三菱PLCとHMIの統合では、PLC型式、通信ドライバ、物理ポート、信号所有権、電源・接地、前面環境を一つの仕様として固定する。対象は装置OEMの設計、品質保証、技術購買である。JASPERのHMIアセンブリが扱う境界は、表示、タッチ、オーバーレイ、回路、ハーネス、コネクタ、筐体との取り合いまで。PLCラダー、SCADA、安全ロジックは制御設計側の責任範囲とする。
最終更新：2026年8月24日
早見表：最初に固定するのは6つの設計境界である
| 決定項目 | 判断基準 | 主担当 | 成果物 |
|---|---|---|---|
| PLC–HMI通信 | CPU、ドライバ、媒体、読書き範囲を同じ改訂版資料で照合 | 制御設計 | 接続適合表、データmap |
| 物理配線 | Ethernet/serial、topology、shield、ground、isolation | 電気設計 | 結線図、pinout、ケーブル表 |
| 信号所有権 | HMIは要求、PLCは条件判定と結果返却を所有 | 制御設計 | handshake表 |
| 表示・タッチ | 手袋、水、洗浄、照度、操作具で選ぶ | 製品設計 | 表示/touch仕様 |
| 前面・筐体 | cutout、gasket、締結、connector出口を同時設計 | 機構/HMI設計 | 2D/3D、stack-up |
| 受入れ | 断線、再起動、noise、誤操作を再現 | 品質/立上げ | 検証matrix、承認sample |
PLCとHMIの統合は、制御・通信・電子・機構の4層で定義する
PLC–HMI接続は4層の契約である。下層が未定では交換互換、EMC、密封、書込み条件を量産図面に落とせない。HMIパネルとは？構造とOEM組み込みの要点も参照し、表示器単体と完成前面パネルを区別する。
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│ 制御層：sequence / interlock / safety / alarm source │
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│ 通信層：MC・SLMP・Modbus・EtherNet/IP / timeout │
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│ 電子層：Ethernet・RS-485 / isolation / power / shield│
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│ 機構層：LCD / touch / cover / gasket / enclosure │
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制御層は運転許可と警報源、通信層はアドレスとデータ型、電子層は電源・接地・絶縁、機構層は表示・タッチ・ガスケットを決める。産業自動化向けHMIハードウェア構成は下位2層の関連資料である。各境界には担当者を置き、制御設計とHMI供給者の未定事項を図面上で分ける。
三菱PLC–HMIプロトコルは、CPU・ドライバ・物理媒体の一致で選ぶ
三菱PLCとHMIを接続するプロトコルは名称だけでは決まらない。PLC CPU/通信モジュール、HMIドライバ、Ethernetまたはシリアル、利用デバイス領域を照合する。三菱電機はMCプロトコルを、相手機器からCPUへアクセスする通信方式と定義する。SLMPはSLMP対応機器や接続PLCへアクセスするプロトコルである。
| 候補 | 媒体・層 | 適用条件 | 必ず固定する項目 |
|---|---|---|---|
| MC / SLMP | 三菱系アプリケーション層。媒体は機器ごとに確認 | MELSECデバイスへアクセスし、HMIに正式ドライバがある | CPU/module、フレーム、デバイス、ポート、タイムアウト、改訂 |
| Modbus TCP | TCP/IP上のModbus | 異メーカー間でレジスタマップを明示できる | client/server、function、レジスタ、word order |
| Modbus RTU | シリアル上のModbus。RS-485等は物理層 | 少点数でマップとmulti-drop条件が安定 | station、baud、parity、終端、bias |
| EtherNet/IP | Ethernet/TCP/IP + CIP | PLC/HMI双方の対応実装が一致 | 役割、assembly/object、更新・タイムアウト |
| メーカードライバ | HMIメーカーの接続実装 | 対応表にPLC型式、firmware、ポートがある | ドライバ版、接続数、制限、診断方法 |
Modbus V1.1b3はModbusをOSI第7層の要求/応答型プロトコルとする。RS-485とModbus RTUは同じものではない。ODVAもEtherNet/IPをEthernet/TCP/IPとCIPの組合せと定義する。RJ45の存在だけでは互換性を保証しない。
GOT2000 GT27にはEthernet、RS-232、RS-422/485があり、KEYENCE VT5も型式でポート構成が異なる。シリーズ名だけでBOMを確定せず、末尾型式と接続マニュアルの改訂まで購買仕様に入れる。産業用HMIの通信プロトコルとハードウェア接続は通信層の関連資料である。
HMIはcommandを要求し、PLCは成立条件と結果を所有する
HMIの書込みを出力へ直結せず、「要求→PLC条件判定→実行→結果返却」のハンドシェイクにする。二重送信、通信途絶、HMI単独再起動時の正しい状態を決められる。
状態値と警報源はPLC、表示と確認操作はHMIに分ける。設定値はPLCでも範囲・権限・工程条件を判定する。bit、signed/unsigned、32-bit、float、BCD、string、単位、scale、byte/word orderを同じマップにまとめ、読取専用、HMI書込み、PLC内部を区分する。command ID、ack ID、result codeも記載する。
非常停止やガードインターロックを通常HMIのタッチ操作だけに依存させない。ISO 13849-1:2023は安全関連制御部の設計・統合方法を扱う。必要機能とPLrは機械リスクアセスメント側で決め、一般通信と別に承認する。
EthernetとRS-485は、配線・ground・isolationまで図面化する
Ethernetではプロトコル、ポート、構成、スイッチ、アドレスを決める。RS-485では2-wire/4-wire、極性、共通基準、終端、bias、stub、シールドを決める。同じD-subやRJ45でも信号とプロトコルは別仕様になり得る。
Analog Devices AN-727は、終端を伝送線路インピーダンスに合わせ、stubを短くし、全ドライバが高インピーダンスとなる待機時にはbiasを設計するよう示す。値はケーブル、送受信器、node数、速度から決める。
絶縁は信号、絶縁DC-DC電源、シールド/FG接続点、耐圧、沿面/空間距離を図示する。長距離、建屋間、motor/drive近傍、異なる電源領域では接地電位差とsurgeを評価する。コネクタには誤挿入防止、保持、シールド連続性、保守空間、曲げ半径を要求する。
表示・タッチ・前面stackは通信仕様と並行して決める
前面stackはcover lensまたはgraphic overlay、タッチセンサ、光学接着層、LCD、carrier、controller、harness、rear cover、gasketで構成される。厚さはタッチ感度、視差、窓段差、コネクタ位置、gasket圧縮に影響する。
| touch方式 | 強み | 注意点 | 完成品で再現する条件 |
|---|---|---|---|
| 投影型静電容量式（PCAP） | 平滑ガラス、multi-touch、外観自由度 | 手袋、水膜、洗浄液、noise、厚いcoverで調整 | 実cover、実接地、手袋、濡れ、motor稼働 |
| 抵抗膜式 | 指、手袋、stylusを使いやすい | 押圧、表面film、一点入力 | 実overlay、入力具、低温、反復操作 |
| 物理key併用 | 触覚と位置記憶 | 開口、seal、配線、寿命条件 | 手袋、液体、誤押下、通信断 |
| PCAP + 重要key | 情報量と確実な操作点を分離 | 画面とhardwire信号の責任分離 | 同時操作、清掃mode、再起動 |
Microchip AN1325は、標準静電容量式タッチで水、手袋、伝導/放射noiseが課題になり得るとする。PCAPはcontroller、cover、接地、調整を含む完成stackで試す。抵抗膜式は導電層を押圧して座標を検出する。引用元は旧資料のため、現行部品は別途確認する。
LCDはactive area、resolution、輝度条件、視野方向、backlight、使用/保存温度、結露、交換単位を仕様化する。印刷色と表示色は別の承認sampleで管理する。
電源・EMC・筐体保護は完成品条件で検証する
「24 VDC HMI」だけでは不足する。電圧範囲、ripple、inrush、brownout、瞬停、逆接、FG、起動順序を記載する。JTEKT GC-A2の機種例はDC24 V、DC20.4–28.8 V、0–50 °C、gasket使用時の前面IP65相当、ESD air 8 kV/contact 4 kVである。別機種へ転用しない。
IEC 61131-2:2017は産業制御機器の機能・EMC要件と検証試験を扱う。IEC 61000-6-2:2016は、専用製品規格がない場合の産業環境向け一般immunity規格である。適用根拠をRFQに記す。
EMC確認ではタッチ誤検出、display reset、serial error、Ethernet再接続、false commandを別々に監視する。配線はdrive cableとの離隔、シールド終端、cabinet entryを含む実機条件で再現する。
IEC 60529のIP codeは筐体の保護等級である。前面だけがIP65相当でも、gasket seam、screw、connector、cable glandが同じ保護を持つとは限らない。平面度、開口公差、gasket材/硬度/圧縮、torqueを完成図面へ入れる。
PLC内蔵HMIは、小規模で境界が固定された装置に向く
PLC内蔵HMIは配線点数とpanel volumeを抑えやすい。実例のIDEC FT1A-M14KA-Sは3.7型HMI、14点入出力、Ethernet、RS-485/RS-232C、Modbus TCP/RTUを一体化する。この数値は当該型式に限る。
一体型は入出力、画面、network、交換単位が長期に変わらない装置に向く。PLCとdisplayを別々に更新する、複数HMIを使う、大幅に拡張する場合は分離型が扱いやすい。交換範囲、backup、spareも比較する。
立上げは、正常通信より先にfailure pathを合意する
FAT/SATは表示確認だけで終えない。手順、測定器、version、期待値、記録、判定者をmatrixへ追加する。試験・検証計画と産業用HMIパネル設計チェックリスト｜10のリリースゲートをsample承認前のgateにする。
| 検証群 | 故障注入・条件 | 観測項目 | 合格証拠 |
|---|---|---|---|
| power | PLC/HMI起動順、brownout、再投入 | boot、stale data、command重複 | event log、電源波形 |
| data map | min/max、負値、32-bit、float、write禁止領域 | 表示、word order、reject | signed test sheet、capture |
| link | cable抜去、switch/node再起動 | timeout、alarm、再接続 | timestamp log |
| touch | 手袋、水滴、洗浄、端部、長押し | false/missed touch、command数 | video、touch log |
| EMC/environment | 実cable、実ground、温湿度 | reset、flicker、error | report、構成写真 |
| enclosure | cutout限界、gasket、torque | ingress、反り、seal痕 | 寸法・試験report |
| service/safety | HMI交換、誤挿入、E-stop、通信断 | 設定復元、安全機能の独立 | 作業・安全validation記録 |
試作・サンプル承認では外観sampleと機能sampleを分ける。量産材、gasket、connector、実cable、実enclosureで通信・タッチ・密封の相互作用を確認する。
図面・RFQには、5つの入力パッケージを添付する
- 表示・操作：LCD型式またはactive area、resolution、方向、touch方式、手袋、stylus、水/洗浄、physical key、視認距離。
- 機構：front-panel 2D/3D、cutout、公差、depth、cover/overlay材、表面処理、gasket、fastener、cable envelope。
- 電気：電源range/peak、ground/FG、shield、isolation boundary、信号電圧、connector pinout。
- 通信：PLC/HMI末尾型式、firmware、driver、protocol、topology、address、data map、timeout、再接続。
- 品質・生産：使用/保存環境、target IP、EMC/安全の根拠、validation matrix、traceability、annual volume、試作数、承認者。
資料は同じrevisionでそろえ、未定項目には担当者と決定日を付ける。図面を送って技術確認を依頼すれば、製造可能な前面stack、connector出口、検証境界を確認できる。
よくある質問
三菱PLCとHMIの接続では、MCプロトコルとSLMPのどちらを選びますか？
HMIのdriver名とPLC CPU/moduleの方式を一致させる。MCとSLMPを名称だけで同一視せず、frame、device、port、revisionを確認する。
KEYENCE製PLCとHMI、または三菱PLCとKEYENCE HMIは接続できますか？
対応表にPLC/HMI型式、driver、port、条件があれば候補になる。物理portの一致だけでは足りず、双方の現行manualでprotocol、pinout、station/address、制限を照合する。
PLC内蔵HMIは、分離型PLCとHMIより適していますか？
小規模で入出力、画面、network、交換単位が固定される装置には適しやすい。個別更新、複数HMI、大幅な拡張、安全controlの分離が必要なら分離型も比較する。
RS-485とModbus RTUは同じものですか？
同じではない。RS-485は物理層、Modbus RTUはアプリケーション層である。前者では配線・終端・bias、後者ではstation・register・word order・timeoutを決める。
PLC–HMI通信ポートには絶縁が必要ですか？
全構成で必須ではない。異なる接地、長距離、建屋間、motor/drive近傍では優先評価する。採用時は絶縁電源、shield/FG、耐圧、沿面/空間距離も定義する。
非常停止をHMIの画面buttonだけで実装できますか？
一般HMIの画面buttonだけを安全機能にしない。risk assessmentで必要機能とperformance levelを決め、ISO 13849-1等に基づく安全関連制御部で検証する。
工場用HMIはPCAPと抵抗膜式のどちらを選びますか？
手袋、水/洗浄液、multi-touch、noise、cover厚さで選ぶ。PCAPは完成stackで調整し、抵抗膜式は押圧、surface film、一点入力を確認する。実coverと実接地で比較試作する。
PLC–HMI統合の試作前に何を渡せばよいですか？
display型式、front-panel 2D/3D、PLC/HMI末尾型式、interface stack、protocol/data map、電源/接地、環境、target IP、validation条件、annual volumeを渡す。未定項目には担当者と決定日を付ける。
参考資料
- 三菱電機FA「MCプロトコル」および「SLMP」。
- 三菱電機「GOT2000 GT27」および「GOT接続manual」。
- KEYENCE「VT5 series」。
- Modbus Organization「Application Protocol V1.1b3」、2012-04-26。
- ODVA「EtherNet/IP」。
- Analog Devices「AN-727」。
- IEC「IEC 61131-2:2017」、2017-08-23。
- IEC「IEC 60529」、AMD2:2013を含む統合版。
- IEC「IEC 61000-6-2:2016」、2016-08-10。
- ISO「ISO 13849-1:2023」、2023-04。
- Microchip「AN1325」、2015-06-24、および「AVR341」。
- IDEC「FT1A-M14KA-S」。
- JTEKT Electronics「GC-A2」。
表示size、front-panel drawing、interface stack、使用環境、annual volumeがそろったら、技術見積もりを依頼できる。JASPERは前面HMI hardware assemblyの製造取り合いを確認し、PLC/SCADA programmingとsafety logicは対象外として切り分ける。
本稿はJASPERが作成した技術ガイドである。特定メーカーの採用を推奨するものではなく、公開一次資料と各案件の正式仕様を照合して適用する。
図面、積層構成、使用条件をご提示ください
JASPERの技術担当が、インターフェース、未解決リスク、見積りに必要な検証項目を確認します。