PLCのエラーで止まったときの切り分け表｜ランプを見る順番を図解

※この記事にはプロモーションが含まれています。

PLCのエラーで設備が止まった。盤のどこから見ればいいのか?

答えはランプの順番です。本体のランプ(電源・運転・エラー)で PLC そのものが動いているかを見て、エラーならコードを読む。本体が正常なら、入力ランプ → プログラムの条件(モニタ)→ 出力ランプの順に、信号が止まった場所をしぼります。

この記事では、切り分けを病院の診察にたとえて説明します。症状から確かめる場所へ進む切り分け表と、短い信号の見落としの計算もあります。

PLCは何をしている?機械の「脳」と神経の通り道

飛んできたボールをつかむとき、体の中では、目が見る → 神経が脳へ知らせる → 脳が「つかめ」と決める → 神経が腕へ命令する → 手が動く、の順に信号が流れます。

この「決められたルール」を書いたものがプログラムです。工場ではラダー図という、電気の回路図に似た形で書くことが多く、PLC(Programmable Logic Controller=プログラムで動く制御装置)という名前もここから来ています。

この記事は、ずっとこの対応で説明します

体のたとえ	本物の機械では
目・耳・皮ふ(感じる所)	押しボタン・センサ(入力の機器)
目から脳への神経	入力の配線と、PLC の入力端子
脳の判断	PLC の中のプログラム
脳から手足への神経	PLC の出力端子と、出力の配線
手足(動く所)	モーター・ランプ・電磁弁(出力の機器)
体温・脈(元気かどうか)	PLC 本体のランプ(電源・運転・エラー)

つまり「機械が止まった」とは、この通り道のどこかで信号が止まったということです。PLC が悪いとは限らず、目(センサ)が見えていないのかもしれないし、手(モーター)が動けないのかもしれません。

PLCの中では「読む → 考える → 書く」がくり返されている

PLC は、ずっと同じ3つの仕事を順番にくり返しています。

この1周をスキャンと呼び、1周にかかる時間をスキャンタイムと呼びます。プログラムの長さと機種で変わります(このあとの計算の例では 15 ms とします。ms はミリ秒=1,000 分の1秒)。

そして多くの PLC には、この流れを外から見るためのランプが付いています。入力端子の1つ1つに「入力ランプ」、出力端子の1つ1つに「出力ランプ」、本体に「電源・運転・エラー」のランプです。三菱電機の FX5U の取扱説明書では、入力のランプは入力が ON のとき、出力のランプは出力が ON のときに点灯すると書かれています。

この3種類のランプが、切り分けのいちばんの手がかりです。入力ランプは「目から脳に知らせが届いたか」、出力ランプは「脳が手足に命令を出したか」を教えてくれます。

「止まった」には2種類ある:寝込んでいるのか、合図を待っているのか

お医者さんがまず確かめるのは、「この人は意識があるか」です。寝込んで動けないのか、元気だけれど何かを待って立ち止まっているのかで、することが変わるからです。

上の行か下の行かを、本体のランプで最初に決めます

止まり方	PLC の様子	体でいうと	見る場所
1. PLC 本体が止まっている	運転のランプが消えている、エラーのランプが光っている	寝込んで動けない	本体のランプとエラーコード(⑥・⑮)
2. PLC は動いているが、機械が待っている	運転のランプがつき、エラーもない。でも機械が次へ進まない	元気だが、スタートの合図を待っている	入力 → プログラム → 出力の通り道(⑦〜⑭)

「PLC が止まった」と言われても、実は2つ目だったということは少なくありません。PLC は元気に動いていて、プログラムどおり「センサが反応するまで待つ」「扉が閉まるまで待つ」をしているだけ、ということです。

止まったら最初にやること:問診のように「いつ・何をしたら・どこが」を記録

病院では、最初に「いつから・どんなときに・どこが」と聞かれます。PLC の切り分けも同じで、最初の数分の記録が、あとの時間を大きく減らします。

上の2行で「寝込んでいるか」、下の3行で「どこで待っているか」がわかります

聞くこと・記録すること	何に使うか
本体のランプの状態(点灯・点滅・消灯)	寝込んでいるか、待っているか(④)
エラーの表示・コード(本体・タッチパネル・診断の画面)	エラーの中身を調べる(⑮)
機械が止まった工程・動作	どの入力・出力を見るかを決める
光っていた入力ランプ・出力ランプ(写真に撮ると速い)	信号の止まった場所(⑦)
直前に変えたこと(プログラム・配線・センサの位置・部品)	最近の変更が原因か

体温と脈をはかる:本体の3つのランプの読み方

病院で最初に体温と脈をはかるように、PLC の本体のランプを見ます。名前と光り方の意味はメーカーで違いますが、どの社にもだいたい「電源」「運転」「エラー」にあたるランプがあります。ここでは公式の取扱説明書で確かめた三菱電機 FX5U の例で読み方を説明します。

三菱電機 FX5U の取扱説明書の表を、日本語にしてまとめたものです。ほかの機種は取扱説明書の「LED による確認」の章で確かめてください

ランプ(FX5U)	点灯	点滅	消灯
PWR(電源)	電源が来ている	–	電源が来ていない、または本体の故障
P.RUN(運転)	プログラムが正常に動いている	一時停止・停止(プログラムの不一致)・運転中の書き込み	停止している、または止まるエラー
ERR(エラー)	エラー、または本体の故障	プログラムがない(工場出荷時)・エラー・本体の故障・リセット中	正常
BAT(バッテリー)	–	バッテリーの異常	正常

ここはたとえと違い、ERR は「点灯」と「点滅」で意味が分かれます。FX5U では、プログラムが入っていないときにも点滅します。光り方まで記録するのはこのためです。

パナソニックの FP0 などでは、ERROR/ALARM という1つのランプがその役目をします(⑯の表)。

信号がどこで止まったかをしぼる地図

本体が元気なら、次は神経の通り道です。止まった工程で「動くはずの出力」を1つ決め、それに必要な入力を図面やプログラムから探して、4つの関所を順に確かめます。

この地図を動く図で確かめましょう。「どこが悪いか」を選ぶと、信号がそこで止まり、ランプの見え方が変わります。

見てほしいのは、悪い場所によってランプの組み合わせが変わるところです。入力がつかなければ入力より手前、入力はつくのに出力がつかなければプログラム、出力までつくのに動かなければ出力より先、としぼれます。

入力ランプがつかないとき:目や耳に知らせが届いていない

視力検査で見えなかったとき、目が悪いのか、メガネが汚れているのか、そもそも明かりがついていないのかを分けて考えます。入力ランプがつかないときも、同じように分けます。

1つの入力だけつかないなら上の3行、同じ系統の入力が全部つかないなら下の2行を先に疑います

疑う場所(体でいうと)	よくある状態
センサ・スイッチそのもの(目がふさがれている)	検出面の汚れ、位置のずれ、検出する物が届いていない、スイッチの故障
センサへの電源(明かりがついていない)	センサ用の 24V が来ていない(ヒューズ切れ・配線の外れ)
入力の配線(神経が切れている)	端子のねじのゆるみ、断線、コネクタの抜け、別の端子へのつなぎ間違い
入力のコモン(神経の根元が切れている)	共通の線が外れ、その系統の入力が全部つかない

センサにも動作のランプが付いているものが多くあります。センサのランプはつくのに入力ランプがつかなければ「センサより後ろ(配線・端子)」、センサのランプもつかなければ「センサそのものか電源」と、ここでも半分にしぼれます。

センサ側の原因(ノイズ・取り付け・検出する物)の詳しい切り分けは、センサの誤検出の記事で説明します(公開しだい、リンクします)。

入力の電気の通り道と、測る順番

入力ランプは、PLC の入力端子に電流が流れたときに光ります。電気は輪(回路)になっていないと流れないので、輪のどこか1か所でも切れると、ランプはつきません。

三菱電機 FX5U の DC24V の入力では、入力1点あたり約 5.3 mA(X0〜X17)が流れ、3.5 mA 以上で ON、1.5 mA 以下で OFF と決められています。ほんの少しの電流で動く「敏感な神経」なので、ねじが1本ゆるむだけでも届かなくなります。

取扱説明書では、入力が ON にならないときの確かめ方として、外の配線を外し、入力端子とコモンの反対側の端子を短い線でつないで、ランプがつくかを見る方法が書かれています。つけば PLC は正常で、外の配線かセンサが原因です。つかなければ、テスター(電圧を測る道具)で DC24V が来ているかを測ります。

入力の電流の向き(シンクとソース)は、つなぐセンサの種類(NPN・PNP)と合わせる必要があります。合っていないと、配線は正しく見えても電流が流れません。センサ側の選び方は近接センサの記事で、ノイズでランプがちらつく場合はインバータのノイズ対策の記事で説明しています。

入力ランプはつくのに動かないとき:脳が「よし」と言っていない

入力ランプがつくのに出力ランプがつかないなら、知らせは脳まで届いています。脳(プログラム)が「まだ動かしてはいけない」と判断しているのです。

ここで役に立つのが、パソコンの作画ソフトで動いているプログラムを見るモニタです。ラダー図のモニタでは、ON になっている接点やコイルに色が付き、どこで流れが止まっているかが目で見えます。

読み方のコツは、動かない出力のコイル(右端)から、左へたどることです。左へたどっていき、色が付いていない(条件がそろっていない)接点が見つかったら、その接点の入力やデバイスが「待っている相手」です。

待っている相手が、安全扉や非常停止の条件だったときは、その条件を外して動かしてはいけません。人を守るためにわざと止めている仕組み(インターロック)だからです。インターロックの考え方と、無効化の危険は、同じ筆者が運営する安全衛生のブログ anzen-zukan.jp のインターロックとはで説明しています。

入力ランプはチカッと光るのに反応しない:短すぎる信号の見落とし

速く流れる品物をセンサで数えるとき、入力ランプは一瞬光るのに、プログラムが反応しないことがあります。ここで計算するのは、「この速さの品物を、PLC は見落とさずに数えられるか」を知るためです。

PLC が入力を受け取るまでの2つの待ち時間

1つ目は入力のフィルタです。電気の雑音(ノイズ)による一瞬の ON を信号と間違えないよう、決めた時間より短い ON は無視します。FX5U の初期値は 10 ms(ミリ秒。1 ms は 1,000 分の1秒)で、0.1 ms〜70 ms などから選べます。2つ目は③のスキャンです。PLC は1周に1回しか入力を見に来ません。

式の出どころ:速さ=距離÷時間

センサの前を品物が通りすぎる時間が、入力が ON になっている時間です。理科で習う速さ=距離÷時間を、時間について書き直すと、時間=距離÷速さ になります。距離は品物の長さ(流れる向きの長さ)です。

t_on = L ÷ v (ON の時間 = 品物の長さ ÷ 流れる速さ)

記号の意味は、t_on が入力の ON の時間(単位 s=秒)、L が品物の長さ(単位 m=メートル)、v が流れる速さ(単位 m/s=1秒あたりに進むメートル)です。m ÷ (m/s) = s となり、単位が秒にそろいます。

見落とさないための条件は、安全側に考えて「ON の時間が、フィルタの時間と1スキャンを足したより長い」ことです。フィルタで遅れて届いたあと、次に見に来るまで最大で1スキャン待つ、と考えるからです。

t_on > T_f + T_s (フィルタの時間 + スキャンタイム)

ここはざっくり言うと、の話です。フィルタの細かい動きは機種で違うので、この式は「満たせば安心」という安全側の目安として使います。

計算してみよう:この速さの品物を数えられる?

数値はすべて例です。スキャンタイムは機種によっては特殊なレジスタで読めます(FX5U の最大値は SD524・SD525)

記号	意味	単位	例の値
L	品物(箱)の流れる向きの長さ	mm → m	40 mm = 0.040 m
v	コンベアの速さ	m/s	2.0
T_f	入力のフィルタの時間(FX5U の初期値)	ms	10
T_s	スキャンタイム(作画ソフトのモニタで見る。例の値)	ms	15

つまり「入力ランプは光るのに、たまに数え漏れる」状態です。答えが 0.02 ms や 2,000 ms のように桁外れなら、mm と m の直し忘れを疑います。

ただし、フィルタを短くするほどノイズも拾いやすくなります(FX5U の取扱説明書にも、ノイズの多い所ではフィルタを設定するよう書かれています)。速い信号には高速の入力や割り込みなどの専用の機能もあり、使える端子は機種の取扱説明書で確かめます。

出力ランプはつくのに動かないとき:脳は命令しているのに手が動かない

脳が「腕を上げろ」と命令しているのに腕が上がらないなら、悪いのは脳ではなく、腕へ行く神経か、腕そのものです。ギプスで固められているのかもしれません。

上の行から順に、電源に近い所から確かめます

疑う場所	よくある状態
出力の電源・ヒューズ	負荷を動かす電源が来ていない、ヒューズが切れている
出力の配線	端子のゆるみ、断線、別の端子へのつなぎ間違い
間にあるリレー・電磁接触器	コイルの断線、接点の傷み
動く機械そのもの(腕にギプス)	モーターの故障、弁の詰まり、機械の引っかかり

FX5U の取扱説明書では、出力が ON にならないときの確かめ方として、PLC を止めた状態でツールから出力を強制的に ON にする方法が書かれています。強制 ON で動けば外の配線や機械は正常で、プログラムが出力を消している、と読めます。

出力の通り道と、つなげる負荷の大きさの計算

出力も、電源 → 負荷(ランプ・コイルなど)→ 出力端子 → コモン → 電源の輪です。出力ランプがついても、輪のどこかが切れていれば電流は流れません。

もう1つ大事なのが、流してよい電流の上限です。FX5U のリレー出力は1点あたり 2 A まで、コモン1つあたり 8 A まで、トランジスタ出力は1点あたり 0.5 A までと決められています。上限を超える負荷をつなぐと、接点が傷んだり、くっついて離れなくなったりします。

式の出どころ:電力=電圧×電流

負荷の銘板には、ふつう電流ではなく電力(W=ワット)と電圧(V=ボルト)が書かれています。電気の基本の式電力=電圧×電流を電流について書き直すと、電流=電力÷電圧 になります。ここで計算するのは、「この負荷を PLC の出力に直接つないでよいか」を決めるためです。

I = P ÷ V (電流 A = 電力 W ÷ 電圧 V)

つまり、ヒーターは PLC の手には重すぎるので「力持ちの助手(電磁接触器)」に持たせる、ということです。助手のコイルの電流が上限に入るかは、その機種の資料で確かめます。

コイルやモーターのような負荷は、切った瞬間に高い電圧が出て、出力の接点や素子を傷めることがあります。直流のコイルの場合の守り方(ダイオード)は、同じ筆者の shirasusolo.net のフリーホイールダイオードとはで説明しています。

本体のエラーランプが光っているとき:検査の結果(エラーコード)を読む

熱があるとわかったら、次は検査です。PLC では作画ソフトをつないで診断の画面を開き、エラーコードと意味・直し方を読みます(FX5U は「ユニット診断」「イベント履歴」、FP0 は「ステータス表示」)。

FX5U とパナソニック FP0 の取扱説明書に書かれている例をまとめました。エラーの名前と番号はメーカーで違います

よくあるエラーの種類	何が起きているか	確かめること
プログラムがない・こわれている	プログラムやパラメータが書き込まれていない	書き込み直す(バックアップから)
プログラムの誤り(文法・2重コイル)	同じ出力を2か所で書いている、など	診断の画面が示す場所を直す
スキャンが長すぎる(ウォッチドッグ)	1周の時間が監視の時間を超えた	最大スキャンタイムを見直す
ノイズの影響	電気の雑音で本体が誤動作した	接地・配線の通り道を見直す
バッテリーの異常	記憶を守る電池が弱い	電池を替える(データが消える前に)

FX5U の取扱説明書では、ERR が点灯しているとき、STOP で電源を入れ直して消えればスキャンが長すぎるエラー(ウォッチドッグ)、別の電源で消えればノイズの影響を疑うよう書かれています。

ノイズの原理は、同じ筆者の shirasusolo.net のノイズとはで、インバータが出すノイズの対策は、この記事の⑨で紹介したインバータのノイズ対策の記事で説明しています。

仕事で使うとき:PLCのエラー・停止の切り分け表

上の行から順に確かめます。1行目・2行目(本体)が正常だと言えてから、3行目以下の通り道を調べます

症状・いつ出るか	まず疑う原因	確かめる場所・測るもの	直し方
電源のランプが消えている	電源が来ていない、外部へ出す 24V の短絡・過負荷	電源の電圧。外部配線と増設を外して電源を入れる	電源を直す。つなぎ直しながらしぼる
エラーのランプが点灯・点滅	プログラムの誤り・スキャン超過・ノイズ・故障	診断の画面のエラーコード	コードの直し方に従う(⑮)
運転のランプが消えている(エラーなし)	STOP になっている	運転と停止のスイッチ	止めた理由を確かめてから RUN
入力ランプがつかない	センサ・ボタン・配線・電源・コモン	センサのランプ、DC24V(⑨)	配線とセンサを直す
入力はつくのに出力がつかない	ほかの条件、短い信号の見落とし	モニタを出力から左へ(⑩)、計算(⑫)	待っている相手を直す。安全の条件は外さない
出力はつくのに機械が動かない	出力の電源・ヒューズ・配線・負荷	電源に近い所から(⑬⑭)	直す。負荷が大きければ間にリレー
出力が消えない・止まらない	プログラム、出力の接点のくっつき	STOP にして出力が消えるか	消えればプログラム、消えなければメーカーへ

メーカーで違う:本体のランプと診断の呼び名

考え方はどの社も同じですが、ランプの名前と診断の機能の呼び名は違います。公式の資料で確かめた2社を並べます。

ほかの社は、お使いの機種の取扱説明書の「トラブルシューティング」「エラーコード一覧」の章で確かめてください

メーカー・機種	本体のエラーのランプ	エラーの中身を読む方法	取扱説明書にある例
三菱電機 FX5U	ERR(点灯・点滅で意味が違う)	システムモニタ・ユニット診断・イベント履歴	2重コイル・RST 命令で出力が消える
パナソニック FP0	ERROR/ALARM(点灯・点滅)	ステータス表示でエラーコード	E2 2重使用エラー(同じリレーを複数回出力)

直したつもりで再発する、よくある思い込み

左の列に心当たりがあれば、右の列を先にやります

思い込み	残る原因と、どうするか
電源を入れ直したら動いたから大丈夫	ノイズ・接触不良・スキャン超過が残る。入れ直す前に記録し、履歴を読む
PLC が壊れたから交換	入力の先・出力の先の原因が残る。ランプで信号の位置をしぼってから(④)
プログラムで条件を外せば動く	安全の条件や、待っている相手の故障が残る。条件は外さない(⑩)
入力ランプがつくからセンサは正常	信号が短すぎて見落とされていることがある。長さを計算する(⑫)

インバータが止まった場合は、PLC とは表示の読み方が違います。インバータの止まり方はインバータの過電流トリップの切り分けで説明しています。

よくある質問

まとめ:PLCの切り分けは問診から。ランプで信号の止まった場所をしぼる

次は、入力の先にあるセンサの選び方と、止まったときにインバータ側で見る場所も確かめておきましょう。