特徴
- 農業や住まいの自動化に!リレーやセンサで動きを作る
- PLC(Programmable Logic Controller)は、リレースイッチのON/OFFによって、装置A、装置B、デバイスCなどの電源やコントロール信号を入り切りできます。工業生産が盛んな時代には、工作機械や自動搬送機などの生産設備を制御するために盛んに使われてきました。
- このPLCを個人で使うには、2つの壁がありました。1つは装置が高価であること、もう1つは開発環境が高価であることです。今回、6,000円程度で購入できるラズベリーパイと外付け基板、無償のOpenPLCなるツールを利用することで、個人でもPLCが作れるようになりました。
- と言っても、従来の主たる用途であった生産設備に使うには、動作速度や信頼性などに不安があります。そこで、コンマ何秒といった速度を求めない農業や家の見守り、学校の課題研究などで活用できそうです。
- 開発言語はラダープログラムです。プログラムができなくても直感的に動作を学び、書くことができるようになります。自宅で個人で習得できるので、学生やビギナにお勧めです。
- ※本書は月刊誌Interface 2020年9月号～2021年5月号に掲載された記事を再編集したものです。
- 目次
- 「コンマ何秒で絶対動作せよ」という用途でなければ便利に使える
- はじめに ラズパイPLCで装置をコントロールのススメ
- プログラムの知識がない人も使えるPLCで水やりバルブを制御
- イントロダクション 農業や自宅作業場に向けて作った簡易PLC
- ラズパイPLC導入のきっかけ
- 製作したラズパイPLCのあらまし
- ドア/換気扇/水やりバルブ/冷蔵庫/照明/ヒータを自在制御
- 第1章 PLCで広がる世界
- PLCをお勧めする理由
- ラダー言語をお勧めする理由
- 使いどころ1…鉄道模型の自律走行
- 使いどころ2…自動ドアの開閉制御
- 使いどころ3…野菜工場の環境制御
- PLC応用のためのヒント
- Appendix1 PLCの歴史
- PLCの歴史
- コラム 本気使いの人向け…市販PLC一覧
- Appendix2 CPUが無い時代はリレーで自動機械を制御していた
- 第1部 開発環境を整える
- インストールから応用製作まで
- 第2章 本書の構成
- 各章のあらまし
- 用意するもの
- コラム PLCの標準言語「ラダープログラム」とは
- ラダープログラムを書くための準備
- 第3章 開発環境OpenPLC Editorをパソコンにインストール
- PCとラズパイに開発環境を整える
- パソコンへのインストール
- 初期設定
- リレーによる1ビット記憶回路を例に
- 第4章 初めてのラダープログラム
- リレーに付ける番号と名前
- ラダープログラムで用いる記号
- リレーコイルの種類と働き
- OpenPLC Editorにラダープログラムを入力
- コラム1 PLCにおけるラダープログラムの実行手順
- コラム2 ラズパイからモータや電磁弁を動かすためのキーデバイス「リレー」
- リレーやスイッチの挙動を追える
- 第5章 デバッグ機能でプログラムの動作を確認
- デバッグ1…プログラムのモニタ機能
- デバッグ2…変数モニタ機能
- プログラムをラズベリーパイで動かす
- 第6章 実行環境OpenPLC Runtimeをラズパイにインストール
- ラズパイにOSやOpenPLC Runtimeをインストール
- OpenPLCサーバの動作確認
- ラズパイのWi-Fiルータ化
- ラズパイにアクセスして設定を変更する
- 1ビット記憶保持プログラムをラズパイに転送する
- コラム 流体用電磁弁
- 第2部 ラズパイPLCを実践仕様に育てる
- 2個のスイッチと3個のLEDをつないで練習開始
- 第7章 ステップ1…初めてのI/O
- 軽く動かしてみる
- 初めてのI/Oの基礎1…レジスタ
- 初めてのI/Oの基礎2…ファンクション
- 初めてのI/Oの基礎3…扱うデータの種類
- 初めてのI/O
- AND/OR回路から数値演算やタイマ時間設定まで
- 第8章 ステップ2…多彩な動きを作るためのロジック回路
- 組み合わせ回路
- 順序回路
- 数値演算
- ラズベリーパイからリレーを駆動しAC100VをON/OFFするために
- 第9章 ステップ3…DC24VアイソレートI/O基板を作る
- DC24Vにした理由
- DC24VアイソレートI/O基板の回路
- 基板を製作する
- 給電用の配電基板の製作
- 液体バルブと流量センサを使って一定量の水を供給する
- 第10章 ステップ4…AC100VのON/OFFにトライ
- 実験で使うもの
- 定量吐出システムの全体像
- 実験用のラダープログラム
- 3W/1WパワーLED 4個の明るさをボリュームで制御
- 第11章 ステップ5…Arduinoを接続しI/O端子を増やす
- リモートI/O基板として利用するArduino Unoのセットアップ
- Arduino Unoに接続する3チャネルアナログ入力基板
- ビットシフト機能をもつラダープログラムを作る
- パワーLEDの輝度を制御する配電基板の製作
- Appendix3 電力のON/OFFに欠かせないリレー
- 定番リレーあれこれ
- リレーをドライブする回路
- リレーを使う場合に注意すべきこと
- 使い方のコツ
- 第3部 応用のための技術
- 自動散水システムの製作
- 第12章 アナログセンサ値を読み取りバルブを制御
- センサ値の読み取り
- 自動散水システムの構築
- 温度センサ値に応じてリレーをON/OFFする
- 第13章 オフセット校正とチャタリング防止
- 準備
- PLC指示値を0℃オフセット校正する
- PLCで得られた温度の確認
- 温度センサ値に応じてリレーをON/OFFするプログラム
- ロボットハンドの操作をイメージ
- 第14章 物をつかむ/放す/元の位置に戻るといった順次動作を作る
- どんな制御をするのか
- 本章で作る動作
- プログラム
- ラダープログラムのシミュレーション結果
- 扇風機/冷蔵庫/照明/カーテンのコントロール
- 第15章 リレーでAC100Vを制御する「家電コントローラ」
- ハードウェア
- ソフトウェア
- パソコンからPLCをコントロールする
- Appendix4 PLCを音声で制御するスマートスピーカ作り 岩貞 智
- オープンソースの音声認識エンジンJulius
- しゃべる機能Open JTalkのインストール
- メインプログラムの作成
- Appendix5 電動カーテンレールの作り方
- コラム フォトカプラの役割
- アナログ入力が6、アナログ出力が3、2値入力が5、2値出力が4チャネル増える!
- 第16章 ArduinoアナログI/O基板の使い方
- 基板の概要
- 組み立ての注意点
- 動作確認
- 使い方
- コラム ラズパイPLCは市販品よりも反応が遅い
- モータの逆起電力やオーバラン対策
- 第17章 リミットスイッチと回生ブレーキを搭載した自動ドアを作る
- 準備…アナログI/O 付きコンテナを作る
- モータドライバの製作
- モータの動作テスト
- 1/8スケール自動ドアを作る
- 製作したハードウェアの動作確認
- 自動ドアの動きを作る
- ひとまず動くからキチンと動くへレベルアップ
- 第18章 人感センサを付けて本格化した自動ドアの安心安全を追求する
- 人体の検知方法
- 測距センサを使いこなす
- コラム1 ラダープログラムでは変数の型はゆるいほうがよい
- ハードウェア
- 測距センサ付き自動ドアのプログラム
- コラム2 異常処理の方がメインプログラムより長いことも
- コラム3 リレーを保持する2つの回路
- コラム4 保持回路でエラーを引っ掛ける
- より本格的な装置へのセンス磨き
- 第19章 鉄道模型で磨くモータの加速/減速テクニック
- ハードウェア
- 筆者提供プログラムで動作チェック
- ソフトウェア
- コラム 図8のブロック(3)～(5)の動作イメージ
- ここまで出来ればあとは実践で腕を磨こう
- 第20章 鉄道模型を例に…リレーとセンサで装置の動きを作る
- ハードウェア
- ソフトウェア
- コラム いまどきのPLC制御
仕様
- 例題：1ビットを記憶保持する回路
よくあるご質問（FAQ）
掲載カタログ情報
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