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はじめに

バイオの実験でUF/DFは、結構面倒です。メーカーからは、大袈裟な装置が市販されています。もっとシンプルに簡単に低コストで、サンプルを調製することが可能です。

PLCとは

PLCとは、三菱電機は、「シーケンサー」と言っています。業界では、Programable Logic Controller (PLC)といいます。ラダー言語で、リレーのON/OFF、タイマーをプログラミングすることで、シーケンシャルな自動制御を行うことを担うコントローラーです。

シーケンス制御は、JISでも定義されています。至る所で密かに使用されています。AIではないので、学習はしません。

編集履歴
2020/05/25 はりきり(Mr) 図などは、また今度、追加します。

用途

とにかくどんなところにも使用されています。

• 自動販売機
• 自動ドア
• エレベーター
• 洗濯機
• FA (ファクトリーオートメーション)
  • 大規模工場のマシンからのデータの収集 (→ネットに載せる)
• 発電所、変電所

Bioの実験に応用する

自作でクロマトグラフィー装置もUF/DFシステムも構築できます。

• 液体クロマトグラフィー装置
• UF/DF System
• ろ過システム

必要な機材

• PLC
  • Omron PLC: 1万円~
  • 入力は、5V~24Vのトランジスタ入力
  • 出力は、100V ACが可能なリレー接点
  • 100V AC可能なリレー接点
• PLC プログラミングソフトウェア
  • Omron : 5千円
• 送液ポンプ
  • MasterFlex Pump (600rpm, ヤマト化学)
    • 10万円~20万円
• 延長タップ
• 液面センサー
  • KEYENCE FUシリーズ
  • KEYENCE アプユニット

組み立て

組み立ては、以下の通りシンプルです。

• PLCに100Vコンセントプラグの接続
• PLCの出力リレーと100Vを接続して、延長タップ(メス)に接続
• 送液ポンプの100Vコンセントを、前述の延長タップ(メス)に接続
• 液面センサーとアンプユニットを接続
  • 赤外線がアンプから1つ出ている。
  • センサーに繋ぎ、センサーからの戻りをアンプに繋ぐ(センサーのファイバー2本をアンプに繋ぐ)
  • アンプは、12~24Vの電源に繋ぐ
  • アンプの設定により、センサーの感度を設定する

プログラミグ

PCにソフトウェアをインストールして、プログラミングします。

確認事項

• 入力リレーのアドレス
• 出力リレーのアドレス

ラダー

• 左と右に縦線があります
• 最小単位は、左から右にプログラミグします
  • 入力リレー(ロード命令)を配置する
  • その右側に、出力リレーを配置する
  • 以上で、1行です。
  • 基本的にこれで制御は可能です。
  • 入力リレーがONの場合、出力リレーがONとなります
• でも、これでは、チャチリングします。入力リレーがONになってから、数秒間のタイマーを入れます。その間は、無条件に出力リレーを維持します。
• 基本的には、以上で完了です

UF/DFに使用する

濃縮段階

• ビーカーに濃縮したいサンプル溶液を入れます。
• ファイバーセンサーをビーカーの側面において、スライドさせて、液が有る/無しで、リレーがON/OFFするように、感度を調節します
• 濃縮の完了位置に、センサーをビニールテープで固定してします
• この状態では、出力リレーはONになっているので、ポンプは稼働状態になっているはずです
• 濃縮が進んで、液面が下がり、ファイバーセンサーに達した時に入力リレーはOFFになり、出力リレーもOFFになり、ポンプは停止します。

以上で、濃縮段階での自動化は、完成しました。

UF/DF段階

上記の完了状態から、もう一台用意していた送液ポンプ(2)で、用意していたバッファーを、サンプルのビーカーに送液します。すると、液面が上がり、ファイバーセンサーが反応して、濃縮が開始されます。送液ポンプ(2)の流速をろ過流量より小さく設定しておくことで、バッファー交換の自動化運転が行われることになります。

以上が基本的ですが、安全装置も必要です。以下にシンプルにできるかも課題なので、以下のようなアイデアも有るので、ご参考にしてください。もちろん、フル構築も可能です。

以上