通信/ネットワーク
- IPv6/2002.11
- IPアドレス/2005.7
- RS-232/485規格/1999.9
- イーサネット/1999.10
- EtherNet/IP、EtherCAT/2011.7
- Ethernetケーブルとハブ(HUB)/2002.6
- 一般電話回線/2002.5
- インターネットとイントラネット(1)/2001.12
- インターネットとイントラネット(2)/2002.1
- ADSL/2002.10
- SLMPについて/2001.1
- FL-net(OPCN-2)/2005.8
- HDMI製品の開発プロセスについて/2020.4
- HLS(Hi-speedLink System)/2010.10
- OPC(OLE for Process Control)/1997.10
- 画像データの圧縮技術/1999.8
- 920MHz帯無線通信について/2015.10
- 携帯電話とメール機能/2002.4
- CC-Link/2000.2
- CC-Link IE TSNについて/2020.10
- CC-Link Ver.2.0/2005.2
- セキュア通信について/2020.7
- 専用電話回線と避雷器(1)/2008.9
- 専用電話回線と避雷器(2)/2008.10
- 全二重通信方式と半二重通信方式/1996.2
- ダイヤルアップルータとブロードバンドルータ/2003.3
- 通信ケーブルのシールド線の配線処理/2012.1
- TCPとUDP/2002.2
- データ伝送速度の単位“bps”と“ボー”/1993.11
- デジタル簡易無線/2015.7
- テレメータ装置と専用電話回線/2002.3
- DeviceNet/2000.1
- DNS(Domain Name System)/2006.10
- 特定小電力無線局/2003.11
- DoPa/2003.6
- ネットワークトポロジ/2002.8
- HART(ハート信号)(1)/1998.11
- HART(ハート信号)(2)/1998.12
- HART7(1)/2014.10
- HART7(2)/2015.1
- BACnet(1)/2007.8
- BACnet(2)/2007.9
- BACnet MS/TP/2018.7
- PoE(IEEE802.3af)/
2009.12 - FLEX NETWORK/2009.11
- フィールドバスの現状と問題/1996.12
- PROFIBUS(プロフィバス)/1999.12
- PROFIBUS-DPV1/2005.3
- PROFIBUS-PA/2005.6
- MECHATROLINK-II/2008.12
- MECHATROLINK-III/2009.3
- Modbus(モドバス)/1999.11
- USB/2003.9
- リアルタイムOS/2007.2
- LONWORKSについて/2001.11
- Wi-Fi(ワイファイ)/2013.7
- WirelessHART とISA100(その1)/2016.10
- WirelessHART とISA100(その2)/2017.1
エムエスツデー 2011年7月号
EtherNet/IP、EtherCAT
今回は、Ethernetをベースとした産業用Real-Time Ethernet 2種について解説します。
従来使用されてきたフィールドバス(CC-LinkやDeviceNetなど)に代わって、近年ではEthernetをベースとした産業用Real-Time Ethernet(RTE)への移行が着実に進みつつあります。今回は、その中からEtherNet/IP(Ethernet Industrial Protocol)とEtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)の概要をご紹介します。
1.EtherNet/IP
表1 EtherNet/IPの通信仕様
伝送種類 | 10BASE-T/100BASE-TX |
伝送速度 | 10/100Mbps |
通信距離 | ノード間距離:100m以内 |
伝送ケーブル | STPケーブル カテゴリ5/5e |
トポロジ | スター、ライン、ツリー |
最大接続台数 | 制限なし |
EtherNet/IPは、Ethernetを使用した産業用のマルチベンダネットワークです。表1に、その通信仕様を示します。この仕様はオープンな規格として、DeviceNetと同様にODVA(Open DeviceNet Vendor Association)にて管理され、様々な産業用機器に採用されています。米国およびアジアで大きいシェアを獲得していて、General Motors社の全工場における通信システムとして採用されています。EtherNet/IPは、コントローラ間のネットワークとしてだけでなく、フィールドネットワークとしても使用可能です。また、標準のEthernet技術が使用されているため、様々な汎用Ethernet機器を混在させて使用できます。
EtherNet/IPは、産業環境とタイムクリティカルなアプリケーションでの使用に適したネットワークです。EtherNet/IPでは、標準的なEthernetとTCP/IPテクノロジ、およびCommon Industrial Protocol(CIP)というオープンなアプリケーション層プロトコルを使用します。CIPを使用することによってEtherNet/IP上に接続するだけで複数メーカー製品同士の相互運用が可能になります。
また、CIPは、DeviceNet、ControlNet、およびCompoNetネットワークでも使用されるアプリケーション層であるためEtherNet/IPへの移植が比較的容易に実現できます。
図1にCIPの共通層の概略図を示します。
2.EtherCAT
表2 EtherCATの通信仕様
伝送種類 | 100BASE-TX |
伝送速度 | 全二重100Mbps |
通信距離 | ノード間距離:100m以内 |
伝送ケーブル | STPケーブル カテゴリ5/5e |
トポロジ | スター、ライン、ツリー |
最大接続台数 | 65535 |
EtherCATは、Ethernetを使用した超高速を実現するための動作原理とノード間で高精度に同期する機能などモーション制御に最適なアーキテクチャをもち、シンプルな配線形態を特長としているオープンなネットワークです(表2)。
EtherCAT Technology Group(ETG)は、様々な産業界の主要なユーザー企業と主要なオートメーション企業がEtherCAT技術のサポート、プロモーション、発展を推進するために設置したフォーラムであり、コンフォーマンステストおよびその認証手順を規定することによって、EtherCAT実装の互換性を保つことを目的として活動しています。
EtherCATでは、それぞれのノード宛にデータを送信するのではなく、各ノードがフレームを通過させ、その際に各々のノードでフレームに送信データを書込み、フレームから受信データを読出す方法によって、データ伝送の高速性とリアルタイム性を確保しています(図2)。
フレームを通過させる際の各ノードでの遅延は数nsに過ぎません。したがって、従来のリアルタイムEthernet通信と異なり、使用できる帯域は90%以上になります。
また、EtherCATは100BASE-TXの全二重通信を完全に利用しているため、100Mbpsを超える通信性能(2×100Mbpsの90%以上)が利用可能になります。EtherCATマスタは標準のEthernet Media Access Controller(MAC)を使用していて、ASICなど他の専用チップは必要ありません。したがってEtherCATマスタは、Ethernetインタフェースをもつコントローラであれば、オペレーティングシステム、アプリケーション環境に依存せず、どんな機器でも実装可能です。EtherCATスレーブではデータの送受信処理を、EtherCAT Slave Controller(ESC)が高速で行っています。そのため、ネットワークパフォーマンスはスレーブのマイコンの性能に依存しません。スレーブのアプリケーションとESCはデュアルポートRAMで接続できます。
3.エム・システム技研製品との接続
エム・システム技研が発売を予定している、EtherNet/IP、EtherCATに接続できるリモートI/O R3シリーズを図3に示します。なお順次、他シリーズのリモートI/Oへの展開を予定しています。