シーケンシャル操作は、産業用制御とオートメーションの重要な側面です。例えば、工業用洗濯機などがあります。給水する、洗濯する、排水する、すすぐなど動作を表す動詞を使って、洗濯機の動きを状態で記述することができます。状態遷移は、オペレーターのキー入力、タンク満タン、時間遅延完了などの特定の条件に紐づけられています。
今日、こういったシーケンシャルタスクの制御には、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）がよく使われます。現代のPLC実装では、物理デバイスをソフトウェアに置き換える際に同じ用語が使用されることが多いので、この古い技術を理解することは重要です。
カムタイマとラチェットステップシーケンサの歴史
歴史的には、ドラムシーケンサやリレーのようなラチェット機構など、この種の制御を行ういくつかの異なる方法がありました。この2つの技術には、微妙ですが非常に重要な違いがあります。その違いは時間の問題です。
ドラムシーケンサは、より適切にはカムタイマと呼ばれ、電気モータによって駆動されます。ドラムは特定の速度で回転します。実際、多くの装置は同期ACモータを搭載しており、タイミングはライン周波数によって制御されていました。ドラムが回転すると、バレリーナが踊るオルゴールのドラムが音を弾くように、スイッチが作動します。この仕組みは、洗濯機のような民生用途で特にうまく機能しました。モータは洗濯サイクルの各部分の時間を忠実に守ります。
カムタイマはPLCの動作の思考の出発点となりますが、時間的な側面が不必要な混乱を招きます。多くの場合、図1、2、3に示すようなラチェットシーケンサを検討することをお勧めします。ここの左下にリレーのアーマチュアのようなものが見えます。コイルが通電されると、カムが1つ進み、コモンワイパを接点のリングの次の位置に動かします。この特別な機構は、10極24ポジションの機械駆動スイッチとして作動します。
このデバイスは10 × 24のルックアップテーブル（LUT）と考えることができます。はんだを「プログラミング」言語として使うことで、24の各状態に対して10の出力を構成することができます。これは、表の各セルに1か0を追加するようなものです。適切な外部回路と外部時間遅延リレーを使えば、センサ入力と時間に基づいて状態を制御できます。このようなメカニズムは、おそらく数種類の独自のサイクルを持つ工業用洗濯機を簡単に制御できるでしょう。
図1： 筆者所蔵のアンティーク10極24ポジションのメカニカルシーケンサの写真
ラチェットカムの動作
図1のラチェット式カムは時間を気にしません。例えば、状態間で1分待ちたい場合、1分を「カウント」するタイムオン（TON）タイマを追加する必要があります。TONカウントが完了すると、次の状態に進むカムがアクティブになります。
メカニズムはリニアです。メカニカル装置として、状態1から状態2、状態3、・・・そして状態24へと移行しなければなりません。どの状態にも長くとどまる必要はありませんが、スプリングコイルが弛緩してラチェットの爪が次の歯に進むのに十分な時間、それぞれの状態で停止しなければならないことを理解してください。例として、極がカメラに最も近い図1のプログラミングを考えてみましょう。ラチェットが2ポジション（時計回りに）進むと、リセット状態になります。よく見ると、その位置から先のすべてのワイヤがはんだ付けされていることが分かります。このメカニズムは、自身のノーマリクローズの接点から給電され、高速で振動するリレーのように動作します。これにより、メカニズムはスタート（アイドル）位置まで一気に進みます。
技術的なヒント： 「現在の状態」と「次の状態」の変数を特徴とする真のステートマシンでは、任意の状態から任意の状態への状態遷移が可能になり、自由にスキップやジャンプができます。これはカムやラチェットとは大きく異なる点で、それらはすべての状態を単一の（時計回りの）方向に遷移しなければならないのです。
もう1つ、些細なことですが非常に重要な側面があり、考慮しなければなりません。
状態を進めるため、コイルを非通電状態にする必要があり 、「ノーマリオープン」位置に戻る時間を与えなければなりません。この弛緩した位置により、ラチェットは次の歯に移動することができます。
まとめ
このメンタルモデルをPLC環境に適用すると、おそらく課題に遭遇するでしょう。そしてその課題は確実に、一定時間後に次の状態に移行させることに関連するでしょう。「（スプリング）コイル」を弛緩するのを忘れると、PLCソフトウェアが現在の状態にロックされたままになるため、問題が発生します。
このトピックについては、特定のPLCの実装を見ながら、さらに詳しく説明します。
ご健闘をお祈りします。
APDahlen
図2： アンティークのラチェット式カムシーケンサのラチェットの歯と接点
図3： 接点のクローズアップ写真 メカニズムの状態は11