MINATAと学ぶオートメーション #25：タイマーリレー — オンディレイ・オフディレイと応用

タイマーリレー：オンディレイ・オフディレイと応用

インバータの入った盤が熱く運転する。盤の冷却ファンが機械と同時に切れるので、停止直後にインバータ内にたまった熱が吹き出されず、部品が必要以上に長く熱いままになる。この修正に高価なものは要らない——機械停止後もファンを数分回してから切るためのオフディレイタイマーリレーが一つあればよい。小さな機器、一つの「遅延」機能が、まさに問題を解決する。

タイマーリレーは制御回路に時間の要素を持ち込む：遅延の後に何かをする、状態をさらにある間隔保つ、または拍子に合わせてパルス／点滅を生む。待ち工程を持つシーケンスを組む欠けた一片だ——スターデルタ（#24）、反転遅延（#23）から、数え切れない「待ってから動く」工程まで。

本記事では、二つの基本形オンディレイとオフディレイをタイミングチャートで説明し、他の種類（パルス、点滅）、実際の応用、そしてPLCでのTON/TOF/TPタイマーへの翻訳を扱う。

本記事は原則を述べる。リレーの種類、時間範囲、精度は実際の機器と応用要件に従うこと。

タイミングチャートを読む

タイマーリレーを最も速く理解する方法は、タイミングチャートを見ることだ：横軸が時間、二本の線が入力（トリガ条件）と出力（リレー接点）を示す。種類の違いは、出力が入力からどう「ずれる」かにある。

オンディレイとオフディレイのタイミングチャート：遅延Tを伴う入力と出力の関係

オンディレイ（オンディレイ）

もっとも一般的な種類だ：

入力オン → リレーが計数を始め、時間Tの後に出力がオンになる。
入力オフ → 出力は即座にオフになり、カウンタがリセットする。

言い換えれば：出力は入力が十分長く（≥T）保たれたときにだけオンになる。応用：

安定を待つ： 次工程を許可する前に圧力／温度／速度がしきい値に達するのを待つ。
待ち工程のあるシーケンス： ある機器を別の機器のT秒後に起動する（電流が重ならないよう順に起動）。
一瞬の信号のろ波： 信号は≥T続いたときにだけ本物とみなす——ノイズと接点バウンスを排除（#10、#18）。信号がTより短く明滅すると、出力は決してオンにならない。

オフディレイ（オフディレイ）

オンディレイの逆だ：

入力オン → 出力が即座にオンになる。
入力オフ → 出力はさらに時間T保たれてからオフになる。

古典的な応用が冒頭の例だ：

熱を排出するため、機械／インバータの停止後に冷却ファンが回り続ける。
停止後しばらく潤滑／灯を保つ。
短い信号喪失を無視： Tより短い入力の明滅を通じて出力を保つ（例：小さな隙間のある物がセンサーを通過）。

他の種類：パルスと点滅

二つの基本形のほか、タイマーリレーには多くの変種がある：

ワンショット／パルス： 入力がオンになると、入力がまだ保たれているか否かによらず、出力がちょうど間隔Tオンになってから自ら切れる。固定長の「拍子」を作るのに使う。
点滅（フラッシャ）： 出力が周期に合わせて交互にオン／オフし、点滅表示灯や拍子を作る。
オンオフ両方の遅延、周期的オンオフ、再トリガ可（retriggerable）： 特殊なシーケンス向けの多くの機能群。
専用スターデルタタイマーリレー： #24向けにY解除／遅延／Δ投入の論理を統合。

多くの多機能タイマーリレーは、本体のロータリスイッチで機能と時間範囲を選べ、一つの機器で多くの仕事に使える。

多段シーケンスの中のタイマーリレー

タイマーリレーの真価は、複数を連ねて逐次工程を作るときに現れる。例えば三つの機器を数秒間隔で順に起動する工程（始動電流が重ならないよう）：

Startを押す → 機器1が動き、同時にオンディレイT1が計数を始める。
T1の後 → 機器2が動き、オンディレイT2が始まる。
T2の後 → 機器3が動く。

各工程が遅延で次工程の「道を開く」。これはPLC以前に古いラインがシーケンスを作った方法だ——理解すれば、現場に今も多く残る純機器の制御盤を読めるようになる。

しかし、シーケンスが複雑になると（多くの工程、多くの分岐条件、エラー処理）、多くの物理タイマーリレーを連ねるのはもつれ、修正が難しくなる。そこでPLCが勝る：同じシーケンスをタイマー＋状態機械（第5段で学ぶ）で書くほうがはるかに明確で保守しやすい。物理タイマーリレーは単純な数工程に向き、大きなシーケンスはPLCへ移すべきだ。

機械式・空気圧式・電子式

タイマーリレーには複数の技術があり、精度と環境で選ぶ：

電子式（最も一般的）： 電子的な計時回路で、広い範囲、正確、一つの本体で多くの機能を調整できる。現代の盤の既定の選択だ。
機械式／同期モーター式： 時間とともに回る機構。堅牢で電気ノイズに影響されにくいが、かさばり柔軟性に欠ける。古い機器で見られる。
空気圧式タイマー： 絞りオリフィスから空気が抜けることで遅延する（#19の絞り弁のよう）。電磁接触器に取り付け、電子部品が要らず、過酷な環境に耐えるが、精度は中程度で温度でドリフトする。

今日の大半の応用では、電子式タイマーリレーで十分よく経済的だ。特別な理由（特殊な環境、古い機器との互換、電子部品不使用の要求）があるときだけ別の種類を選ぶ。

タイマーリレーの選定と配線

時間範囲： 必要な値を覆う範囲を選び、精度のため範囲の中央に設定する（サーマルリレーの選定#13のよう）。
精度と再現性： 時間に敏感なシーケンスでは誤差に注意。電子式は機械式より安定。
供給電圧とトリガ方式： 別電源が要るものと、制御電圧自体でトリガするものがある。ピン図をよく読む。
出力接点： 適切な電流／負荷種類。大きな負荷は中継リレー（#11）を介して開閉。

PLCで：TON、TOF、TP

PLCを使うとき、物理タイマーリレーは通常IEC 61131-3標準のタイマーブロック（#48で詳述）で置き換える：

TON ＝オンディレイ：入力が設定時間保たれた後に出力が立ち上がる。
TOF ＝オフディレイ：入力オフの後、出力が設定時間保たれる。
TP ＝パルス：出力が固定間隔オンになる。

PLCタイマーの利点：時間をソフトウェアで調整でき、機器コストなしに好きなだけタイマーを使え、計数中の値を容易に監視できる。しかし読む原理は上のまったく同じタイミングチャートだ——チャートを押さえれば物理リレーもPLCタイマーも理解できる。

オンディレイでノイズをろ波：実用的なこつ

オンディレイのあまり言及されないが非常に有用な用途の一つが、明滅する信号のろ波だ。センサーが「物あり」を報告するが、振動や電気ノイズで数十ミリ秒たまに明滅するとする。論理が即座に反応すると、誤計数したり工程を誤遷移したりしうる。

信号に短いオンディレイ（例：数十〜数百ミリ秒）を置く：信号が十分長く安定して保たれたときにだけ本物とみなす。設定時間より短いノイズパルスはすべて無視される。これがまさに#10と#18で述べたデバウンスを時間で実装したものだ。PLCでは、入力信号に小さなTONを一つ置くだけで足りる。

逆に、オフディレイはよく明滅して切れる信号を安定させるのに役立つ：信号が有効なのに一瞬たまに落ちる（隙間のある物、振動する接点）なら、オフディレイがそれらの短い喪失を通じて出力を保ち、「滑らかな」状態を与える。二つの種類を正しい場所で組み合わせることは、制御論理へ入れる前に信号を清浄にする単純で強力な道具だ。

参考となる技術シナリオ

以下の図はMINATAの設計思想に沿った参考案である。最終的な定格と構成は、実際の資料・規格・機器に照らして確認すること。

MINATAの機械セルでは、時間の要素が多くの所で使われる：機構を動かす前に十分な空気圧を待つTON、停止後に盤の冷却ファンを回し続けるTOF、固定長の押しパルスを作るTP。Delta AX-308Eでは、これらすべてをCODESYSのタイマーブロックで行い、時間はHMIで調整し、物理タイマーリレーは要らない。

純機器の部分（PLCがまだないとき）では、単純なセルは今も個別のタイマーリレーを使う——例えばポンプ用の専用スターデルタリレー。どの形であれ、「オン遅延／オフ遅延／パルス」の読み方と考え方は同じだ。

よくある誤り

オンディレイとオフディレイを取り違える → シーケンスが拍子外れに。
必要な値を覆わない時間範囲を選ぶ、または範囲の端に設定する。
ノイズろ波にオンディレイを使うがTを短くしすぎる → ノイズがなお通る。長すぎる → 反応が遅い。
大きな負荷を中継リレーでなくタイマーリレー接点で直接開閉する。
PLCでTOFが入力オフの後も出力を保つことを忘れる → 下流の論理が状態を誤読する。

タイマーリレーチェックリスト

[ ] 正しい種類を見極める：オンディレイ、オフディレイ、パルス、点滅。
[ ] 必要な値を覆う時間範囲、範囲の中央近くに設定。
[ ] 時間に敏感なシーケンスに合う精度を選ぶ。
[ ] 供給／トリガ方式とピン図を確認。
[ ] 大きな負荷は中継リレーを介して開閉。
[ ] PLCでは：正しい種類のTON/TOF/TPを使い、TOFの保持挙動を理解。
[ ] 信号ノイズのろ波に短いオンディレイを検討。複雑なシーケンスはPLCへ。
[ ] 単純なシーケンスには複数のタイマーリレーを連ねる。タイミングチャートで読み・確認して拍子外れを避ける。

タイマーリレーは小さいが、シーケンス回路の一群を開く：「待ってから動く」や「もうしばらく保つ」が要るときは、いつでもその答えだ。ここでオンディレイ／オフディレイのタイミングチャートを習得すれば、機器でもPLCでも、この後ほぼあらゆる時間シーケンスを読み・組む道具が手に入る。

MINATAで自動化の知識をもっと読む：https://minatavn.com/ja/blog/industrial-automation

前の記事 — #24：スターデルタ始動：モーター始動電流の低減：https://minatavn.com/ja/blog/automation-24-star-delta-starting-ja

次の記事 — #26：制御回路図を左から右へ読む：https://minatavn.com/ja/blog/automation-26-reading-electrical-diagrams-ja

MINATAの技術記事をすべて見る