2.既存のネットワーク技術

先ず、IoT現場の現状ネットワーク構成の話からだ。ネットワークの全体構成は図1 のように「情報ネットワーク」と「制御ネットワーク」の2階層に分かれる。更に、制御ネットワークはコントロールレベル／デバイスレベル／センサレベ […]

リアルタイム性とは、要求される時間内かつサイクリックに処理が完了できることだ。テレビなどの家電機器、医療機器、自動改札機などの身近な機器から、工作機械や物流機器などのFA分野の機器まで、処理が完了するまでの時間が設定され […]

情報ネットワークは、一部の例外を除けばWiFiを含むイーサネットとTCP/IPプロトコルで構成されている。イーサネットは登場してからすでに50年近くが経過し、この間、様々な競合規格が登場した。イーサネットは競合の挑戦を退 […]

情報ネットワークと制御ネットワークの違い LAN等の情報ネットワークと制御ネットワークとの一番の違いは「リアルタイム性」だ。情報ネットワークでは、ファイルやプログラム、テキスト、画像音声などのマルチメディア情報などが伝送 […]

物流や工場の自動化ネットワークは、フィールドバス、産業用ネットワーク、FA ネットワーク、フィールドネットワークなど様々な呼び方がある。IoT 領域のフィールドバスの機能面で最も重要なことは、「ハード・リアルタイム」と「 […]

RS232C/RS422/RS485いずれも１本（１対）の信号線で1ビットずつ順番にデータを送信する「シリアル通信」だ。シリアル通信では、受信側は届いたデータ列の始まりと終わりを検出し、データを正しく取り込むために受信側 […]

産業用イーサネットは、制御ネットワーク分野で急速に勢力を拡大している。新規設置端末数ベースで、2018年にシェア50％を超え、2021年には65％になった。従来のフィールドバスにかつての勢いはない。（図1,図2参照） 制 […]

産業用イーサネットには2つのグループがある。一方は従来型イーサネットをそのまま採用しているグループ、他方は従来型イーサネット技術を利用しているが、完全な互換性がないグループだ。従来型イーサネットをそのまま使うグループの代 […]

EtherNet/IP は標準イーサネットとの互換性を保ちつつ、リアルタイム性を実現する様々な工夫をしている。まず、第2層でのスイッチング動作での工夫を紹介する。 第2層のスイッチには、Store & Forwa […]

MACアドレスは枯渇する？ 図1 は、VLAN なしと VLAN 付きのイーサネットフォーマットだ。いずれのフォーマットも、宛先アドレスで始まる。パソコンなどの受信ノードとしては、受信しなければならない自分宛てのフレーム […]

最適なトポロジ EtherNet/IP は OSI の第2層と第１層に従来型のイーサネットを使用し、ほぼ全てのトポロジに対応できる。ただし、バス型トポロジは、初期の 10BASE-5/2 では対応していたが、 10BAS […]

DLR 動作概要 DLR(Device Level Ring)は、 EtherNet/IP 用として2008年に公開された第2層で動作する冗長経路制御プロトコルだ。DLR は下位層のイーサネットや上位層の TCP/IP […]

障害検知 主な障害検知は2種類だ。1つは隣接するノードとのリンク切断（Link off）、もう一つはビーコン・フレームのタイムアウトだ。図1 はリンク切断のケースで、この例では、Node-3 とNode-4 の間が切断さ […]

EtherCAT EtherCAT （CAT：Control Automation Technology）は、ドイツのベッコフオートメーション（Beckhoff Automation）が開発し、ETG（EtherCAT […]

EtherCAT の基本動作 EtherCAT は ライン・トポロジが基本で、1台のマスタと複数のスレーブで構成する。図1 は1台のマスタと3台のスレーブで構成される例だ。マスタが送信した1つのイーサネットフレームが全て […]

EtherCAT のデータ通信 EtherCAT のマスタ／スレーブ間通信には2つの方式がある。1つは、スレーブに接続された工作機械やロボットなどを動かすために周期的に制御データを配信するPDO（ Process Dat […]

EtherCATは、スレーブ間またはマスタ／スレーブ間で動作タイミングを合わせるための同期動作のモードを用意している。例えば、工作機械のパラメータのダウンロード／アップロードや LED の点灯ならば動作タイミングを合わせ […]

エラー検出／FCSエラー フレーム末尾の FCS 受信を待たず送信を開始する On The Fly の課題は、エラー処理だ。図1 のように、スレーブはフレーム末尾の FCS 受信前にデータの入出力と次段への送信を開始する […]

EtherCATのフレーム構造 図1(A) に示すように、EtherCAT は標準イーサネットフレームを使用し、マスタは On The Fly 処理がないため、マスタ側のEtherCAT インタフェースは一般的なイーサネ […]

QoS はなぜ必要? QoS（ Quality of Service）は、ネットワーク上のサービスを効率よく安定して運用できるように、データ送信量や順序を調整する技術だ。ネットワークには様々なデータが混在している。用途や […]