歪めてしまうことがあります。
  • 自己中心の人:自分の利益や快適さを最優先にする生き方です。短期的には楽ですが、周囲からの信頼や協力を得にくくなり、長期的には孤立しやすい傾向があるとされています。受け取るばかりで与えることをしないため、人間関係や社会との接点が細くなっていきます。

このように、仕事・家族・お金・自己など、何か一つの対象に人生の中心を置くと、その対象の浮き沈みに応じて心が揺さぶられ続けることになります。これに対して、コヴィーが提案するのが「原則を中心に置く」という考え方です。公正、誠実、正直、貢献、成長といった、時代や状況が変わっても揺るがない普遍的な原則を中心に据えることで、何が起きても心が安定した状態を保てる、とされています。


習慣③:最優先事項を優先しよう

「緊急度」と「重要度」で仕事を4つの領域に分けたとき、多くの人は「緊急で重要なこと(第I領域)」の対応に追われる日々を送りがちです。締切のある仕事や突発的なトラブル対応などがこれにあたります。

しかし本当に大切なのは、「緊急ではないが重要なこと(第II領域)」——中長期の計画づくり、スキルアップ、人間関係の構築、体調管理など——に、あらかじめ時間を確保しておくことだとされています。この本では「木こりのジレンマ」という例え話が紹介されています。斧の切れ味が悪くなっているのに、「研いでいる暇なんてない」と言いながら鈍った斧で木を切り続ける木こりの姿は、まさに第II領域を後回しにしてしまう私たちの姿そのものです。

第II領域の仕事を先にスケジュールに組み込み、余った時間で第I領域に対応する——この順番を意識するだけで、次第に緊急対応に追われる場面自体が減っていくとされています。


習慣④:Win-Winを考えよう

人間関係や交渉ごとには、「自分が勝って相手が負ける(Win-Lose)」「自分が負けて相手が勝つ(Lose-Win)」「両者とも負ける(Lose-Lose)」など、様々なパターンがあります。この習慣では、双方が満足できる「Win-Win」の関係、あるいはそれが実現できないなら無理に取引しない「No Deal」を選ぶという考え方が紹介されています。

Win-Winを実現するための前提として、「自分か相手か」の二者択一ではなく、双方が納得できる「第3の案」が必ず存在すると信じることが出発点になります。また、それを支えるのが「勇気」と「思いやり」のバランス、そして、この世には皆に行き渡るだけの豊かさがあるという「豊かさマインド」だとされています。


習慣⑤:まず相手の理解に徹しよう

人は誰かの話を聞いているとき、無意識のうちに「評価する(同意か反対かを判断する)」「探る(自分の関心から質問する)」「助言する(自分の経験から助言する)」「解釈する(自分の価値観で相手の行動を説明する)」といった、自分本位の反応(自叙伝的反応)をしてしまいがちです。

これらはすべて、「相手を理解する」よりも先に「自分がどう思うか」を優先してしまっている状態です。そうではなく、相手の立場に立ち、相手の価値観の中に入り込んで理解しようとすることで、初めて信頼関係が生まれるとされています。話の途中で評論を始めてしまうと、相手が本当に伝えたかったことは、その先にあったかもしれません。


習慣⑥:シナジーを創発しよう

「全体は各部分の総和よりも大きくなる」というのが、この習慣の中心にある考え方です。①〜⑤の習慣(主体性、終わりを思い描く力、優先順位づけ、Win-Winの姿勢、相手への理解)を土台にできているチームでは、メンバー一人ひとりの能力を単純に足し合わせた以上の、異次元の成果が生まれるとされています。

そのためには、グループの全員が「古い脚本」——固定観念や過去のやり方——を手放し、新しい発想を一緒に作り上げていく姿勢が必要です。対立する意見があっても、それを排除するのではなく、そこから第3の創造的な案を生み出す機会と捉えることがポイントです。


習慣⑦:刃を研ごう

最後の習慣は、「肉体」「知性」「社会」「精神」という4つの側面から、自分自身を継続的にメンテナンスし続けることの重要性を説いています。

  • 肉体:ランニングや筋トレなど、体を動かす習慣
  • 知性:読書など、学び続ける習慣
  • 社会:新しい人間関係を築いたり、苦手な人ともコミュニケーションを取ったりする習慣
  • 精神:自然に触れる、自分自身と向き合う、価値観を確認するといった習慣

先ほどの「木こりのジレンマ」がここでも当てはまります。目の前の仕事に追われて自分を磨く時間を後回しにし続けると、いずれ「斧」そのものが鈍り、成果を出すこと自体が難しくなってしまいます。①〜⑥の習慣を長期的に実践し続けるためにも、この「刃を研ぐ」時間を意識的に確保することが欠かせません。


本を読むのが苦手な方には

文章量が多く、読み切るのが大変に感じる方もいるかもしれません。そうした場合は、YouTube等で内容を分かりやすく解説している動画から入るのも一つの方法です。まずは全体像をつかんでから、気になった章だけ本で深掘りする、という読み方もおすすめです。


まとめ

「7つの習慣」は、テクニックではなく人格そのものを育てることに焦点を当てた一冊です。経営やチームマネジメントに関わる中で、判断に迷ったときの拠り所になる考え方が詰まっています。気になった方は、ぜひ手に取ってみてください。

Amazonで見る(7つの習慣 完訳版)


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Arduinoで自動水やり機を作ってみた|観葉植物の水やりを自動化するDIYキット

Arduinoで自動水やり機を作ってみた|観葉植物の水やりを自動化するDIYキット

Arduinoと市販の自動水やりDIYキットを使って、観葉植物に自動で水をあげる装置を自作しました。必要な材料・配線・プログラムまで、初心者向けに手順を解説します。

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はじめに

出張や旅行で家を空けることが多いと、悩ましいのが観葉植物の水やりです。「気づいたら土がカラカラだった」という経験がある方も多いのではないでしょうか。

今回は、市販の自動水やりDIYキットとArduinoを組み合わせて、土の水分量をセンサーで検知し、乾いたら自動でポンプが作動する装置を作ってみました。電子工作が初めての方でも取り組める難易度なので、手順を追ってご紹介します。

製作時間の目安:2時間、難易度:★★☆☆☆、小学生高学年以上のお子様と一緒にも取り組めます。


必要な材料

今回使用したのは以下の部品です。すべてAmazonで購入できます。

部品 用途 購入リンク
自動水やり装置 DIYキット(静電容量式土壌水分センサー+小型ポンプ+リレー付属) 土壌の水分検知・水の吐出・ポンプのON/OFF制御 Amazonで見る
Arduino UNO 制御基板 Amazonで見る
ブザー(任意) 水やり時に音を鳴らす Amazonで見る
ジャンパーワイヤ・ブレッドボード 配線 Amazonで見る

全体でかかった費用は、すでにお持ちのArduinoや工具を除くと、キット代を中心に2,000円以下でした。 Arduinoをお持ちでない方は、こちらのような入門キットでの購入もおススメです。 ⇒ Arduino 入門キット

アイディア次第で色々な工作が楽しめますよ☆


装置の構想

水分センサーが鉢の水分量を検知し、一定の値以下になったらポンプが作動して水をあげる、というシンプルな仕組みです。

装置の構想図


ポンプ・センサーを配線する

まずはポンプとセンサーを配線します。

ポンプは比較的大きな電力を必要とするため、Arduinoから直接ではなく、リレーを介してON/OFFする構成にしています。

配線図

配線で特に注意したいのは、リレーモジュールの極性(+/-)です。モジュールに印字されているシルク表記を確認しながら接続しないと、正しく動作しないので気をつけてください。


制御プログラムを作る

土壌水分センサーの値を読み取り、しきい値を下回ったらポンプを作動させるプログラムです。

// アナログ入力ピン
const int analogPin = A0;

// デジタル出力ピン
const int digitalPin = 2;

// しきい値(ADCの半分)
const int threshold = 450;
int cnt = 0;

void setup() {
  pinMode(digitalPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // A0の値取得(0~1023)
  int sensorValue = analogRead(analogPin);

  // 出力判定
  bool outputState = false;
  if (sensorValue < threshold) {
    digitalWrite(digitalPin, HIGH);
    outputState = true;
    cnt = 0;

  } else {
    digitalWrite(digitalPin, LOW);
    outputState = false;
    cnt++;
  }

  // シリアル表示
  Serial.print(" , A0 = ");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.print(" , D2 = ");
  Serial.println(outputState ? "HIGH" : "LOW");
  Serial.print("cnt = ");
  Serial.print(cnt);

  delay(150);
}

プログラムのポイント

  • threshold(しきい値)の数値を変えることで、水をあげ始めるタイミングを調整できます。植物の種類や鉢のサイズに応じて、実際に値を確認しながら調整するのがおすすめです
  • センサーの値は、Arduinoの「シリアルモニタ」からリアルタイムで確認できます

プログラムを転送すると、しきい値(450)を下回ったタイミングでポンプがON/OFFするようになります。

実際に運用してみると、我が家の鉢のサイズ・土の種類ではしきい値400前後がちょうど良い頻度でした。設置直後の1週間ほどは、シリアルモニタで数値を確認しながら少しずつ調整することをおすすめします。


ブザーを追加する

水をあげているタイミングが分かるように、ブザーを追加しました。任意の工程です。

ブザーの配線


完成した装置

完成品1 完成品2 完成品3

設置してから数週間経ちますが、水切れで植物がしおれることがなくなりました。出張前にセットしておけば安心です。


まとめ

Arduinoと市販キットを組み合わせるだけで、比較的簡単に自動水やり機を自作できました。出張が多い方や、水やりを忘れがちな方には特におすすめです。

同じくArduinoを使った電子工作として、ペット用自動餌やりフィーダーの製作記事もあわせてご覧ください。


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