【初級編】FA電気設計の基礎!FAとは何か?ハード設計~ソフト設計方法と設計手順一覧を公開!

FAとは、『Factory Automation』の略称であり、工場の生産ラインを自動化するという意味です。

FAの電気設計とは、『工場の生産ラインを自動化するための電気制御部分を一挙に担い、生産ラインとオペレータ(作業者)とを繋ぐ架け橋になるように設計する部署』のことです。

電気設計と言っても様々あり、センサーや制御盤を設計するハード設計や、機械を動かすためにPLCを使用して動作させるプログラムを作成するソフト設計と分かれております。
私はどちらも担当しておりますが、当然分業されている会社もあります。

仕事の効率を考えればハード設計とソフト設計を分けるメリットもありますが、設計担当者が分かれてしまうため仕様の抜けが発生する可能性が高いです。

前置きは以上で、ハード設計とソフト設計を一環して行うための設計方法と手順一覧を紹介していきます

【目次】

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電気設計とは

冒頭でも述べましたが、電気設計とは、『工場の生産ラインを自動化するための電気制御部分を一挙に担い、生産ラインとオペレータ(作業者)とを繋ぐ架け橋になるように設計する部署』のことです。

どのような業務があるかといいますと、ハード設計はセンサーの選定やモータの駆動方法、制御盤設計などがあります。
また、ソフト設計ですと、PLCプログラムの設計、タッチパネルの作成となります。

どちらも重要な業務ですが、ソフト設計の方が重要とされています。
なぜかというと、ソフト設計はタッチパネルがあり、これはオペレータ(作業者)が操作するため、現地納入後に変更や追加が多い項目となっているからです。
また、機械的な動作も制御するため、機械同士のインターロックや速度なども調整しなければならないからです。

電気設計者なら機械調整もできて一人前かな

私の考えですが、電気設計者ならハード設計やソフト設計は出来て当然であり、プラスアルファの機械調整ができて一人前だと思っています。
そんなことはないと考える人もいると思いますが、ものづくりにおいて機械動作を制御している者が機械調整ができないのはおかしいと考えるべきなのです。

話がそれてしまいましたが、これから電気設計の基礎である設計手順を公開していきます。

設計方法

設計方法を紹介しますが、ほぼ過去記事です。
当ブログを本格的に作り始めてから細かな記事を作成しておりましたので、サイトマップ代わりにもなって良いかと思います。笑

記事が増えるたびにサイトマップを更新するのがつらくて・・・

ハード設計編

ハード設計は、センサーやモータの選定があり、PLC構成も考えなければなりません。
また、配線が燃えないようにブレーカーを選定したり、制御盤を設計したりと、設計量は多いです。

下記に設計方法を紹介していきます。

センサー、モータ選定

センサーといっても様々なセンサーがあります。
それぞれのセンサー特性をよく理解して選定をして下さい。

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モータ容量は、そのモータの慣性や搬送物の重さを把握しなければなりません。
慣性や搬送物の重さからモータの容量を計算することができます。

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PLC構成

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センサーやモータが選定できたら、PLC(シーケンサ)を選定します。
選定方法は様々ありますが、参考として過去記事を載せます。

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プログラム容量も気にしながら選定しよう!

I/O決定

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インバータ選定

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ブレーカー選定

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配線を保護できるようにブレーカーを選定しましょう

制御盤設計

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ソフト設計

ソフト設計はPLCのプログラムやタッチパネル作成と業務があり、オペレータ(作業者)が触れる機会が多い部分を担当します。
やりがいはありますが、やはりオペレータによっては変更の注文が多いためしんどい部分もあります。

そのソフト設計方法を紹介していきます。

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異常・警報

どのようなことがことが起きたときに異常にするのか。
またどのようなことが起きたときに警報にするのか。

作業者の安全確保やトラブル回避のためにも重要な項目です
あらゆる可能性を考慮してプログラムを設計します

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異常・警報履歴
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目次設定

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パスワード設定

工場では様々な人が働いています。
その中で動作に関係するパラメータ変更のアクセスを制限する必要があります。

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時刻設定

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品種設定

多品種生産するのが工場では多いです。
品種設定できるようにする必要がある場合は必ず設定できるようしましょう。

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I/Oモニタ

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I/O設定
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能力(タクト)計測

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生産時間計測

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グラフ表示

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省エネ停止

省エネ停止することによって無駄な電力を削減することができます。
工場にとってはメリットが多いので必ず省エネ停止を行いましょう

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タイマー回路

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センサーのチャタリング防止も組みましょう

主要命令一覧

過去に紹介した命令を載せています。

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主要制御方法

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データレジスタ処理

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ブザー鳴動

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特殊ユニット

サーボモータとかロボシリンダを制御する場合に必要となるよ

サーボ制御 QD77MS
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ロボシリンダ SCON-CB
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インバータ CC-Link通信
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GX Works2操作方法

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プログラム容量確認

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シミュレーション

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プログラムとタッチパネルが作成できたら必ずシミュレーションをしよう!

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終わりに

長くなってしまいましたが、これら一覧が電気設計というものです。
その他にも取扱説明書の作成やバリデーションの書類作成など様々なものがあります。
これから電気設計に配属される方々の参考になればと思います。

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