Ethernet/IPとEtherCATについて　～概要編～

最近、業務でPLCを扱っており、フィールドネットワークとしてEthernet/IPやEtherCATという言葉をよく見る。

一人でPLCを担当していて、通信方式の細かいところに関して詳しい人も周りにそれほどいない中で、

ネット上のブログの記事が役に立った。

こういうブログも、一つ見れば完全にわかるわけではなく、いくつかのブログや記事を見ることで、

色々な知識が繋がって理解できるということも多いので、

自分の備忘録としても自分の理解をまとめた記事を作成しようと思い立った。

ちなみに、この手の専門的なものについて、包括的な概要説明としてはキーエンスの資料が結構いい。

さすが、キーエンス。製品も結構好き。営業はとてもガツガツ。

包括的な資料よりは、実務的なところにフォーカスした記事にできればと思う。

まずは、ここからですよね。

いわゆる、工場設備や製造装置において、装置内や装置間の伝送を構成するネットワークを、フィールドネットワークと言います。

フィールドネットワークはこれまで色々な規格が存在しており、その中の一つがEthernet/IPや、EtherCAT。

Modbusや、CC-Link、DeviceNetといったものも聞いたことがあるかもしれませんが、これもフィールドネットワークの一つになります。

私が使用しているPLCでは主にEthernet/IPやEtherCATをメインとして使用しているため、今回はこれらにフォーカスしています。

「イーサネットベースで構築されたオープンネットワーク」というのが教科書的な回答っぽいですが、よくわからない。

要は、いわゆるインターネットのケーブルやプロトコルで構築することができるネットワークで、

イーサネットと同じように通信ができ、FTP等によるデータ送受信もできるもののようです。

機器が複数存在する場合は、イーサネットスイッチなどを用いて分岐させる。

こちらもイーサネットベースで構築できるネットワーク。

EtherCATに特有の特徴としては、機器をデイジーチェーン接続できることと、通信にオンザフライ方式というのを使用している点が言えるかと思います。

デイジーチェーン接続というのは、いわゆる数珠つなぎのこと。

Ethernetではハブを介して色々な機器に接続するところを、A-B-Cというような形でひとつなぎに接続します。

また、オンザフライ方式とは、一つのパケット内に各ノードで使用するデータを格納し、

パケットがノードを通過する際に、そのノードを対象とする情報を読み出し、必要な情報を追加して次のノードに送信するという方式のこと。

一つのパケットが行って帰ってを繰り返すことなり、様々な通信が混在する多方式に比べて効率的な通信が可能になります。

これに加えて、EtherCATにおける通信では、機器間のハンドシェイクを行わないことから伝送が高速になります。

以上の特徴により高効率・高速な通信ができることがEtherCATの大きなメリットかと思います。

また、ノード間のデータ通過時間による遅れを調整して同期制御をしてくれるので、モーションコントロール用のネットワークとしても対応が可能となっています。

ちなみに、EtherCATでは、オンザフライ方式のメリットを生かすために数珠繋ぎが推奨されていますが、EtherCATハブのようなものを使用すればEthernetのようなスター型のトポロジーを構築することも可能です。

フィールドネットワークで多く利用されているEthernet/IPとEtherCATですが、

PLC的のハードウェア的には同じようなケーブルを違うポートに差すぐらいの違い。

通信方式の内容まで考えていくと、以下が大きな違いになってくるかと思います。

・Ethernet/IP: 汎用的なプロトコルを利用しており、Ethernetのネットワークと混在させられることから、サーバー等上位のネットワークに使用できる。

・EtherCAT: 装置配線を簡素化できることや同期制御が可能であることから、装置内のネットワークに使用できる。

実際のソフト的な実装側の話については、また別記事でまとめられたらと思います。

yos' diary