ST言語とC、Java、Pythonの技術的な違い
1. ST言語の動作特性
(1) メインループがデフォルト
- ST言語には
main関数のようなエントリポイントがなく、PLCのスキャンサイクルによってループ動作を繰り返す。 入力 → 処理 → 出力の順に処理され、次のサイクルで再び同じ動作を実行。- 意図的に抜ける処理やインターロックが必要。
ST言語の動作イメージ
PROGRAM PLC_MAIN
VAR
sensor_input : BOOL;
motor_output : BOOL := FALSE;
END_VAR
(* PLCがスキャンごとにこのコードを実行する *)
IF sensor_input = TRUE THEN
motor_output := TRUE;
ELSE
motor_output := FALSE;
END_IF;
(2) インターロック（競合回避）の必要性
- PLCのスキャン方式では、異なる処理が並行して実行されるため、適切な排他制御が必要。
- 明示的なフラグ管理によって、メモリ共有や出力競合を防ぐ。
インターロックの例
VAR
motor_running : BOOL := FALSE;
safety_lock : BOOL := FALSE;
END_VAR
IF NOT safety_lock THEN
IF motor_running = FALSE THEN
motor_running := TRUE; (* モーターをONにする *)
END_IF;
ELSE
motor_running := FALSE; (* インターロックで強制停止 *)
END_IF;
(3) タイミング制御（スキャンタイムと応答時間）
- PLCは一定周期（例:
10msや50ms）でスキャンを実行する。 FORループなどの時間のかかる処理を書くと、応答が遅延する可能性がある。
STの時間制御（TONタイマ）
VAR
timer1 : TON; (* ONディレイタイマ *)
start_button : BOOL;
output_signal : BOOL;
END_VAR
timer1(IN := start_button, PT := T#3S); (* 3秒待つ *)
IF timer1.Q THEN
output_signal := TRUE; (* 3秒後に出力ON *)
END_IF;
→ sleep(3) のようにスキャンを停止するのではなく、スキャンごとに条件を評価することで遅延を実現。
(4) 割り込み処理とイベント駆動
- CやPythonの
interruptやasync/awaitとは異なり、STは通常スキャンループ内で処理を実行。 - 一部のPLCでは「割り込みタスク（Interrupt Task）」を設定可能。
割り込みタスクの例
TASK fast_interrupt (PRIORITY := 1, INTERVAL := T#1MS)
VAR
emergency_stop : BOOL;
motor_output : BOOL;
END_VAR
IF emergency_stop THEN
motor_output := FALSE; (* 非常停止時に即座に停止 *)
END_IF;
2. C / Java / Python とのタイミング的な違い
| 比較項目 | ST（PLC） | C言語 | Java | Python |
|---|---|---|---|---|
| プログラム実行モデル | 常時ループ | main() から実行 |
main() から実行 |
スクリプトとして実行 |
| スキャン周期 | 10ms ～ 100ms 単位 |
無制限 | JVMが管理 | 無制限 |
| イベント処理 | 限定的（割り込みは一部対応） | 割り込み可 | イベントリスナーあり | asyncio あり |
| タイミング制御 | TON, TOF などのタイマ |
sleep(), usleep() |
Thread.sleep() |
time.sleep() |
| インターロック | 明示的なフラグ管理 | mutex, lock |
synchronized |
threading.Lock() |
3. まとめ
- ST言語は「常時ループで動作する」ため、インターロックを適切に設計しないと競合が発生しやすい（排他制御がOSで保証されていない）。
- スキャン時間の影響で、長時間かかる処理を書くと応答が遅れるため、タイマを適切に利用する必要がある。
- CやPythonはイベント駆動やスレッド制御が可能だが、STではスキャン方式なので「明示的なタイミング管理」が必要。
PLC制御に適したコードを書くには、「スキャンループの概念を理解し、適切なタイミング制御とインターロックを設計する」ことが重要。
