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PROFIBUS(プロフィバス)シリーズラインナップに戻る

PROFIBUS

PROFIBUSは、1989年にドイツにおいて官民共同で開発され、ドイツ規格(DIN19245)になりました。さらに、1996年に欧州規格(EN50170)になり、1999年にはIEC規格(IEC61158)として認定されました。

 

また、ユーザサポートについては、1989年にドイツでユーザ協会が設立され、2007年3月末時点で、1,400社以上の会員から2,500種類以上のPROFIBUS対応製品・サービスが提供されています。

 

また、世界で1,300万デバイスを超える設置実績をもっています。ヨーロッパでは、PROFIBUSがオープン・フィールドネットワーク市場で50%のマーケットシェアをもつといわれています。
(エム・システム技研はR3、R5およびR6シリーズがPROFIBUSの認証を受けています)。

 

PROFIBUS の概要

PROFIBUSでは、ファクトリーオートメーション(FA)からプロセスオートメーション(PA)まで幅広くカバーするように、以下の3つのプロトコルを規定しています。

 

PROFIBUS-FMS(FieldbusMessage Specification):
オブジェクト指向のモデルであり、PLC、DCS、PCなどのインテリジェントステーション間の通信に適用される
プロトコルです。

PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery):
リモートI/O、ドライブ等のフィールド装置とコントローラ間での高速データ伝送を可能にするプロトコルです。

PROFIBUS-PA(Process Automation):
IEC1158-2で規定された物理層に防爆対策を適用し、通信ケーブルによって各ノードへの電力供給を可能にした
プロトコルです。

 

PROFIBUSの通信方式は、ネットワーク上に複数のマスタを接続し、それぞれのマスタの同時通信リクエストを制限するトークンパッシング方式と、マスタ/スレーブ通信方式を併用していることから、ハイブリッド方式といわれています。また、PROFIBUSには、ネットワーク上のノードの着脱が他のノードの通信に影響を与えることなく可能であるという特長があります。PROFIBUSを使うことにより、オープン仕様でマルチベンダーシステムネットワークを構築することが可能です。

各デバイスメーカが、PROFIBUS仕様に規定されたDeviceProfile(デバイスプロファイル)仕様をもとにデバイスを開発することにより、統一されたプロトコルで、いろいろな機能のデバイスが接続できることになるのです。このデバイスプロファイルを記述したものをGSDファイルと呼びます。PROFIBUS機器メーカからは、機器に添えてこのGSDファイルが供給されます。

 

PROFIBUS-DP の由来  

PROFIBUSについては、最初にPLCまたはPC間通信のFMS(Field Message Specification)が開発され、その後、より簡単でより高速なフィールドバスとしてDP(Decentralized Periphery)が完成されました。これはPROFIBUSの基本であり、DPV0(バージョンゼロ)あるいは標準PROFIBUS-DPと呼ばれています。

 

PROFIBUS-DPは、簡単、確実かつ高速に周期的なデータ交換が行えることを特長としています。またオプションとして、ステーション診断、モジュール診断そしてチャネル診断の機能をもっています。

 

 

PROFIBUS-DP の機能拡張  

PROFIBUS-DPについては、DPV0以降さらに機能が拡張され、現在ではDPV0、DPV1、DPV2の3つのバージョンがあります。

 

DPV1は非周期的なデータ通信を目的に機能が拡張されたものです。マスタとスレーブの間での周期的なデータ交換をサポートしながら、非周期データの伝送もサポートします。この拡張によって、機器のパラメータ設定、センサのメンテナンス、状態とデータの監視、アラーム処理などが便利かつ確実に行えるようになりました。

 

DPV2は高速ドライブ装置へのアプリケーションなどを目的として、さらに機能が拡張されたものです。アイソクロノス通信(Isochronous Mode)注1)やスレーブ間通信(Publisher/Subscriber)、タイムスタンプ(Time Stamp)などの機能が追加されました。

 

 

デバイスのタイプ  

PROFIBUS-DPに接続される機器には、以下に挙げる3つのタイプがあります。

 

DPマスタクラス1(DPM1):スレーブとの間での高速で周期的なデータ交換を目的とするPLCに代表されるコントローラです。

DPマスタクラス2(DPM2):エンジニアリング、コンフィギュレーション、メンテナンスを目的とした機器管理などのソフトウェアを搭載したPCに代表されるデバイスです。

スレーブ:通信上受動的な動作を行うデバイスです。
たとえば、I/Oデバイス、ドライブ装置制御用のデバイスが挙げられます。

 

 

DPV1 の拡張機能  

DPV1は、DPV0と比較して具体的に次に列挙する機能が拡張されています。
● 必須なPROFIBUSパラメータに3バイトが追加されています。
● DPV0でのステーション診断の代わりに、アラームまたはステータスが定義されています。
● オプションとして、非周期通信MS1、MS2が定義されています。
MS1はDPM1とスレーブ間の非周期通信で、MS2はDPM2とスレーブ間の非周期通信です。
DPV1のマスタとDPV0のスレーブ間、あるいはDPV0のマスタとDPV1のスレーブ間には周期的な通信(DPV0)が可能です。

 

 

エム・システム技研の製品対応  

エム・システム技研のPROFIBUS対応製品に関しては、リモートI/O R5シリーズの通信カード(形式:R5-NP1、R5-NP2)はDPV0のスレーブです。また、リモートI/O R3シリーズの通信カード(形式:R3-NP1)、およびR6シリーズの通信カード(形式:R6-NP1)はDPV1のスレーブであり、DPV0にも対応可能な周期的な通信以外に、入出力データの監視などに使われるMS2通信もサポートします。


PROFIBUS-DPの物理層の基本的な仕様は、以下のようになります。
● 通信方式 : ハイブリッド方式
● 伝送速度 : 9.6kbps〜12Mbps
● 接続ノード数 : 最大126ノード
● トポロジ : バス、リング、ツリー
● コネクタ : RS-485
● 伝送距離 : 表1参照

 

注1)アイソクロノス通信とは、データの等時性を保証するバス通信のことです。バスの負荷状態に関わらず、マスタとスレーブの間のクロック同期を1ms以内の誤差で実現します。したがって、マスタが受送信したデータはmsレベルの有効性を有し、高速ポジション制御などに適用されます。

 

表1 PROFIBUSの伝送速度と伝送距離 注2)

伝送速度(kbps)

9.6

500 1500 3000 12000
伝送距離(m) 1200 400 200 200 100

 

注2)リピータを使用すると距離を倍に延長することが可能で、リピータは最大9台まで使用できます。すなわち、伝送速度12Mbpsでは1kmまでケーブルを延長できます。

 

 

●参考ホームページ:http://www.profibus.jp/

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