産業界の標準を、
教育現場のスタンダードへ
Raspberry Piを活用した
次世代オープンソースPLC制御学習システム導入事例
プロプライエタリからオープンソースへ:
制御学習における新たな必然
伝統的なPLC
従来の専用機・特定のメーカーに依存したプロプライエタリな環境。
オープンソースへ
Raspberry Pi等の汎用マイコンとOpenPLCの活用が産業界で爆発的に拡大。
現代の技術トレンドを反映した、柔軟でコスト効率の高い「実践的学習環境」へのシフトが急務となっています。
教育現場が直面するハードルと、具体的な要求仕様
「Raspberry PiとOpenPLCを使用した、
1軸アクチュエーター制御の学習用教材」
プラットフォーム:
Raspberry Pi上で動作する OpenPLCを使用。
構成:
CPUユニットとアクチュエータユニットのセパレート設計。
支給条件:
Raspberry Pi本体は学校側で柔軟に手配・準備。
導入規模:
授業での班学習を想定した「4台セット」での一括導入。
制御対象:
1軸アクチュエーターの正確な制御。
要求を具現化した、実践的制御学習システムの全体像
Raspberry Pi (学校支給品)
Arduino Uno
リレー基板
1軸アクチュエータ
1軸アクチュエータ
レバーシブルモータ
レバーシブルモータ
フォトセンサ
PLCユニット
アクチュエータユニット
「頭脳」と「手足」の機能分離:
Raspberry PiとArduinoのハイブリッド設計
Raspberry Pi
(OpenPLCランタイム)
高度な処理能力。オープンソースのランタイムを実行する頭脳。
Arduino Uno
(I/Oモジュール)
堅牢でリアルタイム性に優れた入出力制御。卓上学習に必須の省スペース化を達成。
制御対象
(リレー基板・アクチュエータ・各種センサ)
USBシリアル通信
(複雑な設定を排除し信頼性を確保)
ハードワイヤ接続
教育現場に最適化された、操作性と安全性を追求した機器配置
B (保守性): 端子台に明確なラベリングを施し、配線作業やトラブルシューティングを容易に。
C (安全性): AC100V電源部、DC24V電源部、制御信号部を論理的かつ物理的に分離配置し、学生の安全とメンテナンス性を向上。
A (操作性): スイッチ群 (SW1-4) を学生に最も近い手前に集中配置し、直感的な操作を可能に。
「全ての部品配置は、学生の使いやすさと、教員の維持管理のしやすさを最優先に設計されています。」
妥協なき設計: 要求仕様に対する完全な技術的回答
項目 (Parameter)
要求仕様 (Requirement)
亀山電機のソリューション (Our Solution)
デジタル入出力
4ポート以上
Arduino Uno採用により各14ポート対応
(DI/DO切替可能)
アナログ入出力
入力5/出力2以上
入出力ともに6ポート対応(分解能10bit)
電気的絕縁
デジタル出力に絶縁機構
フォトカプラ(PC817)による確実な保護
回路保護
5A以上の過電流遮断
サーキットプロテクタ(CP32PM/5)を標準搭載
駆動・位置検出
リバーシブル/2箇所検知
ORK1A-AW2J採用・双方向制御と
フォトセンサ2個搭載
圧倒的な導入実績: 試作から全国規模、そして世界基準へ
概念実証: 石川高専様試作機1セット納入
実践導入: 木更津高專様初回ロット4台セット納入
全国スケールアウト:高専14校 計56台納入
グローバル展開: タイ高専2セット納入
大規模リピート: 木更津高専様24セット追加導入
オープンソースPLC導入がもたらす、3つの革新的な学習体験
現代的な技術習得
特定のベンダーに依存しない、オープンソースソフトウェアを活用した普遍的な制御知識の獲得。
安全な実践環境
堅牢でメンテナンス性に優れた設計により、学生が失敗を恐れず繰り返し試行錯誤できる環境を提供。
理論と実践の架け橋
学校での基礎的な学びを、現代の産業オートメーションの最前線へと直結させるシームレスな移行。
課題解決から、次世代技術者の価値創造へ
[課題] Challenge
Raspberry Piを活用した、現代の技術トレンドに即した実践的なPLC学習教材の欠如。
[解決策] Solution
RasPi(頭脳)とArduino(手足)を融合し、教育現場に最適化された安全性・操作性を備えたハイブリッドシステムを開発。
[成果] Result
試作機から始まり、全国14校への展開、さらに海外展開や大規模リピートへと拡大。次世代技術者教育の新たなスタンダードを確立。
産業の最前線と、教育の未来を繋ぐ
株式会社 亀山電機について
制御システム、産業オートメーション、およびカスタムエンジニアリングソリューションにおける専門知識を持つ技術者集団です。私たちは、教育分野から産業界の最前線まで、お客様の高度な技術的課題の解決に貢献し続けます。
