「PLC開発におけるシミュレータを活用した実機レスデバッグ」

ソフトウェア開発の現場では、コーディングを終えたあと、実際にプログラムを動作させてバグを潰すデバッグ作業を行います。
PLCアプリケーション開発でも同様で、なるべく現地の環境に近いデバッグ環境を社内に立ち上げてデバッグを行います。

デバッグ環境構築に最低限必要な実機PLCは、弊社ではお客様からお借りして使用することがほとんどです。
現地へ新規に納入するような案件であれば、実際に納めるPLCを借用してハードウェア確認も兼ねて使用することができますが、既に稼働しているシステムの改造案件である場合など、PLCの借用が難しいことも多々あります。

何とか実機PLCを確保しようと努力はしますが、どうしても確保できない場合にシミュレータを利用することも一つの選択肢となります。
シミュレータはPC上で動作するため、実機PLCと比較していくつか制約があります。
この制約を熟知した上で利用すれば非常に強力なツールであると思います。

他人が開発したプログラムを解析するようなケースにおいてもシミュレータのメリットが発揮されます。
ただ闇雲に回路を読んでいくよりも、動きを確認しながら見ていった方が、速く正確に解析することができるためです。

PLCは同じメーカーでも機種が多く存在するため、解析対象のプログラムに合った実機PLCを用意するのは大変です。
シミュレータならば機種設定を合わせるだけで利用可能となり、シミュレータが機種の違いを吸収してくれます。

弊社の事例では、古いPLCのリプレース案件で役立っています。
古いPLCの場合には更に実機PLCを準備することが大変になりますので、シミュレータが大活躍します。

シミュレータを利用することで、実機PLCでは行うことができないデバッグも可能となります。
組込み、パソコンアプリケーション開発でごく普通に行うステップ実行が代表例です。
ラダープログラムにおいても、好きな条件でブレークさせて1ステップずつ演算結果を確認していくということが、シミュレータを利用すると可能となります。

弊社のPLC技術者ならば、このようなデバッグ機能に頼らなくても通常は問題となりませんが、過去の事例では再現性の低いバグの原因追究を行う場面でシミュレータが威力を発揮しました。
バグが再現したらブレークするように条件設定し、再現するまでシミュレータを走らせておくという使い方です。

シミュレータによっては、ブレークした状態から過去に遡ってステップ実行する機能も搭載されていますので、バグ再現時の状態を確認できるだけでなく、より効率良く原因に辿りつくことが可能です。

また、これらのデバッグ機能は、ラダープログラムを学習している方にも有効です。
１ステップごとに命令の実行結果を確認することができるため、ラダープログラムの理解を深めるのに最適な機能です。
各社タッチパネルにもシミュレータがあり、PLCのシミュレータと連携できるものもありますので、HMI（ヒューマンマシンインタフェース）とセットで学習する際にも環境構築の手間が大きく軽減されます。

実機PLCとシミュレータの違いの中で代表的なものは、タイマの精度です。
実機PLCはリアルタイムな処理が可能ですが、Windowsアプリケーションであるシミュレータのタイマ精度はOSに依存します。
そのため、ラダープログラムで使用するタイマ命令、クロック系の特殊リレーなど時間に関係するものは、実機PLCと全く同一にはなりません。
厳密な時間管理が必要なプログラムには不向きということとなります。

対応命令にも実機PLCとシミュレータで違いがあります。
使用頻度の高い一般的な命令はどのシミュレータでも対応していますが、ソケット通信、ファイル処理といった外部との通信やリソースを使用するような命令は未サポートとなっているメーカーが多いです。
未サポート命令については、取扱説明書にまとめられており、命令が使われた場合にどのような動きをするかについても記載されています。
また、シミュレータによっては、実行中のプログラムで使用している未サポート命令をリストアップしてくれる機能もありますので、どこまでシミュレーションできるのか把握した上で利用する必要があります。