2026.07.18

【実機解説】PythonでKeyence PLCのデータをSQL Serverに自動保存する方法｜設備IoTの土台づくり

fa-engineer

導入：結論から先に

PLCから取得したデータは、Pythonと無料のSQL Serverを使えば、データベースに自動で溜め続けることができます。

これまでの記事で、PythonでKeyence PLCのデバイス値を読み出す方法や、FANUCロボットの電流値・位置座標をPLCで常時取得する方法を解説してきました。値が「取れる」ようになると、次に必ずぶつかるのがこの疑問です。

「取った値を、どこに・どうやって溜めればいいのか？」

CSVファイルに書き出す方法もありますが、データが増えると管理しきれなくなり、あとから「グラフ化したい」「異常検知したい」と思っても加工が大変です。最初からデータベース（DB）に溜めておくのが、設備IoTの王道です。

この記事では、私が実際に構築した流れをそのまま、次の3点に絞って解説します。

無料で使えるSQL Server Expressの導入（お金はかかりません）
設備が増えても困らないテーブル設計（実務で効いた設計の勘所）
コピペで動くPythonコード（1行ずつコメント付き）

専門用語はできるだけ補足しながら進めます。データベースが初めての方でも、上から順にやれば動くところまで書きます。

全体構成：今回作るのはどこか

設備IoTの全体像の中で、今回作るのは「Python → SQL Server」の部分です。

PLC（電流値・座標などの値）
   │  ← 読み出し：前回までの記事で解説済み
   ▼
Python（値を受け取って整形）
   │  ← ★今回はここを作る
   ▼
SQL Server（データベースに蓄積）
   │
   ▼
グラフで見える化／異常検知（次のステップ）

PLCからの読み出し部分は別記事で解説済みなので、この記事では「受け取った値をデータベースに保存する」部分に集中します。そのため、動作確認ではPLCの値を模擬した数値を使います（読み出しと組み合わせれば、そのまま実機構成になります）。

この記事で使う環境

役割	ソフト	費用
データベース本体	SQL Server 2022 Express	無料
DB管理ツール	SSMS 22（SQL Server Management Studio）	無料
プログラム	Python 3（今回は3.12で確認）	無料
PythonからDBへ接続する部品	pyodbc＋ODBC Driver 18	無料

SQL Serverを選ぶ理由：製造業の現場システムでは、Windowsとの相性が良いSQL Serverが事実上の標準です。無料のExpress版でも、設備数台ぶんのデータ収集には十分すぎる性能があります。

準備①：SQL Server 2022 Express を入れる（無料）

Microsoft公式ページから、無料のExpress版をダウンロードします。

👉 Microsoft公式：SQL Server 2022 Express ダウンロードページ

ページの「ダウンロード」から SQL2022-SSEI-Expr.exe（約4MB）を入手して実行
最初の選択画面で「基本（Basic）」を選ぶ（今回はこれで十分です）
あとは同意して進めるだけ。本体をダウンロードしながらインストールされます

インストールが完了すると、接続に必要な情報が表示されます。この画面の「インスタンス名」（標準では SQLEXPRESS）を覚えておいてください。あとでPythonからの接続に使います。

準備②：SSMS（管理ツール）を入れる

次に、データベースの中身を見たりテーブルを作ったりする管理ツール「SSMS」を入れます。こちらも無料です。

👉 Microsoft公式：SSMSのインストールページ（「Download the SQL Server Management Studio 22 installer」からダウンロード）

vs_SSMS.exe を実行
「Visual Studio Installer」という画面が開くが、チェックは何も追加せずそのまま「インストール」でOK（コア機能だけで十分）

準備③：SSMSでSQL Serverに接続する

SSMSを起動すると接続画面が出ます。次のように入力します。

サーバー名：localhost\SQLEXPRESS（自分のPCの中のSQL Server、という意味）
認証：Windows認証（パスワード入力は不要）
「サーバー証明書を信頼する」に必ずチェック ← ここが最初のつまずきポイント！

なぜチェックが必要？：最近のSSMSは通信の暗号化が標準でオンになっています。自分のPC内の接続では簡易的な証明書が使われるため、チェックを入れないと「証明書チェーンは信頼されていない機関によって発行されました」というエラーで接続できません。ローカル接続なので信頼して問題ありません。

【設計の勘所】設備が増えても困らないテーブル設計

ここがこの記事でいちばん伝えたいことです。コードよりも大事です。

データを溜めるテーブル（表）を作るとき、初心者がやりがちな設計がこれです。

❌ 設備が増えるたびに、新しいテーブルを作る（robot1_log、robot2_log…）
❌ 設備が増えるたびに、列を増やす（robot1_x、robot2_x…）

これをやると、設備が1台増えるたびにテーブルもプログラムも作り直しになり、運用が破綻します。

私が実務のデータ収集システムで採用して効果があったのは、次の形です。

✅ 「設備リスト」のテーブルを別に持ち、各設備にIDを振る
✅ データ収集テーブルには「どの設備の値か（設備ID）」を1列持たせるだけ
✅ 2つのテーブルを設備IDでリレーション（関連付け）する

テーブル	役割	主な列
equipment（設備リスト）	設備の台帳	`equipment_id`（主キー）／equipment_name／line
robot_log（データ収集）	値を溜める本体	`equipment_id`（設備リストと紐づく外部キー）／recorded_at／pos_x・pos_y・pos_z／current_j1

2つのテーブルは equipment_id でリレーション（関連付け）されています。

この形にしておくと、設備が3台目、4台目と増えても「設備リストに1行追加するだけ」。データ収集テーブルもプログラムも一切変更不要です。逆に、最初にこの設計をサボると、後からの変更は本当に大変です。

データベースとテーブルを作る（コピペで完成）

SSMSの「新しいクエリ」を開き、次のSQLを貼り付けてF5（実行）してください。データベース作成からテーブル2つ、サンプル設備の登録まで一度に完了します。

-- ① データ収集用のデータベースを作成
IF DB_ID('plc_iot') IS NULL
    CREATE DATABASE plc_iot;
GO

USE plc_iot;
GO

-- ② 設備リスト（台帳）：設備IDを主キーに持つ
CREATE TABLE equipment (
    equipment_id   INT           PRIMARY KEY,   -- 設備ID（主キー）
    equipment_name NVARCHAR(50)  NOT NULL,      -- 設備名
    line           NVARCHAR(20)  NULL           -- ライン名
);
GO

-- ③ データ収集（本体）：設備IDで設備リストと紐づく
CREATE TABLE robot_log (
    id           BIGINT        IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,  -- 連番（自動採番）
    equipment_id INT           NOT NULL,                   -- どの設備の値か
    recorded_at  DATETIME2(0)  NOT NULL,                   -- 記録時刻
    pos_x        FLOAT         NULL,                       -- 現在位置X
    pos_y        FLOAT         NULL,                       -- 現在位置Y
    pos_z        FLOAT         NULL,                       -- 現在位置Z
    current_j1   FLOAT         NULL,                       -- J1軸の電流値
    CONSTRAINT fk_robot_log_equipment                      -- 設備リストとのリレーション
        FOREIGN KEY (equipment_id) REFERENCES equipment(equipment_id)
);
GO

-- ④ 設備リストに設備を登録（増えたらここに足すだけ）
INSERT INTO equipment (equipment_id, equipment_name, line) VALUES
    (1, N'FANUC R-30iB #1', N'A'),
    (2, N'FANUC R-30iB #2', N'A');
GO

「コマンドは正常に完了しました」と出れば成功です。左のツリーを更新すると、plc_iot の中に equipment と robot_log の2テーブルができています。

列の内容（pos_xやcurrent_j1）は例です。ご自身が集めたい値に合わせて増減してください。前回の記事のように、ロボットの座標・電流値をPLCに取得している場合は、そのデバイス値をそのまま入れる想定です。

Python側の準備：pyodbcを入れる

PythonからSQL Serverに接続するための部品「pyodbc」を入れます。コマンドプロンプトで1行です。

pip install pyodbc

接続には「ODBCドライバ」も必要ですが、SQL Serverを入れると「ODBC Driver 18 for SQL Server」が一緒に入っていることが多いです。次の1行で、自分のPCに入っているドライバを確認できます。

python -c "import pyodbc; print(pyodbc.drivers())"

表示された一覧に ODBC Driver 18 for SQL Server（または17）があればOKです。

Pythonで保存する（コピペで動くコード）

いよいよ本体です。値を読み取り、設備IDと一緒にSQL Serverへ保存するコードです。1行ずつコメントを付けています。

# -*- coding: utf-8 -*-
import pyodbc                        # SQL Serverに接続するための部品
import random                        # 今回はPLCの代わりに模擬値を作る
from datetime import datetime        # 記録時刻を入れる

# --- SQL Serverへの接続設定 ---
CONN_STR = (
    "DRIVER={ODBC Driver 18 for SQL Server};"  # 使うODBCドライバ
    "SERVER=localhost\\SQLEXPRESS;"            # サーバー名（\は2つ重ねる）
    "DATABASE=plc_iot;"                        # 使うデータベース
    "Trusted_Connection=yes;"                  # Windows認証（パスワード不要）
    "Encrypt=yes;TrustServerCertificate=yes;"  # ローカルの証明書を信頼する
)

def read_plc_values():
    # 本来はPLCから読み出す部分（読み出し方法は別記事参照）。
    # ここでは動作確認のため、それらしい模擬値を返す。
    return {
        "pos_x": round(random.uniform(90, 110), 1),     # 現在位置X
        "pos_y": round(random.uniform(-10, 10), 1),     # 現在位置Y
        "pos_z": round(random.uniform(400, 420), 1),    # 現在位置Z
        "current_j1": round(random.uniform(1.0, 5.0), 2),  # J1軸電流値
    }

def save(equipment_id, values):
    conn = pyodbc.connect(CONN_STR)            # DBに接続する
    cur = conn.cursor()                        # 命令を出す係を用意
    cur.execute(                               # 1行ぶんをINSERT（保存）
        "INSERT INTO robot_log "
        "(equipment_id, recorded_at, pos_x, pos_y, pos_z, current_j1) "
        "VALUES (?, ?, ?, ?, ?, ?)",           # ?の場所に下の値が順に入る
        equipment_id, datetime.now(),          # 設備IDと現在時刻
        values["pos_x"], values["pos_y"],      # 位置X・Y
        values["pos_z"], values["current_j1"], # 位置Z・電流値
    )
    conn.commit()                              # 確定（忘れると保存されない！）
    conn.close()                               # 接続を閉じる

# --- メイン：60秒ごとに設備1と設備2の値を保存し続ける ---
import time                                    # 待ち時間用
while True:                                    # ずっと繰り返す
    for eq_id in (1, 2):                       # 設備リストにある設備ID分ループ
        save(eq_id, read_plc_values())         # 値を読んで保存
    time.sleep(60)                             # 60秒待って次の記録へ

ポイント：設備が増えたら、SQL側は設備リストに1行足し、コードは (1, 2) を (1, 2, 3) にするだけです（設備リストから自動で読む形にもできます）。テーブルは何も変えなくてよいのが、先ほどの設計の効果です。

動作確認：データが溜まっていく様子を見る

スクリプトを動かした状態で、SSMSで robot_log を右クリック →「上位1000行の選択」を実行すると、行がどんどん増えていくのが確認できます。

設備ID（equipment_id）ごとに値が振り分けられて記録されているのがわかります。これで「取る → 溜める」までの流れが完成しました。

つまずきポイント集（実際にハマった所）

今回の構築で実際に遭遇した・遭遇しやすいポイントです。

①「証明書チェーンは信頼されていない機関によって…」エラー
SSMSなら接続画面の「サーバー証明書を信頼する」にチェック。Pythonなら接続文字列に TrustServerCertificate=yes; を入れます。
② サーバー名の「\」はPythonでは2つ重ねる
localhost\SQLEXPRESS をPythonの文字列にそのまま書くと警告が出ます。"localhost\\SQLEXPRESS" のように2つ重ねてください。
③ commit() を忘れると保存されない
エラーも出ないのにデータが増えないときは、まずここを疑ってください。
④ 接続できないときはサービスを確認
Windowsの「サービス」で SQL Server (SQLEXPRESS) が「実行中」になっているか確認します。
⑤ ODBCドライバ名の不一致
接続文字列のドライバ名は、先ほどの pyodbc.drivers() で表示された名前と一致させてください。

【締め】「取る→溜める」の次は「活かす」

これで、PLCから取得した値をデータベースに溜め続ける土台ができました。

データベースに溜まったデータは、ここからが本領です。

稼働状況のグラフ化：時系列で並べれば、いつ・どれだけ動いたかが見える
電流値の監視：いつもと違う負荷の傾向を早期に察知
設備間の比較：設備IDで紐づけてあるので、同型設備の比較も簡単

取るのは前回まで、溜めるのが今回。次は「活かす」——可視化・異常検知です。このシリーズで、設備IoTの一気通貫の流れを引き続き解説していきます。

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