前回までの連載で、「機械安全（ISO 12100）」について解説してきました。 「危険な場所にはガード（柵）を設けろ」「開けたら止まるインターロックを組め」という話でしたね。
- 【機械安全①】警告シールで逃げるな！ISO12100と「安全第一」の本当の意味
- 【機械安全②】リスクアセスメントシートの書き方！危険を計算する3つの手順
- 【機械安全③】インターロックで現場を守れ！フェールセーフとフールプルーフ3つの必須知識
しかし、ここで電気設計者には新たな疑問が生まれます。 「そのインターロック、普通のPLCで組んじゃダメなんですか？」
ガードが開いたことを検知するセンサーと、普通のPLCと、電磁接触器。これらを組み合わせれば、動作としては「開けたら止まる」を作れます。 しかし、国際規格（IEC 61508）はそれを良しとしません。
今回は、我々電気設計者の本丸である「機能安全（Functional Safety）」の基礎と、なぜ専用の機器（安全PLCなど）が必要なのかについて、実務9年の現場エンジニアが解説します。
結論から言うと、普通のPLCには「自分が壊れた時に、安全に止まる能力（自己診断）」がないからです。 この記事を読めば、「なぜ高い金を出して安全PLCを買わされるのか？」という上司からのツッコミに、論理的に反論できるようになります。
特に、安全PLCを使わずに「ラダー回路（ソフト）」だけでインターロックを組むのは自殺行為です。 もしCPUが暴走してフリーズしたら、非常停止ボタンを押しても信号が処理されず、機械が暴走し続ける…そんな悪夢が現実に起きます。
「機能安全」って結局なに？
まず言葉の定義をはっきりさせましょう。 安全には大きく分けて2つのアプローチがあります。
▼ 安全への2つのアプローチ
「物理的な工夫」で守る。
（例：指が入らない隙間、頑丈な壁）
➡ 「そこにモノがあるだけで安全」という状態。
「制御の働き」で守る。
（例：センサー検知で電源遮断）
➡ 「装置が正しく機能して初めて安全」になる状態。
鉄道の踏切で例えると？
- 本質的安全： 線路を高架（立体交差）にして、物理的に電車と車が出会わないようにする。
- 機能安全： 踏切を作る。電車が来たらセンサーが検知し、遮断機を下ろして車を止める。
高架にするのが一番ですが、コストや場所の問題で無理な場合が多いですよね。 だからこそ、「遮断機（制御システム）が絶対に故障しない（または故障しても安全側に動く）」ように設計しなければならない。これが機能安全の考え方です。
親玉規格「IEC 61508」とは？
この「機能安全」について定めた国際規格の親玉が「IEC 61508」です。 正式名称は「電気・電子・プログラマブル電子安全関連系（E/E/PE）の機能安全」。
舌を噛みそうな名前ですが、要するに「電気やコンピュータを使って安全を作るなら、このルールを守りなさい」という規格です。
この規格は非常に汎用性が高く、ここから各業界向けの規格が派生しています。
- ISO 26262： 自動車向け
- ISO 13849-1： 産業機械向け（我々FA屋が一番使うのはコレ！）
- IEC 61511： プラント向け
すべての基礎となるのがIEC 61508なので、この考え方を知っておくことは電気設計者の必須教養と言えます。
「作って終わり」じゃない！安全ライフサイクル
IEC 61508の最大の特徴は、「安全ライフサイクル」という考え方です。
普通の機械設計なら「設計 → 製造 → 試運転 → 納入」で終わりかもしれません。 しかし機能安全では、以下のような全期間（ゆりかごから墓場まで）を管理することを求めます。
- 概念・定義： 何を守るのか？ 対象範囲は？
- ハザード分析： どんな危険があるか？（リスクアセスメント）
- 安全要求スペック決定： どのくらいの信頼性（SIL）が必要か？
- 設計・開発： ハードとソフトを作る。
- 設置・試運転： 正しく動くか検証する。
- 運用・保守： 定期点検や修理。
- 廃棄： 安全に捨てる。
なぜここまで管理するの？
「バグのないプログラム」や「絶対に壊れない部品」を作るのは不可能だからです。 だからこそ、「設計ミスを減らすプロセス（管理手法）」と「壊れても安全になる設計（アーキテクチャ）」の両方が必要になるのです。
なぜ「普通のPLC」じゃダメなのか？
最初の疑問に戻りましょう。 機能安全の規格では、システムを信頼するために2つの故障対策を求めます。
- ランダムハードウェア故障： 部品が劣化して壊れること。
- システマティック故障： 設計ミスやバグ、配線ミスなど「人為的」な原因。
汎用PLC（普通のPLC）は、これらが考慮されていません。 もしCPUが暴走して「出力ON」のままフリーズしたら？ 接点が溶着したら？ 普通のPLCは「止まる」保証がなく、そのまま機械を動かし続けて事故に繋がる可能性があります。
（※汎用PLCの危険性については、以下の記事でも詳しく解説しています！）
安全機器（安全PLC・セーフティリレー）の凄さ
一方、安全PLCやセーフティリレーユニットといった「安全機器」は違います。
- 冗長化（二重化）： CPUや回路が2つあり、片方が壊れても機能する（または停止できる）。
- 自己診断（クロスモニタリング）： 2つの回路が常にお互いを監視し、計算結果がズレたら即「安全側（OFF）」に移行する。
つまり、これらは「自分が壊れたことを自分で検知し、確実に機械を止める能力」を持っています。 だからこそ、命に関わるインターロックには、汎用PLCではなく、これらの「安全認証を受けた機器」を使わなければならないのです。
コラム：安全PLCとセーフティリレー、どっちを使う？
「安全機器が必要なのは分かったけど、高価な安全PLCを毎回使うの？」 そう思うかもしれませんが、使い分けがあります。
- セーフティリレーユニット（ハードウェア回路）：
- 非常停止ボタンやドアスイッチが数個だけ、という小規模な装置向け。
- プログラムレスで配線だけで組めるので簡単・安価。現場ではこちらが主流。
- 安全PLC（プログラム可能）：
- 入出力点数が数十点以上ある、安全ネットワーク（EtherCAT FSoEなど）を使いたい、という中〜大規模なライン向け。
- 複雑なロジックを組めるが、高価で設計工数もかかる。
「機能安全＝安全PLC」ではありません。 「そのシステムに見合った、適切な安全機器を選ぶこと」が設計者の腕の見せ所です。
まとめ：機能安全は「信頼」の設計
今回は機能安全の入り口として、IEC 61508の概念解説を行いました。
- 機能安全とは： 「制御の力」で安全を確保すること。
- IEC 61508とは： 電気・電子制御で安全を作るための「親玉ルール」。
- 安全機器とは： 汎用PLCと違い、「故障検知」と「安全停止」が保証された機器（リレーユニットや安全PLC）。
- なぜ安全機器を使うか： 「故障した時に、確実に止まる」ことを保証するため。
さて、先ほどの安全ライフサイクルの手順3に、「SIL（シル）」という聞き慣れない単語がさらっと出てきたのに気付きましたか？「どのくらいの信頼性（SIL）が必要か？」という部分です。 現場でよく聞く「SIL 3（シルスリー）」とか「PL e」という言葉。 あれは一体どういう基準で決まっているのでしょうか？
次回は、機能安全の核心部分である「SIL（安全度水準）」と「確率論」について、確率の表を見ながら解説します。
安全設計マスターへの道（全７回ロードマップ）
「機械安全・機能安全シリーズ」は、以下の全７回構成でお届けします。「安全設計」は、概念、計算、ハードウェア、制御、そして法律が複雑に絡み合う総力戦です。
このシリーズを最後まで読めば、あなたはもう「ISO？ 計算？ よく分からんからメーカー任せ」と言っていた頃のあなたではありません。
自信を持ってリスクを計算し、仕様を決定し、堂々と「安全です」と言い切れるエンジニアになれるよう、体系的に解説していきます！
Phase 1：機械安全編（メカ・構造で守る）
まずは「物理的にどう守るか？」という機械安全の基礎を固めました。
Phase 2：機能安全編（電気・制御で守る）
次に、目に見えない「制御の信頼性」を保証する機能安全の世界へ踏み込みました。
