産業オートメーションの分野では、PLC (プログラマブル ロジック コントローラー) は、さまざまな生産シナリオにわたって広く導入されているコア制御デバイスとして機能します。ただし、実際のアプリケーションでは、ネットワーク構造、デバイスの分散、その他の要因により、PLC デバイスが異なるネットワーク セグメントに存在する場合があります。これらの異なるセグメントの PLC 間の通信を可能にする方法は、産業オートメーションにおいて重要な問題となっています。この記事では、さまざまなネットワーク セグメントにある PLC がどのように通信できるかを詳しく調査し、複数の観点からこの課題に対処し、具体的なソリューションを提供します。
I. PLC 通信原理の概要
PLC の通信原理とは、コンピュータと PLC 間の通信の方法とプロトコルを指します。通信は PLC アプリケーションにおける重要なテクノロジーの 1 つであり、PLC と上位コンピュータ、他の PLC、ヒューマン マシン インターフェース (HMI)、その他のデバイスとの間のデータ交換と制御コマンドの送信を可能にします。- PLC の通信原理には、通常、物理層、データリンク層、ネットワーク層の 3 つの層が含まれます。物理層は、ハードウェア接続と電気信号伝送規格に対応します。データリンク層は、データ伝送の信頼性とセキュリティを保証します。ネットワーク層は、PLC とネットワーク デバイス間の通信プロトコルに焦点を当てています。
II.異なるネットワークセグメントにわたる PLC 通信における課題
産業オートメーション システムでは、さまざまなネットワーク セグメントにわたる PLC 通信には複数の課題があります。まず、複雑なネットワーク構造により、データ送信の遅延やパケット損失が発生する可能性があります。第 2 に、異なるセグメントの PLC は異なる通信プロトコルを使用する可能性があり、プロトコルの変換が必要になります。さらに、セグメント間の PLC 通信では、セキュリティと安定性が重要な考慮事項です。-
Ⅲ．異なるネットワークセグメントにわたる PLC 通信の一般的な方法
ルーティングモードの実装
ルーティング モードは、異なるネットワーク セグメントにわたる PLC 間の通信を可能にする一般的なアプローチです。 PLC 側で「ルータを使用」機能を有効にし、対応するゲートウェイ アドレスを設定する必要があります。 2 つの PLC 間には、SCALANCE XC208 などのルーティング機能をサポートするスイッチが必要です。 S7-1500 のような PLC では、TSEND_C や TRCV_C などの機能ブロックを呼び出して TCP 通信を実装できます。ルーティング モードには、高い柔軟性や高速な伝送速度などの利点がありますが、ネットワークの複雑さとコストが増加する可能性があります。
ゲートウェイモードの実装
ゲートウェイ モードは、異なるネットワーク セグメント上の PLC 間の通信を可能にするもう 1 つの効果的な方法です。 2 つの PLC が別々のセグメントに存在し、リアルタイム通信が必要な場合は、Profinet 通信プロトコルの使用を検討してください。-これにより、PN/PN カプラー ゲートウェイを介したリアルタイムのデータ交換が実現します。- PN/PN カプラーは 2 つの PROFINET インターフェイスを備えており、それぞれがそれぞれの PROFINET システムに接続された PROFINET I/O デバイスとして機能します。これにより 2 つの PROFINET サブネットが相互接続され、リアルタイムのデータ交換が可能になります。-ゲートウェイ モードには、強力なリアルタイム パフォーマンスや高い互換性などの利点がありますが、追加のハードウェア デバイスと構成が必要になる場合があります。-
通信用のNATモード
NAT (ネットワーク アドレス変換) モードを使用して、異なるネットワーク セグメント上の PLC 間の通信を有効にすることもできます。別々のネットワーク セグメントに存在する 2 つの PLC は、SCALANCE S615 などの NAT- 対応デバイスを介して相互接続されます。 NAT デバイスは、セグメント 2 のアドレスをセグメント 1 内の有効なアドレスに変換します。通信中、セグメント 1 のデバイスはこの変換されたアドレスにアクセスし、2 つの PLC 間の通信を確立します。 NAT モードには、構成の簡素化やコストの削減などの利点がありますが、NAT デバイスの機能やネットワーク帯域幅によってパフォーマンスが制限される場合があります。
追加の通信モジュールを介した通信
特定のシナリオでは、補足通信モジュールを追加することで、異なるネットワーク セグメントにある PLC 間の通信も実現できます。これらのモジュールは、セグメント間の PLC 通信要件に対応するために、さまざまな通信インターフェースとプロトコル変換機能を備えている場合があります。-このアプローチは高い柔軟性と拡張性を提供しますが、適切なモジュールを選択し、特定のニーズに基づいて対応する構成を実行する必要があります。
IV.異なるネットワークセグメント間の PLC 通信に関する考慮事項
ネットワークの安定性とセキュリティを確保します。異なるネットワーク セグメントにわたる PLC 通信には、データ送信と制御コマンド配信をサポートする安定したネットワーク環境が必要です。同時に、ネットワーク セキュリティは重大な懸念事項であり、攻撃や中断から保護するための適切な保護手段が必要です。
通信パラメータを適切に構成します。異なるネットワーク セグメントにわたる PLC 間の通信には、ボー レート、データ ビット、パリティ モードなどの関連パラメータの構成が必要です。正確なデータ転送を確保するには、これらの設定を特定のデバイスやネットワーク環境に合わせて調整する必要があります。
通信プロトコル標準への準拠:異なるネットワーク セグメントにある PLC は異なる通信プロトコルを使用する場合があるため、対応するプロトコル仕様に準拠する必要があります。通信モジュールを構成および利用する場合は、プロトコルの互換性とプロトコル変換の精度に注意を払う必要があります。
V. 総括と展望
さまざまなネットワーク セグメントにわたる PLC 通信は、産業オートメーションにおける重要な問題です。ルーティング モード、ゲートウェイ モード、NAT モード、補助通信モジュールの追加などの方法により、セグメント間の PLC 通信が可能になります。-実際の実装では、特定の要件とシナリオに基づいて適切な通信方法とデバイスを選択し、その後、対応する構成とデバッグを行う必要があります。産業オートメーション技術の継続的な進歩により、より効率的で安定した安全な通信ソリューションが出現し、将来的には実際の生産に適用されることが期待されます。