フィールドネットワークとは

フィールドネットワークとは、コントローラ（PLCなど）とセンサ、表示灯などの入出力用機器、サーボドライバなどの制御機器、さらにパソコンなどの情報通信機器の間で情報交換（データ通信といいます）を行うことで円滑な加工、生産を実現する手段です。

主な用途

フィールドネットワークの世界では、利用目的ごとにグループ化して 下の図の様にネットワークの階層を示すことがあります。
それぞれの階層での、フィールドネットワークの代表的な使われ方には次のようなものがあります。

工場管理レベル

• ファイル転送
  パソコンやサーバPCなどとコントローラとの間でファイル形式で生産実績などのデータを交換する使い方です。

装置（デバイス）レベル

• メッセージ通信
  フィールドネットワーク上のコントローラから別のコントローラにコマンド（命令）を送って制御やデータの送受信を行う使い方です。
• データリンク
  フィールドネットワーク上の複数のコントローラであらかじめデータを共有するエリアを決めて、 データ交換を行う使い方です。

コンポーネントレベル

• リモートI/O通信
  コントローラからフィールドネットワーク通信を使って、離れた場所にある入出力機器の信号を交換する使い方です。

Sysmacは、オムロン株式会社製FA機器製品の日本及びその他の国における商標または登録商標です。
Microsoft、Visual Basic および Windows は米国 Microsoft Corporationの米国、日本およびその他の国における登録商標または商標です。
ATI™、Radeon™は、米国Advanced Micro Devices, Inc.の商標です。
NVIDIA、NVIDIAロゴ、GeForce、GeForceロゴは、米国およびその他の国におけるNVIDIA Corporationの登録商標または商標です。
EtherCAT®は、ドイツBeckhoff Automation GmbHによりライセンスされた特許取得済み技術であり登録商標です。
EtherNet/IP™およびDeviceNet™はODVAの商標です。
Celeron、Intel、Intel Coreは、米国およびその他の国におけるIntel Corporationの商標です。
その他、記載されている会社名と製品名などにつきましては、各社の登録商標または商標です。

フィールドネットワークの種類

工場管理レベル、装置レベル、コンポーネントレベルとすべての階層で最適なネットワークを提供します。

EtherNet/IP

汎用Ethernet技術上に制御用プロトコルを実装した産業用オープンネットワークです。
インターネット標準プロトコルとの共存ができ、任意の相手と任意のサイズ、任意の更新周期でのデータリンクを実現します。

• 10ms/20,000CH＊の高速、大容量データリンク
• タグ（変数）による効率のよいプログラミング

＊データリンク時

EtherCAT

多軸同期とリモートI/Oを統合する超高速オープンネットワークです。
モーションとリモートI/Oを超高速で接続し、装置全体の高速・高精度制御を実現します。

• 超高速多軸： 147軸/0.125ms
• 超高精度： 1μｓ以下（ゆらぎ）
• 超高速I/O ： 30μｓ/1000点（デジタルI/O）

DeviceNet

入出力から安全機器を接続可能なオープンネットワークです。
ひとつのDeviceNet上で制御機器と安全機器の接続ができ、最適なトータルシステムを実現します。

• 最大接続台数64ノードで500ｍまでのシステムに最適
• 接続機器に応じた多彩な通信仕様をサポート
• マルチベンダ（約900社以上が製品化）でのシステム構成が可能

CompoNet

センサ＆アクチュエータレベルのオープンネットワークです。
高速応答、多ノードで小点数分散、異種ケーブル混在など、自由度の高いネットワーク構成を実現します。

• 自由度の高い分岐形態をもち最大384ノードまで接続可能
• 1ms/1024点の高速通信を実現
• 汎用ケーブルが使用可能でシステムコスト大幅削減

使用例

リモートI/O通信

リモートI/O通信はコンポーネントレベルのフィールドネットワークとしてもっとも代表的な使われ方で、 コントローラからフィールドネットワーク通信を使って、離れた場所にある入出力機器を制御することができます。
コントローラ側にマスタ局となるネットワーク通信機能をもたせて、入出力機器の信号線はスレーブ局となるリモートターミナルと呼ばれる専用の端子台に配線します。
温度調節器などの制御機器にはリモートI/O通信に直接加入することができるものもあります。
リモートI/O通信を使うことで設備や機械とコントローラを離して設置することが可能となり、複数台の設備や機械を一台のコントローラで制御することができるようになります。
また、入出力機器とコントローラ間は２本～数本のフィールドネットワーク通信の通信線だけで済むので、配線のための工数の削減や配線用のスペースの削減などの効果も生み出すことができます。

データリンク通信

データリンク通信はコントローラレベルのフィールドネットワークで、フィールドネットワーク上の複数のコントローラ（ノード）間でデータを共有できます。コントローラ間であらかじめデータを共有するエリア（データリンクエリア）を決めて、このエリアを利用して相互にデータ交換を行います。お互いのコントローラの運転状況などの情報（ステータス）も同時に交換されます。
これらのデータ交換はコントローラの運転が始まると自動的に開始して、運転中はサイクリックに常時実行され、データリンクに参加しているコントローラ側には通信のためのユーザプログラムを書く必要はありません。
データリンク通信を使うことでそれぞれのコントローラにはデータ交換を行うためのユーザプログラムを作成する必要がなくなり、プログラムサイズの削減ができます。

ファイル転送通信

ファイル転送は工場管理レベルで最もよく利用されるフィールドネットワークの使われ方です。
パソコンやサーバPCなどとコントローラとの間でファイル形式でデータ（生産品目や目標生産数、一日の生産実績や設備の異常履歴など）を簡単に交換することができます。 コントローラ側では受け取ったファイル形式のデータを、内部メモリに展開し、ラダー言語などで作成したユーザープログラムで利用することができます。 ファイル転送を利用すると、ファイル形式でデータを受け取れますのですぐに生産管理用のアプリケーションソフトなどでデータを加工、再利用することができます。
また、大容量のサーバPCのディスクにデータを保存することが可能です。コントローラ内部に大容量のメモリを持つ必要がなくなり、ハードウェアコストの削減にもつながります。

構成例

以下に、代表例としてEtherCAT ネットワークのシステム構成を説明します。

EtherCATマスタ

EtherCATネットワークを管理し、スレーブの状態監視やスレーブとのI/Oデータ交換を行います。

EtherCATスレーブ

EtherCATネットワークを通じてEtherCATマスタから受け取った出力データを出力したり、入力されたデータをEtherCATネットワークを通じてEtherCATマスタに送ります。デジタルI/Oスレーブ、アナログI/Oスレーブなどがあります。

通信ユニット

インバータなどの機器に装着することにより、EtherCATネットワークにおけるスレーブとしての役割を持たせることができます。

Configuration Tool

EtherCATネットワークおよび各スレーブの設定を行うためのパソコン用ソフトウェアです。EtherCATマスタに接続して使用する場合と、EtherCATマスタの代用として使用する場合があります。

通信ケーブル

Ethernetカテゴリ5（100BASE-TX）以上、二重シールド（アルミテープ＋編組）のケーブルを、ストレート配線で使用します。

ES（I EtherCAT Slave Information）ファイル

EtherCATスレーブ固有の情報をXML形式で記述しているファイルです。このファイルをConfiguration Toolに読み込ませることにより、スレーブのI/Oメモリへのマッピングなど、各種設定を容易に行うことができます。

ユニット電源

各スレーブの通信および内部動作用の電源です。I/O電源とは分離して使用してください。

I/O 電源

スレーブに接続する外部機器の入出力動作用の電源です。ユニット電源とは分離して使用してください。