抽象的な
産業用イーサネットとはどういう意味ですか?産業用イーサネットは、確定的なリアルタイム通信制御を実装するためにさまざまなネットワーク プロトコルをサポートできるため、重要な役割を果たします。{0}}
「産業用イーサネット」（IE）とは、産業環境、特に事前決定的でリアルタイムの制御メカニズムを採用する環境でのイーサネットの使用を指します。{0}}
工場オートメーション向けの通信ソリューションを提供する場合、ハードウェア、ソフトウェア、およびサービスが最も重要な要素であり、産業用イーサネットは、石油とガス、航空宇宙と防衛、エネルギーと電力、電気と電子、自動車と輸送、化学などの幅広い業界で使用されています。産業用イーサネット内では、TSN、OPC-UA、EtherCAT、Profinet、イーサネット/IP、CC-リンク IE、Modbus などのプロトコルが、さまざまな対象アプリケーションで使用されています。
産業用イーサネットアーキテクチャ
時間に敏感なネットワークは、TSN とも呼ばれ、インダストリー 4.0 の情報物理システムの中核を形成する重要なエンティティの 1 つです。インダストリー 4.0 は、より確定的な産業用イーサネットによって推進されます（図 2 を参照）。{0}これを達成するには、製造のより高いレベルからの運用技術 (OT) ネットワークと情報技術 (IT) ネットワークを統合する必要があります。また、これらのシステムが適切に機能するには、サイバースペースで何らかのプレゼンテーションが必要です。ただし、最新の産業用イーサネット規格の大部分は独自のハードウェアとプロトコルの使用を必要とするため、ネットワークの統合が非常に困難になっています。これらの変化と要件に対処するために、ルネサスは Time Sensitive Networking (TSN) に関連する対象製品/ソリューションを提供します。
IEEE 802.1 TSN タスクフォースは、リアルタイムで予測可能な動作と TSN テクノロジーの垂直方向および水平方向のスケーラビリティをサポートするために、IEEE 標準 (図 3 を参照) を統合しました。-
Renesas R-IN32M4-CL3 SoC は、CC-Link IE TSN クラス B をサポートする最初のコントローラの 1 つであり、R-IN32M2 SoC ファミリと RX72M MCU も CC-Link IE TSN クラス A をサポートするソリューションを備えています。これらのソリューションにより、ソフトウェア リアルタイム オペレーティング システムや外部コンポーネントを使用せずに実現できる高速、大容量の通信が可能になります。-
OPC Foundation によって作成された Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) は、産業オートメーション M2M 通信に使用されます。このアーキテクチャは、産業プロセスのコマンドと制御に使用される産業用センサーやアクチュエーター、制御システムなど、すべての産業用コンポーネントに適用できます。これは、多層化され、適応性があり、信頼できるオープンな標準プロトコルです。
OPC UA システム アーキテクチャは、クライアントとサーバーを対話パートナーとしてモデル化し、各システムには複数のクライアントとサーバーが含まれる場合があります。以下の図 4 は、サーバーとクライアントの組み合わせを含むアーキテクチャを示しています。
OPC-UA の広範なアーキテクチャ
EtherCAT
EtherCAT は、EtherCAT Technology Group によって維持されている Ethernet{0}} ベースのフィールドバス システムです。このプロトコルは、高速データ取得とリアルタイム制御を同時に実行するデバイスによって、またデバイスのために使用されます。- EtherCAT は、高性能、低コスト、柔軟なトポロジーにより、業界をリードするプロトコルの 1 つになりました。ルネサスは、デバイス制御とネットワーク機能を単一チップ上に統合する産業オートメーション向けの新しい RXv3 第 3 世代 CPU と 32 ビット RX72M、RX72N、RX66N MCU のルネサス独自のコアにより、デバイス制御とネットワークのポートフォリオを拡張しました (図 5 を参照)。
産業オートメーションのニーズを満たすために、ルネサスは EtherCAT 接続用のさまざまなマイクロコントローラーを導入しました。その中で、RX72M には 240 MHz プロセッサ、最大 4 MB のフラッシュ メモリ、1 MB の RAM が搭載されており、イーサネット、USB、CAN、SPI、I2C などの幅広いペリフェラルとインターフェイスが搭載されています。この適応性の高いマイクロコントローラーは、多くの産業用アプリケーションの最初の選択肢となっています。
RX72M、RX72N、RX66N の主要な機能の数々
プロフィネット
PROFINET 標準は、コントローラとデバイス間の通信を容易にする、オートメーション環境でのデータ転送用のオープンで標準化された産業用 Ethernet プロトコルです。PROFINET の周期的および非周期的プロトコルは、診断、機能安全、アラーム、およびその他の形式のデータ交換を定義します。ルネサス エレクトロニクスの TPS-1 は、PROFINET (IRT)- 対応の PROFINET IO デバイス-オンチップ ソリューションです。これにより、実装プロセスが簡素化され、機器メーカーに PROFINET IO デバイス インターフェイスの高速、シンプル、コスト削減の統合が提供されます。
PROFINET は産業オートメーション アプリケーションで一般的に使用されるフィールドバス プロトコルで、PROFIBUS DP (分散型ペリフェラル) プロトコルと PROFIBUS DP- V1 (バージョン 1) プロトコルをサポートしています。これらのプロトコルは、PLC と他のデバイス間の通信用に産業オートメーション アプリケーションで広く使用されています。 PROFIBUS および PROFINET テクノロジーの世界的な統括組織 PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI) は、フィールドバス サポート用の推奨 MCU/MPU/LSI に RX72M MCU をリストしています。したがって、RX72M MCU は産業オートメーション アプリケーションにとって多用途の選択肢となります。
イーサネット/IP
Ethernet/IP は、イーサネットに接続された産業用オートメーション デバイスの相互作用を可能にするプロトコルです。{0}これは、Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) によって作成された 3 つのイーサネット-ベースの産業オートメーション プロトコルの 1 つであり、他の 2 つは PROFINET と EtherCAT です。 ethernet/IP は周期通信と非周期通信の両方を提供し、TCP/IP および UDP/IP 経由で通信できます。これにより、小規模な制御システムから大規模な分散システムに至るまで、業界で使用できる汎用性の高いプロトコルとなっています。PLC、HMI、センサー、その他のオートメーション デバイスなどの産業用デバイスは、イーサネット/IP を使用してリアルタイムで通信および制御でき、イーサネットと IP を使用したスケーラブルな高速通信が可能になります。{6}}
イーサネットMAC
イーサネット MAC (イーサネット メディア アクセス コントロール) は、デバイスのネットワーク インターフェイス コントローラー (NIC) の一意の識別子であり、イーサネット ネットワーク通信を可能にするために使用されます。 FreeRTOS- ベースのフレキシブル パッケージ (FSP) のサポートにより、他の RTOS やミドルウェアの導入が可能になります。
さらに、ルネサスは包括的なパートナー エコシステムをサポートし、ルネサス MCU ですぐに使用できるさまざまなソフトウェアおよびハードウェアのビルディング ブロックを提供します。{0}{1}{2}このエコシステムは、コアテクノロジーを含むIoTアプリケーションの開発を加速するのに役立ちます。
すでに強調したように、今日の工場現場では、最高レベルの産業用ネットワーク接続を可能にする、共通の堅牢な決定論的および非決定論的イーサネット フレームワークが必要です。{0}この分野の市場リーダーとして、ルネサスのソリューションは幅広い産業用イーサネット要件をカバーしており、そのパフォーマンス、信頼性、使いやすさで知られています。産業オートメーションやその他のアプリケーション向けに、これらのシステムは高速データ転送、低遅延、低消費電力を実現するように設計されています。-導入を促進するために、ルネサスは、エンジニアが付加価値のある産業用イーサネット ソリューションを迅速に作成できるように、さまざまな開発およびソリューション キットを提供しています。-