OPCN Q&A│オープンPLCネットワーク(OPCN)のご案内│規格・標準化│JEMA 一般社団法人 日本電機工業会
1. イーサネットは、ケーブルのタイプを定義する仕様であり、ローカルエリアネットワーク(LAN)で使用されています。イーサネットは、10Mbps~100Mbpsの通信速度で、コンピュータ間のデータ転送を行えます。現在、事務所などのOAで最も多く使用されているイーサネットは、ツイストペアケーブル(UTP)です。イーサネットは、多くのマルチベンダから出されているソフトウェアプロトコルを使用して、通信することができます。
2. FL-netは、プログラマブルコントローラ(PLC)や数値制御装置(CNC)などのFAコントローラを接続し、コントローラ間の制御データを高速に相互交換するネットワークです。
ケーブルなどは、イーサネットと同じものを使用します。
3. イーサネットは、上位のコンピュータ、パソコンなどとコントローラを接続し、生産指示、実績収集など情報・制御用途のために使用します。また、FL-netは、コントローラ間の接続に使用し、高速な制御データ交換のために使用します。
一台のコントローラで、上位用のイーサネットとコントローラ間用のFL-netの両方を実装した場合には、ケーブルを間違って接続しないように充分注意してください。
4. FL-netユニットは、プログラマブルコントローラ(PLC)や数値制御装置(CNC)などのFAコントローラに実装し、通常のPLCの"CPUリンクユニット"と同じように、局番号(ノード番号)とコモンメモリ(リンクレジスタとも呼ばれる)のリンク割付設定を行うだけで、コントローラ間のデータ送受信をサイクリックに行います。この場合PLCなどに特別な通信プログラムは不要です。またパソコンなどからのPLCなどのメモリや通信パラメータなどの読出し、書込みなどを行う場合もPLCなどに特別な通信プログラムは不要です。
ただし、コントローラ間相互で、メッセージ伝送を使用したデータ送受信を行う場合には、個々のコントローラに通信のためのプログラムが必要となります。
5. プロトコルとは、通信をするうえで必要なルールです。
FL-netがサポートしているプロトコルには、UDP/IPとその上位層に位置するFL-net専用の"FAリンクプロトコル"を使用しています。
6. プログラマブルコントローラ(PLC)や数値制御装置(CNC)などのFAコントローラに実装するFL-netユニットは、ボード内にプロセッサを持ったインテリジェントなユニットになっています。パソコンのイーサネットカードは、ダムボードと呼ばれるノンインテリジェント方式なので、パソコンの性能や使い方によりますが、一般的にはインテリジェント形のFL-netボードを推奨します。
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7. ネットワーキングトポロジとは、ネットワーク配線形態のことを示します。大きくスター形(ツリー形)、バス形、リング形の三つがありますが、これらは、物理的な配線形態というよりも論理的な配線形態といったほうが、分かりやすいでしょう。FL-netで使用する10BASE-Tは、スター形トポロジです。
10BASE5は、バス形トポロジです。
8. 最も一般的に使用されるイーサネットケーブルの標準及び、特性・制限の一部を記載します。備考:( )の数値はリピータ使用した場合です。
- 10BASE-T:ツイストペアケーブル(UTP)、1セグメントあたりの最大伝送距離100m(500m)、1セグメントあたりの最大接続数は254台。
- 10BASE5:Thick同軸ケーブル(イエローケーブル)、1セグメントあたりの最大伝送距離は500m(2500m)、1セグメントあたりの最大接続数は100台(254台)。
- 10 BASE -FL:光ファイバケーブル、1セグメントあたりの最大伝送距離は2000m、1セグメントあたりの最大接続数は、254台。
9. いいえ FL-netシステムを構築するのにイーサネット(正式には、IEEE802.3規格準拠)を使用します。特別な仕様は、必要ありません。
10 .異なるタイプのイーサネットメディアは、リピータ、メディア変換アダプタなどを使って、イーサネットケーブルの相互接続を行うことができます。またこれらの製品は、多くのベンダから販売されています。
11. 一般的な使用方法は、次のようになります。
- 基幹配線は、10BASE5(Thick同軸ケーブル;イエローケーブル)
- 制御盤内及び事務所などは、10BASE-T(ツイストペアケーブル;UTPカテゴリ5)
- 高圧電源やノイズが多い場所などには、10 BASE -FL(光ファイバケーブル)
12. FL-netのIPアドレスは、ネットワークアドレス:192.168.250.nホスト番号(ノード番号):1~254が標準になっています。ただしノード番号:250~254は、保守ツール用に予約されています。標準以外のアドレス範囲で動作するかどうかはベンダーの仕様によります。
13. FL-netには、認証機関があり、適合性試験及び相互接続性試験を行っております。本試験に合格した機器には、認証書が発行されますので、安心してFL-net対応機器が使用できます。
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14. 適合性試験及び相互接続性試験では10BASE-T及びハブ(HUB)だけを使用して行っており、10BASE5及び/又は10BASE2を10BASE-Tに変換するアダプタ(メディア変換器)を準備ください。また、10BASE-FL(光ファイバケーブル)等に関しても同様です。
15. メディアコンバータ間は全二重で問題ありませんが、Ethernetの仕様のため、FL-net機器とメディアコンバータ間は機器に合わせて設定しないと正しく通信できないことがあります。機器側が全二重の設定が可能ならば全二重、不可ならば半二重の設定にする必要があります。機器側の設定は、ベンダに問い合わせてください。ブリッジモードで使用できるコンバータならば、10M/半二重の機器を接続しても数キロは延ばせます。
16. FL-netは、コントローラレベルのネットワークとしての使用を主用途として想定しておりますが、ユーザの機器を限定することはありません。
一般的な用語として、コントローラとは、例えばプログラマブルコントローラや、パソコン、計算機などシステムを制御する機器を指します。FL-netは、その仕様及び実装ガイドラインにより、機器がサポートすべ き通信の機能と性能を規定しています。それを満たす限り、機器としては、どのような機能を持った機器でも接続することができます。
ただし、FL-netの通信プロトコルを、例えばマイコンのファームウェアで実装する場合には、実装ガイドラインにある推奨の性能を満たすためにはそれなりに高い通信性能を持たせる必要があります。一例として、トークン保持時間というパラメータがあり、これはある局が送信権を得て自局データ送信をしてトークンを次局へ譲渡するまでの時間です。通信処理の性能が低いと、システム全体のコモンメモリの更新周期に影響を及ぼします。
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17. 上位層(アプリケーション)の負荷にもよりますが、プロトコル自体は、性能の低いプロセッサでも対応できる仕様になっています。 ただ、最大の通信量(理論的なパケット数)というものがありますので、これらを取りこぼしなく処理できる能力は必要です。
OSについては、UDP/IPを使用しますので、これらが動作可能ならばどのようなOSでも問題ありません。また、汎用のOSを使用する必要もありません。
18. 混在は可能です。
19. 使用は可能です。10M/100M混在するためには必須です。
20. 可能です。ただし、可能というのは、プロトコル仕様上は可能であるという意味であり、各社対応機器が対応しているか否かは各機器の仕様によります。
21. 商標登録しておりません。
22. FL-netは、ルータを経由した通信をサポートしていません。
23. FL-net用ドライバS/Wを導入いただくことで汎用PCでFL-net通信を実現することができます。対応製品につきましては、JEMAのWEBサイトで掲載している認証機器一覧を参照ください。なお、各製品の詳細につきましてはメーカにお問合せいただきますよう宜しくお願いします。
24. FL-net Ver.2.0においては、汎用Ethernet通信とFL-net通信を混在して使用できません。したがって、EthernetとFL-netを1つのLANポートで通信することはできません。
FL-net Ver.3.0においては、汎用Ethernet通信とFL-net通信の混在が可能となりました。詳細はFL-net Ver.3.0の紹介ページを閲覧ください。
25. FL-netはFA、PAなど産業用の機器を接続したリアルタイム性を提供できる制御用ネットワークです。これらの機器は通常、工場内LANなどとして、性能面、安全面などの理由からローカルアドレスで運用することが一般的ですので、クラスCを仕様としています。また、コモンメモリをシェアして使用する基本コンセプトから、アドレスの範囲は8bitに限定する必要があります。
FL-net Ver.3.00では、規定のアドレスの範囲外からのアクセスを許容する機能をオプションで追加しています。しかしながら、FL-netのシステムとしては、そのようなアクセスは主用途ではなく、セキュリティルータなどを介して接続することを想定しています。
26.同一ネットワークアドレスしか存在しないことを前提に、プロトコル仕様が定められかつ、認証試験が行われております。
異なるネットワークアドレスの機器が存在した場合の動作は規定していないため各機器の実装依存により動作が異なることが予想されます。したがって、そのような使用はお勧めできません。
また、FL-netでは2つの領域、領域1と領域2が定義されている理由は何でしょうか?
領域1と領域2というものは、FL-netのプロトコルのデータフレームで定義されたもので物理的なメモリを示してはいないのでしょうか?
27. 領域1と領域2の使用法は、プロトコルで定義しておりません。
もともとの開発要求に国内PLCのもつPLC間通信がベースにありました。PLCの多くが「ビットデバイス」と「ワードデバイス」によるデータ共有機能を実現しており、これを適合させるために「領域1」「領域2」という2つの空間を定義することにしました。
ただし、FL-netでは機器ベンダが独自に使用方法をきめることができます。これは、PLC以外の機器でも対応できるようにするためです。
あくまでも論理的な空間であり、それをどの物理アドレス(RAM/ROM/HDD etc) に割り付けるかはベンダ依存です。
28. ネットワーク構成/トポロジーに関して、JIS B 3521では規定していません。理論的には通信可能ですが、動作を保障(証)するものではありません。極端に遅い通信速度/遅延が発生するなど、構成により適さないものもありますので、使用環境での十分なテストが必要です。使用する機器ベンダへのお問い合わせをお勧めします。
29. サンプルコードは、会社登録いただいた社に提供いたしております。 認証手続きのページにしたがって会社登録申請ください。
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