【シーケンス制御】ラダープログラムとは？

この記事は修正中です。少々お待ちください。20241203

ラダープログラム(Ladder Program)とは、主にPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)を制御するプログラミング言語の1つです。

PLCとは、工場設備や産業機械の制御に使われる他、信号機、エレベータ、テーマパークのアトラクション等、身近な機械で頻繁に使用されています。

PLCを制御するためのプログラム言語はIEC61131-3により5種類が定義されており、ラダープログラムはその中の1つで、2024年時点で日本国内で最も普及している言語です。

この記事では、ラダープログラムとはどのようなプログラミング言語なのか？を簡潔ではありますが解説します。少しでもラダープログラムについてイメージを膨らませて頂くことができれば幸いです。

メモ

ラダープログラムは別名「ラダー・ダイアグラム」や「ラダー・ロジック」「ラダー図」など色々な呼び方が存在しています。

1. ラダープログラムとは？

ラダー(Ladder)とは、直訳すると梯子(はしご)という意味です。ラダープログラムはリレー回路をベースに考案されたプログラム言語で梯子のような見た目をしています。

従来、自動化システムはリレー回路と呼ばれるリレー(電磁石で動作するスイッチ)やタイマリレー(時間差で動作するリレー)を数個～数千個用いて制御されていました。

リレー回路の場合、動作変更や追加機能を組み込むためには、配線の変更やリレー部品の追加が必要になり、作業に大きな手間と時間が掛かります。

また、リレーが接点の溶着や接触不良を起こした場合、回路全体を見直さなければならない可能性もあり、トラブルシューティングにも大きな労力が必要になります。

ラダープログラムはリレー回路と比較して、動作変更や追加機能の組み込みが容易で、サーボモータやアナログ入出力、ネットワーク接続等の複雑な制御にも対応することが可能です。

リレー回路とラダープログラムの比較

実際のリレー回路とラダープログラムを比較します。

↓がリレー回路です。

↓がラダープログラムです。(三菱電機製：GX Works3で作成)

個々の記号は異なりますが、左右に縦線があり、横線で各記号を接続しており、似た見た目をしている事が分かるかと思います。

どちらもスイッチ(緑)を押している間、ランプ(赤)が点滅(点灯0.6秒、消灯0.4秒)する回路です。

スイッチ(緑)とランプ(赤)の他に、リレー回路の場合はタイマリレー2ヶが必要になり、ラダープログラムの場合はPLCが必要になります。※別途、電源や電線はどちらの場合も必要になります。

ラダープログラムのメリット

ラダープログラムは梯子のような見た目から、エンジニアが直観的に理解し易く、従来のリレー回路に慣れている人にとっては馴染みが深い形状をしています。

また、特に日本国内における工場設備や自動機の大半はラダープログラムが使用されており、他の言語に比べて使用する頻度が非常に高いです。

ラダープログラムのデメリット

リレー回路に比べるとデメリットは少ないですが、上記のような「ランプ点滅させるだけ」のようなシステムの場合、部材の費用が高額になります。タイマリレーは数千円程度で購入できるものが大半ですが、PLCは安価なものでも数万円はします。

プログラミング言語(CやPython)に比べると、複雑な算出演算の実装には不向きです。ラダープログラムでは四則演算をはじめとする算出命令が使用できますが、演算が複雑になるほどプログラムは縦に長くなり可読性が低下します。

ラダープログラムはPLCのメーカによって命令の内容が異なる場合があり、内部で使用するデバイスも基本的にメーカ毎に異なります。エンジニアによっては「A社は使えるけど、B社は使えない」ケースがあります。また、ラダープログラムを作成するソフトウェアはPLCを販売しているメーカから有償で購入する必要があり、敷居が高いと言えます。