こんにちは。三刀流エンジニアです。
私は製造業の生産技術として、工場の生産設備に関わる仕事をしています。
これまで、メカ設計・電気設計・PLC制御など、設備づくりに幅広く携わってきました。
このレッスンでは、そんな現場で使われているシーケンス制御やPLCについて、初心者の方にも分かりやすいように、実際の設備をイメージしながら解説していきます。
前回のレッスンでは、入力をきっかけに出力を一度だけ動作させる「ワンショット回路」について学びました。
今回は、シーケンス制御でよく使われる「カウンタ」がテーマです。
カウンタは、その名前の通り、入力された信号などを数えるための仕組みです。
「何個作ったか」「何回動作したか」といった回数を管理するときに活躍します。
このレッスンでは「動かして」カウンタを学びます
カウンタは、言葉だけで説明すると少し難しく感じるかもしれません。
そこで、メカトロラボでは今回も「動く！体験型シミュレータ」を用意しました。
今回は、
- 基本編シミュレータ
- ラダー図編シミュレータ
の2種類を使って、カウンタの仕組みを実際に確認していきます。
まずは基本編でカウンタを動かしてみましょう。
そのあとで、
「なぜ、この動作になるのか？」
をラダー図から確認していきます。
さらに最後には、今回学んだ内容を振り返るレベルチェック練習問題も用意しています。
読むだけで終わらず、実際に動かす → 理解する → 問題を解くという流れで、カウンタの基本を身につけていきましょう。
三刀流エンジニア今回は、まず難しく考えなくて大丈夫です。
「スイッチを押すと数字が増える」というところから、実際に体験してみましょう。
カウンタの基本は、そこから少しずつ理解していけばOKです。
カウンタとは？
カウンタは「回数を数える」ための仕組み
カウンタ（Counter）とは、入力される信号などを数えるための仕組みです。
例えば、スイッチを1回押すたびに数字が増えるとします。
スイッチを1回押す → 1
スイッチをもう1回押す → 2
さらに1回押す → 3このように、何回発生したのかを数えるのがカウンタの基本的な役割です。
PLCでは、センサからの入力信号やスイッチのONなどをカウントし、あらかじめ設定した回数に達したことを利用して、次の動作へつなげることができます。
例えば、
ある装置に「ボタンを押した回数」を数える機能を持たせたい
この場合、
ボタン押下を検出 → 1
ボタン押下を検出 → 2
ボタン押下を検出 → 3
ボタン押下を検出 → 4
ボタン押下を検出 → 5とカウントしていき、5個に達したことをきっかけに、次の動作へ進めることができます。
つまりカウンタは、
「何回起きたか」を数えて、その回数に応じて設備を動かす
ための仕組みと考えると分かりやすいでしょう。
「カウンタ」「カウンタ回路」「計数器」はどう違う？
カウンタについて調べていると、
- カウンタ
- カウンタ回路
- 計数器
- 計数回路
- カウンタ命令
など、いくつかの言葉を見かけることがあります。
基本的には、信号などを数える仕組みについて説明している言葉として捉えておけば、初心者の段階では問題ありません。
特にPLCの学習では、「カウンタ命令」という言葉がよく登場します。
PLCでは、このカウンタ機能を使って入力信号などを数え、設定した回数に達したことを利用して制御を行います。
メーカーによって命令の名称や記述方法などは異なりますが、まずは、
カウンタ＝回数を数える
と覚えておきましょう。
まずはカウンタを動かしてみよう【基本編】
ここまで文章で説明してきましたが、カウンタは実際に動かしてみると、もっと簡単に理解できます。
まずは、メカトロラボの「動く！体験型シミュレータ｜カウンタ（基本編）」を使ってみましょう。
スイッチを押してカウントしてみよう
今回の基本編シミュレータでは、デフォルトの設定値を「5」にしています。
まずは、「スイッチ（X0）」を1回ずつ押してみてください。
すると、「現在値」の数字が、
0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5と増えていきます。
そして、現在値が設定値の5に到達すると、ランプ（Y0）がONになります。
つまり、
X0を押す → カウントする → 5回に達する → Y0がON
という動作です。
これが今回のカウンタの基本的な動きです。
三刀流エンジニアここで覚えておきたいのが、カウンタは信号が「OFFからONに変わった瞬間」に1カウントするということです。
そのため、ボタンを押し続けてもカウントは1しか増えません。いったんOFFに戻してから、もう一度ONにすると、さらに1カウントされます。
「現在値」と「設定値」を理解しよう
シミュレータには、
- 現在値
- 設定値（K）
という2つの数字が表示されています。
この2つの意味を理解しておくと、カウンタの仕組みがかなり分かりやすくなります。
現在値とは？
現在値は、今までに何回カウントしたのかを表す値です。
例えば、スイッチを3回押した場合、
現在値 ＝ 3
となります。
さらに1回押せば、
現在値 ＝ 4
となります。
設定値とは？
一方の設定値は、「何回まで数えたらカウント完了とするか」を決める値です。
シミュレータで、
設定値（K）＝ 5
とします。
そうすると、現在値が5に到達すると、カウント完了となり、ランプがONします。
例えば設定値を変更すると、
| 設定値 | カウント完了 |
|---|---|
| 3 | 3回 |
| 5 | 5回 |
| 10 | 10回 |
というように、設定した回数に応じてカウント完了となるタイミングが変わります。
設定値を変えて動かしてみよう
では、シミュレータの「－」「＋」ボタンを使って、設定値を変えてみましょう。
例えば設定値を「3」にした場合は、スイッチを3回押すとランプがONします。
設定値を「10」にすれば、10回押すまでカウント完了にはなりません。
このように、カウンタでは、
「何回でカウント完了にするのか」
を設定値によって決めることができます。
三刀流エンジニアカウンタは、まず「現在値」と「設定値」の2つを押さえておけば大丈夫です。
現在値は「今、何回まで数えたか」。
設定値は「何回まで数えたら完了にするか」。
この2つを意識しながらシミュレータを動かしてみてください。
リセットすると、もう一度カウントできる
最後に、シミュレータの「リセット（RST）」を押してみましょう。
カウントがリセットされ、現在値が0に戻ります。
すると、再びスイッチを押してカウントできるようになります。
つまり今回のシミュレータでは、
スイッチ（X0）
↓
カウントする
↓
設定値に到達
↓
ランプ（Y0）ON
↓
リセット
↓
再びカウントできるという流れになっています。
ここまでが、カウンタの基本的な動作です。
ここまでで、
「カウンタは回数を数えるもの」
「現在値は今までに数えた回数」
「設定値に到達するとカウント完了になる」
「リセットすると再びカウントできる」
というところまで理解できれば十分です。
次は、この仕組みを私たちの身近なところではどのように使っているのかを見てみましょう。
カウンタを身近な例でイメージしてみよう
カウンタの仕組みは、工場の設備だけで使われているわけではありません。
私たちの身近なところにも、「何回起きたかを数える」仕組みがあります。
ここでは、イメージしやすい例を2つ見てみましょう。
駐車場の満空管理
駐車場の入口にセンサが設置されていて、入ってきた車を1台ずつ検知するとします。
車が入るたびにカウントしていけば、
1台目 → 1
2台目 → 2
3台目 → 3
・
・
・
20台目 → 20というように、駐車台数を管理できます。
例えば、駐車できる台数が20台なら、20台に達したことをきっかけに「満車」と表示することもできます。
もちろん実際の駐車場では、入庫だけでなく出庫も管理する必要がありますが、
「車が入った」という出来事を検知して、その回数を数える
という部分は、カウンタの基本的な考え方と同じです。
歩数計
もう一つ身近なのが、歩数計です。
歩くたびに足の動きを検知して、
1歩 → 1
2歩 → 2
3歩 → 3
・
・
・
1000歩 → 1000と歩数を数えていきます。
「歩く」という動作が1回発生するたびに、カウントが増えていくわけです。
このように考えると、カウンタの役割は意外とシンプルです。
何かが起きた回数を数える。
これがカウンタの基本です。
【三刀流エンジニアの視点】工場ではカウンタをどう使う？
ここからは、少し視点を工場の生産設備に移してみましょう。
カウンタは、単に「回数を数える」だけではありません。
設備の動作や生産工程のさまざまな場面で、回数を管理するために使われています。
では、実際の工場ではどのような場面でカウンタが活躍しているのでしょうか？
製品の箱詰め・ロット管理
工場では、製品を一定数ずつ箱に詰める工程があります。
例えば、1箱に10個の製品を入れる場合を考えてみましょう。
コンベアを流れてきた製品をセンサで検出し、そのたびにカウントします。
製品を検出
↓
1個目
↓
2個目
↓
3個目
↓
……
↓
10個目
↓
箱詰め完了
↓
次の箱へこのような設備では、**「10個カウントしたら次の動作へ進む」**という制御にカウンタを利用できます。
例えば、10個に達したことを利用して、
- ロボットで箱を交換する
- シリンダで箱を押し出す
- コンベアを停止する
- 次の箱への切り替え処理を行う
といった動作につなげることができます。
カウンタは、このような製品の個数管理やロット管理で非常に分かりやすい使い方ができます。
設備の動作回数をカウントして予防保全
工場の設備では、エアシリンダなどのアクチュエータが、何度も繰り返し動作しています。
そこで、シリンダの動作回数をカウンタで記録しておけば、あらかじめ決めた点検時期の目安を管理することができます。
例えば、メーカーの仕様や設備の保全基準で「一定回数ごとに点検する」と決めている場合、その回数をカウンタで管理します。
「そろそろ点検時期だな」というタイミングを把握しやすくなり、故障する前の予防保全につなげられます。
三刀流エンジニア設備の部品は「○回動いたから必ず交換」という単純なものではありません。実際の保全では、メーカーの仕様や使用条件、設備の状態などを見ながら点検・交換時期を決めます。
リトライ回数を数えて異常を検出
もう一つ、FA設備らしい使い方があります。
例えば、製品の位置決めに失敗した場合に、すぐ設備を異常停止させるのではなく、数回だけ自動的にやり直すような制御です。
例えば、リトライ回数を3回までとします。
位置決め失敗
↓
1回目のリトライ
↓
まだ失敗
↓
2回目のリトライ
↓
まだ失敗
↓
3回目のリトライ
↓
それでも失敗
↓
異常停止このような場合にも、リトライした回数をカウンタで管理できます。
1回や2回の一時的な失敗であれば自動復旧を試み、それでも繰り返し失敗する場合には異常として扱う、といった制御です。
このように、カウンタは「何個作ったか」だけでなく、「何回動いたか」「何回失敗したか」などを管理するためにも使えるわけです。
三刀流エンジニア工場の自動化設備では、「製品の個数」を数える場面が分かりやすいですが、それだけではありません。
設備が何回動いたか、何回リトライしたかなど、設備の状態を管理するためにもカウンタは活躍します。
「何かの回数を数えて、その結果を次の動作につなげる」と考えると、カウンタの用途がイメージしやすくなります。
カウンタのラダー図を見てみよう【ラダー図編】
ここまでで、カウンタがどのようなものか、そして実際にどんな場面で使われるのかが分かってきたと思います。
ここからは、PLCのラダー図ではカウンタをどのように表現するのかを見てみましょう。
今回も、実際に動かせるシミュレータを用意しています。
カウンタの基本的なラダー図
今回のラダー図編シミュレータには、カウンタを理解するために重要な要素がいくつか入っています。
順番に見ていきましょう。
X0はカウントするための入力
最初の「X0」は、カウンタに入力するスイッチです。
X0がONになることで、カウンタC0が入力信号を受け取り、カウントします。
今回のシミュレータでは、「スイッチ（X0）」を押すたびにカウントする仕組みになっています。
C0はカウンタ
「C0」はカウンタを表しています。
今回の回路では、
C0 K5
となっています。
ここで、
- C0 → カウンタ
- K5 → 設定値5
という関係になっています。
つまり、この回路ではC0でカウントし、5回に達したところでカウント完了となる設定です。
C0の接点で出力Y0を動かす
次の段には、
C0 → Y0
という回路があります。
ここで使われているC0は、先ほどのカウンタC0と同じものです。
カウントが完了するとC0の状態が成立し、それを条件としてY0がONします。
今回のシミュレータでは、Y0がランプになっています。
つまり、
X0でカウント
↓
C0がカウント
↓
設定値に到達
↓
C0の条件が成立
↓
Y0 ONという流れです。
カウントするとラダー図はどう動く？
では、実際にラダー図編シミュレータを動かしてみましょう。
「スイッチ（X0）」を押すたびに、カウンタC0のカウント値が増えていきます。
シミュレータでは、現在のカウント値をバーでも確認できるようになっています。
設定値が5の場合、
1 / 5
2 / 5
3 / 5
4 / 5
5 / 5と進んでいきます。
そして5に到達すると、カウント完了となり、C0の接点を利用してY0がONします。
ここで大切なのは、先ほどの基本編で見た動作を、ラダー図の中で対応づけることです。
| シミュレータでの動作 | ラダー図 |
|---|---|
| スイッチを押す | X0 |
| 回数を数える | C0 |
| 5回まで数える | K5 |
| カウント完了 | C0接点 |
| ランプを点灯 | Y0 |
このように、シミュレータの動きとラダー図を対応させて見ると、回路の意味が理解しやすくなります。
三刀流エンジニアラダー図を読むときは、最初から全部を理解しようとしなくても大丈夫です。
まずは、
「何が入力なのか」→「何を数えるのか」→「カウント完了後に何が動くのか」
という順番で追ってみてください。
実際にシミュレータを動かしながらラダー図を見ると、回路の流れがかなり分かりやすくなります。
リセット回路は何をしている？
最後に、下段のリセット回路を見てみましょう。
ラダー図には、
X1 → RST C0
という回路があります。
X1はリセット用のスイッチです。
このスイッチをONすると、カウンタC0をリセットします。
実際にシミュレータの「リセット（X1）」を押してみてください。
カウント値がリセットされ、再び0からカウントできる状態になります。
つまり、この回路では、
X0 → C0をカウント
X1 → C0をリセットという役割分担になっています。
カウンタを使った回路では、「どの入力でカウントするのか」だけでなく、「どのタイミングでリセットするのか」も重要です。
例えば箱詰め設備なら、10個の製品を数え終わって箱を交換したあと、次の箱では再び0個から数え始める必要があります。
そのため、カウンタを利用する設備では、カウントとリセットをセットで考えることが大切です。
ここまでで、カウンタがラダー図の中でどのように使われているのかが分かったと思います。
次は、シーケンス制御の学習で混同しやすい「タイマとカウンタの違い」を整理してみましょう。
カウンタとタイマの違い
カウンタと似たような使い方をするものに、タイマがあります。
どちらもPLCの制御ではよく使われますが、数えているものが違います。
「時間」を扱うのがタイマ、「回数」を扱うのがカウンタ
簡単に整理すると、次のようになります。
| タイマ | カウンタ | |
|---|---|---|
| 扱うもの | 時間 | 回数 |
| 代表的な使い方 | 一定時間後に動作させる | 一定回数後に動作させる |
| 例 | 5秒経過したらランプをON | 5個検出したらランプをON |
例えば、
「スイッチをONしてから5秒後にランプを点灯させる」
のであれば、タイマを使います。
一方、
「製品を5個検出したらランプを点灯させる」
のであれば、カウンタを使います。
つまり、
時間を基準に動かしたい → タイマ
回数を基準に動かしたい → カウンタ
と考えると分かりやすいでしょう。
メカトロラボでは、これまでにオンディレイタイマやオフディレイタイマについても解説しています。
タイマについて復習したい方は、こちらのレッスンも参考にしてください。
シーケンス制御技能検定を目指す方もカウンタを理解しておこう
シーケンス制御技能検定では、カウンタを使った回路が課題に登場することがあります。
実技では、カウンタ命令の使い方だけでなく、入力条件とカウント動作、設定値に達したときの出力動作などを、ラダー図から読み取る力も重要です。
今回学んだ、
- カウンタは何をするものか
- どのタイミングでカウントするのか
- 設定値に達するとどうなるのか
- リセットするとどうなるのか
といった基本を押さえておけば、技能検定の課題に取り組むときにも役立ちます。
三刀流エンジニアカウンタは、ラダー図だけで理解しようとすると少し難しく感じるかもしれません。
**実際に動かしてみると、意外とシンプルです。**まずは今回のシミュレータで、カウンタの動きを体感してみてください。
実際にPLCを使ってカウンタを練習してみたい方へ
ここまでのシミュレータでは、ブラウザ上でカウンタの動きを体験しました。
さらに一歩進んで、実際のPLCやPLCソフトを使ってラダー図を作ってみたいという方もいるでしょう。
PLCを個人で練習する場合は、使用する機種やソフトウェアを準備する必要があります。
メカトロラボでは、実際に私が購入して使用した環境についても紹介しています。
PLCソフトを準備したい方
三菱電機のPLCソフト「GX Works3」を購入して、実際にインストールしたときの手順や、GX Works2との関係などをまとめています。
技能検定向けのPLCを選びたい方
シーケンス制御技能検定の実技練習を目的としてPLCを準備する場合は、使用するPLCの選び方も重要です。
実際の検定盤を使って練習したい方
さらに、実際の検定課題を想定した練習環境を整えたい方に向けて、私が実際に使用したシーケンス制御の検定盤についても詳しくレビューしています。
レベルチェック練習問題
ここまでの内容を理解できたか、最後に確認してみましょう。
読むだけでは、「分かったつもり」になってしまうことがあります。実際に問題を解いてみることで、知識がしっかり定着します。
ぜひ、自分で考えてから解答を開いてみてください。
三刀流エンジニアカウンタは「回数を数える」だけでなく、どのタイミングで1カウントするのかも大切なポイントです。
ここまで学んだことを思い出しながら、挑戦してみてください。
レベル1：穴埋め問題
問題1
カウンタとは、入力信号などの（ ）を数えるための仕組みです。
解答・解説
解答：回数
解説：
カウンタは、入力信号などが何回発生したのかを数えるために使用します。
例えば、製品をセンサで検出する場合、検出するたびにカウントすることで、製品の個数を管理できます。
問題2
カウンタで、現在までに何回カウントしたのかを表す値を（ ）といいます。
解答・解説
解答：現在値
解説：
現在値は、カウンタが現在までに何回カウントしたのかを表す値です。
今回のシミュレータでは、スイッチを押すたびに現在値が増えていきました。
問題3
カウンタで、あらかじめ設定しておく目標となる数値を（ ）といいます。
解答・解説
解答：設定値
解説：
設定値は、「何回カウントしたら完了とするか」を決める数値です。
例えば設定値が「5」であれば、5回カウントしたところでカウント完了となります。
レベル2：○×問題
〇か✕かで解答してください。
問題4
カウンタは、入力ボタンを押し続けている間、ずっと数字が増え続ける。
解答・解説
解答：×
解説：
カウンタは信号が「OFFからONに変わった瞬間」に1だけカウントします。ボタンを押し続けてもカウントは1しか増えません。
問題5
設定値を「5」にしたカウンタでは、5回カウントするとカウント完了となります。
解答・解説
解答：○
解説：
設定値は、カウント完了とする基準となる値です。
今回のシミュレータでは、設定値を5にすると、現在値が5に到達したときにランプがONしました。
問題6
タイマは主に時間を扱い、カウンタは主に回数を扱います。
解答・解説
解答：○
解説：
タイマとカウンタを区別するときの基本的なポイントです。
時間を基準にするのがタイマ、回数を基準にするのがカウンタと考えると分かりやすいでしょう。
問題7
カウンタで設定値に到達したあと、次のサイクルでもカウントを続けたい場合は、リセットなどを利用してカウント状態を初期化する必要があります。
解答・解説
解答：○
解説：
次のサイクルで再びカウントを始めるには、リセットなどを使ってカウント状態を初期化する必要があります。
カウント値を初期状態に戻すことで、新たなサイクルのカウントを始めることができます。
レベル3：考えてみよう
問題8
あなたが工場の設備を設計するとします。
コンベヤで流れてくる製品を、10個ずつ箱に入れる設備です。
「製品を検出した」という信号をカウンタに入力し、10個に達したら箱詰め工程へ進むようにしたいとします。
ここで、カウンタの設定値を誤ってK5にしてしまった場合、どのような問題が起こるでしょうか？
また、正しい設定値はいくつでしょうか？
解答・解説
解答：
K5では、製品を5個検出した時点で設定値に達してしまうため、10個入る前に箱詰め工程へ進んでしまいます。
正しい設定値は、K10です。
解説：
今回の設備では、製品を10個検出したら箱詰め工程へ進むという条件になっています。
そのため、カウンタの設定値もK10にする必要があります。
もしK5に設定してしまうと、5個検出した時点でカウンタが設定値に達するため、本来10個入るはずの箱詰め工程が早く開始されてしまいます。
このように、カウンタの設定値は単なる「数」ではなく、設備の次の動作を決める重要な条件になります。
まとめ｜カウンタは「回数を数えて、次の動作につなげる」仕組み
今回は、シーケンス制御で使われるカウンタについて学びました。
最後に、重要なポイントを整理しておきましょう。
- カウンタは、入力信号などの回数を数えるための仕組み
- 現在値は、現在までにカウントした回数
- 設定値は、カウント完了とする基準となる数値
- 設定値に到達すると、その状態を利用して次の動作につなげられる
- リセットすることで、次のカウントを開始できる
- 時間を扱うのがタイマ、回数を扱うのがカウンタ
- 工場では、製品の箱詰め・設備の予防保全・リトライ回数の管理などに利用できる
カウンタは、PLCのラダー図を学び始めたばかりの方にとっては、少し難しく感じるかもしれません。
しかし、
「何を数える？」
「何回で完了？」
「完了したら何をする？」
という3つに分けて考えると、仕組みを整理しやすくなります。
まずは今回のシミュレータを実際に動かして、「回数を数える」というカウンタの感覚をつかんでみてください。
そして、シーケンス制御技能検定などでラダー図を学ぶ際にも、今回の考え方をぜひ活用してみてください。
シーケンス制御をもっと学びたい方へ
シーケンス制御は、知識を身につけることと、実際に手を動かして試すことを繰り返すことで理解が深まります。
メカトロラボでは、シミュレータを使った基礎学習から、PLCソフトや実機を使った実践まで、段階的に学べるコンテンツを公開しています。
興味のあるステップから、ぜひ挑戦してみてください。
🌱 基礎編
シーケンス制御を基礎から順番に、図解やシミュレータを交えながら楽しく学べるレッスン記事を公開しています。
🧰 環境構築編
実際にPLCソフトを使った学習や設備設計を始めるための、開発環境の構築方法を解説しています。
- （今後追加予定）GX Works3の初期設定
- （今後追加予定）GX Works3の基本的な使い方
- （今後追加予定）工場エンジニアにおすすめのノートパソコン
- （今後追加予定）おすすめ周辺機器・開発環境
⚡ 実機編（準備中）
リレー・スイッチ・ランプなどを実際に配線し、現場に近い環境でシーケンス制御を学べる記事を公開予定です。
🎓 実践編（準備中）
応用回路や現場で役立つ実践的な内容など、一歩進んだ学習コンテンツを公開予定です。
