I. はじめに
産業用イーサネットは、産業オートメーションの分野において重要なテクノロジーです。従来のイーサネット テクノロジーの高帯域幅、高い信頼性、拡張性を組み合わせながら、産業オートメーションの特定の要求を満たすように最適化および強化されています。産業用イーサネットは、標準化された通信プロトコルとハードウェア インターフェイスを通じて、デバイス間の相互接続と情報交換を可能にし、産業オートメーションの開発を大幅に前進させます。この記事では、関連する産業用イーサネット プロトコルとその特徴の詳細な概要を説明し、読者がこの分野についてより深く理解できるようにします。
II.産業用イーサネットプロトコルの概要
産業用イーサネット プロトコルは、産業オートメーション分野で使用されるイーサネット テクノロジーに基づく通信プロトコルを指します。これらのプロトコルは主に、産業用デバイス間のデータ送信、機器制御、システム監視などの機能を促進します。産業オートメーションが進化するにつれて、産業用イーサネット プロトコルは開発と成熟を続け、その結果、さまざまな異なるプロトコルやプロトコル スイートが登場します。
Ⅲ．主要な産業用イーサネット プロトコルとその特徴
Modbus TCP/IP
Modbus TCP/IP は、TCP/IP に基づいた Modbus 通信プロトコルです。 TCP フレーム内に Modbus フレームを埋め込み、Modbus をイーサネットおよび TCP/IP と統合して、イーサネット ネットワーク上での Modbus プロトコル送信を可能にします。シンプルさ、使いやすさ、信頼性を特徴とする Modbus TCP/IP は、産業オートメーション制御システムにおけるデバイス通信とデータ転送に広く採用されています。ポーリングとイベント トリガーの両方の通信方式によるマスター-スレーブ通信モード-をサポートし、さまざまなアプリケーション要件を満たします。
イーサネット/IP
Ethernet/IP は、ODVA (Open Device Networking Alliance) によって開発された Ethernet{0} ベースの産業オートメーション ネットワーク プロトコルです。アプリケーション層プロトコルとして CIP (制御情報プロトコル) を利用し、産業オートメーション デバイス間のリアルタイム通信のための標準化されたソリューションを提供します。-高速性、信頼性、セキュリティを特徴とする Ethernet/IP は、リアルタイムの制御と監視をサポートしており、生産ライン、工場オートメーション、および同様のシナリオに広範な用途が見出されます。{4}イーサネットおよび TCP/IP プロトコルに基づいて構築されており、CIP パケットをカプセル化することでデータを送信し、デバイス間のシームレスな統合と情報共有を可能にします。
プロフィネット
PROFINET は、PROFIBUS International (PI) によって開発されたイーサネット-ベースの通信プロトコルです。主にオートメーション制御システムや工業生産におけるデータ伝送とデバイス制御に使用されます。 PROFINET は高速性、信頼性、柔軟性を提供し、リアルタイム通信と分散制御をサポートして、データ伝送とデバイス制御のための産業オートメーション システムの厳しい要件を満たします。{3}} TCP/IP や UDP/IP などの複数の通信方式をサポートし、広範なデバイス管理およびネットワーク管理機能を提供します。
EtherCAT
EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) は、ベッコフによって開発されたリアルタイム イーサネット通信プロトコルです。-マスタースレーブ通信モデルを採用し、イーサネット経由でデータと制御コマンドを送信し、高速伝送、低遅延、分散制御などの利点を提供します。- EtherCAT は、ロボット制御や精密製造など、迅速な応答と同期が必要な制御システムに適しています。特殊なハードウェア インターフェースとデータ送信メカニズムを利用して、高速データ転送とリアルタイム制御を実現します。-
CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen over EtherCAT（CoE）は、EtherCAT 通信プロトコルに基づく CANopen 通信プロトコルで、リアルタイムの制御とデータ送信用に設計されています。- CANopen プロトコルと EtherCAT プロトコルを組み合わせて、EtherCAT ネットワーク内での CANopen デバイスのシームレスな統合を可能にします。 CoE は優れたリアルタイム パフォーマンス、高い信頼性、強力な柔軟性を備えており、産業オートメーション システムにおける分散制御やデバイスの相互接続に適しています。-
CC-リンク IE
CC-Link IE は、三菱電機が開発した Ethernet- ベースの通信プロトコルです。 CC- 主に産業オートメーション システムにおけるリアルタイム通信とデバイス制御に使用される CC- IE は、高速性、信頼性、セキュリティを提供します。リアルタイムのデータ送信とデバイス制御をサポートしており、製造、エネルギー、電力分野で広範囲に応用されています。-イーサネットと TCP/IP プロトコルに基づいて構築されており、特殊な通信メカニズムとプロトコル スタックを通じてリアルタイム通信とデバイス管理を実現します。{8}
IV.産業用イーサネットプロトコルの特性の概要
産業用イーサネット プロトコルには、次の共通の機能があります。
リアルタイム機能:-産業用イーサネット プロトコルは、産業オートメーション システムのリアルタイム要件を満たし、データと制御コマンドのタイムリーな送信と処理を保証します。{0}
信頼性：産業用イーサネット プロトコルは、冗長通信、適応伝送速度、エラー訂正メカニズムなど、通信の信頼性を高めるために複数のテクノロジーとメカニズムを採用しています。
安全：産業用イーサネット プロトコルは、データ暗号化と認証メカニズムをサポートし、データ漏洩、改ざん、不正アクセスなどのセキュリティ脅威から産業用ネットワークを保護します。
スケーラビリティ:産業用イーサネット プロトコルは、柔軟なネットワーク トポロジとデバイスの接続方法をサポートしており、ネットワークの規模とトポロジを簡単に拡張および変更できます。
相互運用性:産業用イーサネット プロトコルは、従来のイーサネットとの強力な互換性を示し、既存のイーサネット デバイスおよびテクノロジとのシームレスな統合を可能にして、産業用ネットワークの接続性を強化します。
V. 結論
産業用イーサネット プロトコルは、産業オートメーションにおける重要なテクノロジーを代表し、デバイスを相互接続し、情報を交換するための標準化されたソリューションを提供します。さまざまな産業用イーサネット プロトコルにはそれぞれ異なる特性と適用可能なシナリオがあるため、産業用オートメーション システムのパフォーマンスを向上させるには、適切なプロトコルの選択が重要になります。産業オートメーション技術が進化し進歩し続けるにつれて、産業用イーサネットプロトコルも継続的な改良と最適化を経て、産業オートメーション分野の発展に新たな勢いを注入することになります。