PLC(ピーエルシー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

PLC（ピーエルシー）は、Programmable Logic Controllerの略称で、主に産業分野における機械や設備の自動制御を行うための専用コンピュータである。工場や生産ライン、社会インフラなど、さまざまな現場で自動化の根幹を担っている。

従来の自動制御は、電気的なリレーを多数組み合わせたリレー回路が主流だったが、これは一度配線すると変更が難しく、システムの複雑化に伴い配線も膨大になるという課題があった。PLCは、このリレー回路の論理をソフトウェアでプログラミングできるようにしたもので、複雑な制御を柔軟かつ効率的に実現するために開発された。システムエンジニアを目指す上で、直接PLCのプログラミングに携わる機会は少ないかもしれないが、IoTやスマートファクトリー化が進む現代において、現場のデータ収集や機器制御の要となるPLCの基本的な知識は、上層のITシステムとの連携を理解する上で非常に重要となる。

PLCは、その機能からいくつかの主要なユニットで構成される。中核となるのはCPUユニットであり、これはPLC全体の制御プログラムを実行し、論理演算やデータ処理を行う。次に重要なのが入出力（I/O）ユニットである。入力ユニットは、センサーからのON/OFF信号（スイッチの状態、物体検知など）やアナログ信号（温度、圧力など）を取り込み、CPUに渡す役割を持つ。一方、出力ユニットは、CPUからの制御指示を受け取り、モーター、ランプ、バルブなどのアクチュエータを動作させるための信号を出力する。これらのユニットに加えて、PLCの動作に必要な電力を供給する電源ユニット、そしてプログラムやデータを保存するためのメモリユニットなどが基本的な構成要素となる。

PLCの動作は、通常「スキャンサイクル」と呼ばれる一定の繰り返し処理によって行われる。このスキャンサイクルは、大きく分けて三つのステップで構成される。まず「入力スキャン」で、入力ユニットを通じて全ての入力信号の状態を読み込み、内部メモリに記憶する。次に「プログラム実行」のステップで、CPUがメモリに保存されている制御プログラムを上から順に実行し、その結果に基づいて内部の出力状態を決定する。最後に「出力スキャン」で、決定された出力状態に基づいて出力ユニットから各アクチュエータへ制御信号を送信する。このサイクルが非常に高速で繰り返されることで、リアルタイムな制御が可能となる。 PLCのプログラミングは、主に「ラダー図」という形式で行われる。これは電気回路図のリレーシーケンスを模したグラフィカルな言語で、電気が流れるイメージでANDやORといった論理を記述できるため、電気制御に馴染みのある現場の技術者にも理解しやすい。その他、ST（ストラクチャードテキスト）やファンクションブロック図（FBD）などの言語も利用されるが、ラダー図が最も広く普及している。これらのプログラムは、専用のプログラミングツール（ソフトウェア）を用いて作成され、PLC本体に転送される。

PLCが産業現場で広く採用される主な利点は多岐にわたる。まず、プログラムによって制御内容を容易に変更できる「柔軟性」がある。これは、生産品目の変更や設備の改良があった際に、配線をやり直すことなくソフトウェアの修正だけで対応できることを意味する。次に、過酷な産業環境にも耐えうる「信頼性」と「耐久性」である。振動、粉塵、温度変化、ノイズといった要因に強い設計がされており、長期間安定して稼働する。また、問題発生時にはプログラムから原因を特定しやすい「保守性」も高く、ダウンタイムの短縮に貢献する。さらに、リレー制御と比較して、制御盤の「小型化」や「省配線化」も実現し、設置スペースの削減や導入コストの低減にも寄与する。 PLCの応用領域は非常に幅広い。製造業では、自動車の組立てライン、食品加工、化学プラント、半導体製造装置など、あらゆる生産工程の自動化に不可欠である。さらに、水処理施設や発電所といった社会インフラ、ビルの空調や照明などの設備管理、エレベーターの制御システムなどにも活用されている。

現代の工場は、単に機械が自動で動くだけではなく、生産データを収集し、分析し、さらに上位のITシステム（生産管理システム：MES、基幹業務システム：ERPなど）と連携することで、全体最適化を目指す「スマートファクトリー」へと進化している。この中でPLCは、現場のセンサーやアクチュエータと直接接続し、生のデータを収集し、基本的な制御を行う「エッジデバイス」としての重要な役割を担っている。 システムエンジニアとして、直接PLCのラダー図を書く機会は少ないかもしれないが、IoTプラットフォームを構築する際や、SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）システムを設計する際、あるいは製造実行システム（MES）と連携する際には、PLCがどのような情報を収集し、どのような制御を行っているのかを理解することが不可欠となる。PLCから得られるデータをどのように上位システムへ連携させるか、また上位システムからの指示をPLCがどのように受け取り、現場の機器を動かすかといったインターフェース部分の設計において、PLCの知識が役立つ場面は多い。現場の自動化とITシステムの融合が進む中で、PLCは物理世界と情報世界をつなぐ重要な架け橋であり続けるだろう。この基礎を理解しておくことは、将来的に多様なシステムの設計や構築に携わるシステムエンジニアにとって、大きな強みとなる。