IEC61131-3 を用いた PLC プログラミング

『IEC61131-3 を用いた PLC プログラミング』は、PLC (プログラマブルロジックコントローラー) のプログラミング言語を定めた国際規格 IEC 61131-3 を、構成単位、データ型、言語、標準ファンクション、システムの構成の順に解説した専門書です。原書は Karl-Heinz John と Michael Tiegelkamp の共著 IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems で、日本語版は PLCopen Japan が監訳し、丸善出版から 2012 年 1 月 20 日に出ています。版元の案内によると、2006 年 7 月にシュプリンガー・ジャパン株式会社から出版された同名書籍を再出版したもので、副題は「PLC 言語の国際規格の解説と応用」です。

全 9 章の構成、POU の考え方から IEC 61499 まで

第 1 章「はじめに」で本書の概要、国際規格 IEC 61131-3、PLCopen を紹介したあと、第 2 章は規格の構成単位として、プログラム構成ユニット (POU) とその要素、ファンクションブロック、ファンクション、プログラム、それらの呼び出しを扱います。第 3 章「変数, データ型および共通要素」でリテラル、識別子、データ型、変数を整理し、第 4 章「新しいプログラミング言語」で命令リスト (IL)、構造化テキスト (ST)、ファンクションブロック図 (FBD)、ラダー図 (LD)、シーケンシャルファンクションチャート (SFC) の 5 つを順に解説します。第 5 章は標準ファンクションと標準ファンクションブロック、第 6 章はコンフィグレーション要素によるプロジェクトの構成と POU 間の通信、第 7 章はプログラミングツールに求められる要件として逆コンパイル、言語の互換性、文書化、テストと調整、診断とエラー処理などを取り上げます。第 8 章で規格の主な長所をまとめ、第 9 章は分散 PLC システムのためのプログラミング規格 IEC 61499 へ進みます。付録は、標準ファンクション、標準ファンクションブロック、IL の例、標準のデータ型、エラー状態、実装依存パラメーター、IL 構文例、キーワード (予約語) と区切り文字、用語集、参考文献の付録 A から付録 J までです。

5 つの言語と POU を規格の側から捉える意味

PLC の現場ではラダー図が長く使われてきました。リレー回路の図をそのまま写した表現で、接点とコイルの並びで制御を書きます。IEC 61131-3 は、テキストで書く IL と ST、図で書く LD と FBD と SFC を同じ枠組みの上に並べ、どの言語で書いても同じ変数とデータ型、同じ POU の単位で部品を組み立てられるようにしました。POU のうちファンクションは内部に状態を持たず、同じ入力から同じ出力を返します。これに対してファンクションブロックはインスタンスごとに内部の値を保持するので、タイマーやカウンターのように前回の状態に依存する部品を表せます。変数ごとに型を宣言し、型の合わない代入や演算を処理系が受け付けない 型安全性 の考え方は、規格の長所を論じる第 8 章でも変数とデータ型による安全性として扱われています。工程の段階と移り変わりを図で書く SFC は、状態と遷移で振る舞いを定める ステートマシン と同じ発想で、順序制御を段階ごとに分けて読めるようにする道具です。

2006 年版の再出版として読む前提

版元によると本書は、2006 年の書籍をスキャナーで読み取って印刷した再出版です。記述の内容は 2006 年の日本語版のものです。版元の紹介文は、IEC 61131-3 を PLC のプログラミングに関する標準規格とし、日本では JIS B 3503、中国では GB/T 15969.3 として国家規格に制定されていると案内しています。目次に特定メーカーの開発ツールの操作手順を扱う章は無く、付録 F は規格が各実装に委ねる実装依存パラメーターを取り上げています。

5 つの言語からツールの要件、IEC 61499 までの範囲

目次は、5 つの言語の解説に加えて、プログラミングツールに求められる要件 (第 7 章) と IEC 61499 による分散 PLC システムの規格 (第 9 章) まで含みます。本書は、IEC 61131-3 の構成単位、データ型、5 つの言語、標準ファンクションと標準ファンクションブロック、コンフィグレーション、IEC 61499 までを全 9 章と付録 A から付録 J に収めています。