通信とネットワークとは
所謂通訊（COMMUNICATION）
→ 電気設備を利用して情報の伝達と交換を行う方式
所謂ネットワーク（NETWORK）
→ 通信の過程で経由する経路
ネットワークの二つの主要な要素
1 ハードウェア → 通信インターフェース / 通信線
2 ソフトウェア（ファームウェア） → 通信プロトコル（protocal）
工業通信ネットワークとは
- 工業通信ネットワークとは、工業環境の自動化制御およびプロセス制御において、通信に用いられる関連要素および技術を指します。工業制御ネットワークと一般通信ネットワークは、伝送信号の使用という点では同じですが、製品自体の特性には非常に大きな違いがあります。工業制御ネットワーク機器は、温度、湿度、電磁干渉などの複雑で過酷な工業現場環境に適応する必要があり、設置規模、データ精度、安定性、安全性、構築コストなども考慮されます。
工業通信ネットワークの応用
- 例を挙げると、広大な作業現場で、多くの異なる設備（例えば乾燥機や油槽）が各地に散在している場合、これらの設備のステータス（圧力、温度、油位）を最も効率的に監視する方法は、ネットワーク通信モジュールを使用することです。このとき、各設備はノードと見なされ、各設備のステータスが一つずつ検出され記録されます。圧力が設定値よりも高いまたは低い場合、モジュールは直ちにこの情報をファシリティマネジメント制御システムFMCS（Facility Management Control System）に送信し、リアルタイムのステータス更新を達成すると同時に、監視タスクを安全を前提としつつ費用対効果の高い方法で完了させます。
各種工業通信ネットワークの長所と短所
- 現在、すべてのアプリケーションニーズを満たすことができる単一の工業通信技術はありません。工業ネットワークの進化の過程で、特定の目標アプリケーション専用の多くの独自技術が開発され、市場は混乱し、どの技術が最適な工業ネットワークソリューションであるかを判断することは困難です。市場の秩序を整えるために、さまざまな標準化団体が協力して、工業専用のネットワークインターフェースと技術標準を共同で策定しました。これは一般にフィールドバスと呼ばれます。この標準化の最大の利点は、異なるサプライヤーの機器間で相互運用性を提供できることであり、最小限のインストール変更のみが必要です。さらに、これらの組織は、さまざまなアプリケーション専用の多くの標準を確立しており、一般的な工業通信標準には、Modbus、Ethernet IP、ProfiBus、DeviceNetなどがあります。
- 現時点では、どの工業通信標準が工業ネットワークに最適であるかを断定することは困難ですが、この問題を脇に置くと、より重要なのは、関連する設定がある種のインストールにのみ適用可能であり、各インストールには適切なトポロジー（ハードウェアの分散構成）があるということです。言い換えれば、同じ機器でも、ある状況ではスター（Star）構成が必要であり、別の状況では冗長リング（Redundant Ring）構成が必要になる可能性があり、この決定は、通信プロトコルの特性、インストール規模、環境、機器、安全性、コストなど、多くの要因に依存します。
工業通信ネットワークの種類
MudBus
- Modbusは、Modicon社が1979年に自社製のPLC（プログラマブルロジックコントローラー）のために開発したシリアル通信プロトコルです。標準化され、無料で使用でき、オープンアーキテクチャを採用しており、産業オートメーション業界で広く使用されています。Modbusを使用すると、他のさまざまな機器を簡単に統合できます。
- Modbusプロトコルには現在、Modbus RTU、Modbus ASCII、およびModbus TCP / IPのバージョンがあります。
Modbusプロトコルは、マスター/スレーブプロトコルです。1対多（1つのマスター局に対して複数のスレーブ局）で、各スレーブデバイスには一意のアドレスがあります。1つのデータリンクに最大247個のアドレス（デバイス）を接続でき、通信距離は最大1200Mです。指定されたマスター局のノードのみがコマンドを開始できます（イーサネット上では、どのデバイスもModbusコマンドを送信できますが、通常は1つのマスター局のデバイスのみがコマンドを開始します）。 - Modbusコマンドには、実行する予定のデバイスのModbusアドレスが含まれています。
すべてのデバイスがコマンドを受信しますが、指定されたアドレスのデバイスのみがコマンドを実行して応答します。MODBUS TCP / IPは、Modbusシリアル通信プロトコルを提供するイーサネットであり、両者の違いは、シリアルプロトコルがチェックサムの計算とデータ確認の方法を必要とするのに対し、イーサネットバージョンではそうする必要がないことです。
P.S. 当社の乾燥機は、Modbus RTU通信プロトコルを標準通信構成としています。
ProfiBus
- PROFIBUSは、1987年にドイツのシーメンスなど14社と5つの研究機関によって推進された、自動化技術で使用されるフィールドバス規格です。ProfiBusは、PROcess FIeld BUS（プロセスフィールドバス）の略称です。
- ProfiBusはマルチマスターシステムであり、複数の制御、構成、または視覚化システムが1つのバス上で相互に動作できます。アクセス権を持つマスターは、外部からの要求なしにデータを送信できます。一方、スレーブは受動的なデバイスであり、バスアクセス権を持ちません。スレーブは、受信したメッセージを確認するか、マスターからの要求に応じて送信することしかできません。1つのデータリンクに最大126個のアドレス（デバイス）を接続できます。
- 物理層はRS-485規格の改良版であり、データ伝送性能を向上させるために多くの要件が追加されています。
DeviceNet
- DeviceNetは、アメリカのAllen-Bradley社が1994年に開発した標準シリアル通信プロトコルです。
- DeviceNetはCAN Bus上に構築された標準シリアル通信であり、安全、高速、耐ノイズ性など多くの優れた特性を持つため、工業通信ネットワークで広く使用されています。分散型のリアルタイム制御をサポートし、センサーや電磁弁などの遠隔機器の状態を効果的に収集し、制御側に統合的かつリアルタイムなデータを提供します。さらに、省配線特性により、配線コストと時間を効果的に削減し、配線の複雑さを軽減し、エラーの発生を減らします。DeviceNetには独自の調停メカニズムがあり、複数のノードが同時にメッセージを送信した場合でも、リモート側はエラーデータを受信せず、データセキュリティを保護し、1つのパケットが正しく宛先に配信され、両方が同時にリトライを待つことはありません。各DeviceNetネットワークには最大64台のデバイスを接続できます。
EtherNet IP
- EtherNet / IPは、ロックウェル・オートメーション社が開発した産業用イーサネット通信プロトコルであり、プロセス制御やその他の自動化アプリケーションで使用でき、コモン・インダストリアル・プロトコル（CIP）の一部です。
- 各ネットワークノードには、固有のイーサネットがあります。したがって、すべてのネットワークデバイスは、一意（重複しない）のネットワークアドレスを持っています。IPアドレス（インターネットプロトコルアドレス）は、ネットワーク上のホストを一意に識別するために使用され、人々の住所と同様に、ネットワーク上のデータはIPによってのみ正常に宛先に到達できます。
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