EtherNet/IP

Technology

(EtherNet/IP)

EtherNet/IPとは、Ethernet上でPLC、リモートI/O、インバーター、サーボ、ロボット、計測器などを接続し、制御データや設定・診断情報を送受信する産業用ネットワークです。名称中のIPはIndustrial Protocolを意味します。

一般的なEthernetとTCP/IP・UDP/IPの技術を利用しながら、産業機器のデータを共通のオブジェクトモデルで扱います。周期的な入出力通信と、必要時に行う設定・メッセージ通信の両方を利用できます。

ハカルプラスでは、PLCと接続機器の対応機能、必要な通信周期、データサイズを確認し、EtherNet/IPの接続設定、タグ割付、通信異常監視を検討します。

EtherNet/IPの主な用途

PLCとリモートI/Oの通信
インバーター・サーボの指令と状態監視
ロボットや画像処理装置とのデータ交換
計測器・センサの測定値取得
PLC間の生産情報共有
産業用コンピュータや上位システムとの連携

CIP

EtherNet/IPでは、CIPと呼ばれる共通産業プロトコルを使用します。

機器の入出力、設定、診断情報をオブジェクトとして表現し、異なる種類の産業機器を共通の考え方で扱います。機器ごとのプロファイルや対応サービスは仕様書で確認します。

周期通信とメッセージ通信

EtherNet/IPでは、制御用データを一定周期で交換するI/O通信と、必要なときに設定・診断データを送受信するメッセージ通信があります。

高速な設備制御にはI/O通信、パラメータ読出しや異常履歴取得にはメッセージ通信を使用します。

Implicit Messaging

Implicit Messagingは、あらかじめ定義した入出力データを一定周期で交換する通信です。

送信データの意味を接続設定時に共有するため、毎回アドレスや項目を指定せずに効率よく通信できます。リモートI/Oやインバーター制御で利用されます。

Explicit Messaging

Explicit Messagingは、対象オブジェクト、属性、処理内容を指定して要求を送る通信です。

機器情報、パラメータ、診断データの読出し・書込みに使用します。周期制御よりも設定・保守用途に適しています。

ScannerとAdapter

周期通信を開始・管理する側をScanner、要求を受けて入出力データを提供する側をAdapterと呼びます。

PLCがScanner、リモートI/OやインバーターがAdapterとなる構成が一般的です。機器によって同時接続数や対応役割が異なります。

OriginatorとTarget

通信接続を開始する側をOriginator、接続される側をTargetと表現する場合があります。

設定ツールや仕様書によって用語が異なるため、Scanner・Adapterとの関係を確認します。

Assembly Instance

入出力通信では、送信・受信・設定データをAssembly Instanceとして指定します。

同じ機器でも用途やデータサイズによって複数のAssemblyが用意されている場合があります。機器説明書の番号とデータ構造を確認します。

データサイズ

接続設定では、送受信するバイト数やワード数を正しく設定する必要があります。

サイズが一致しないと接続できない、またはデータ位置がずれる可能性があります。予約領域や状態ワードも含めて確認します。

RPI

RPIはRequested Packet Intervalの略で、周期通信データをどの程度の間隔で更新するかを示します。

RPIを短くすると応答は速くなりますが、機器とネットワークの負荷が増えます。設備の応答要求、局数、データ量から設定します。

マルチキャストとユニキャスト

マルチキャストは一つの送信データを複数機器へ配信しやすい方式で、ユニキャストは特定の相手機器へ送信する方式です。

マルチキャスト通信を適切に管理しないと、不要なポートへ大量の通信が流れる可能性があります。管理機能付きスイッチの利用を検討します。

IGMP Snooping

IGMP Snoopingは、スイッチングハブがマルチキャストの受信先を把握し、必要なポートだけへ転送する機能です。

EtherNet/IPのマルチキャスト通信を使用するネットワークでは、不要な通信負荷を抑えるために有効です。ネットワーク構成に合わせて設定します。

タグ通信

PLC同士や産業用コンピュータとの間で、タグ名を利用してデータを送受信できる構成があります。

アドレス番号ではなく意味のある名称で扱えるため、プログラムを理解しやすくできます。ただし、相手機器のタグ仕様とデータ型を一致させます。

データ型

整数、32ビット整数、浮動小数点数、ビット列、構造体などを扱えます。

異なるメーカー間では、データ型、符号、バイト順、構造体の配置が一致しない場合があります。通信仕様書を作成し、試験データで確認します。

EDSファイル

EDSファイルは、機器の識別情報、通信機能、パラメータなどを設定ツールへ伝えるための電子データシートです。

設定ツールへ登録すると、機器選択やパラメータ確認を行いやすくなります。製品型式とファームウェア版に対応するファイルを使用します。

IPアドレス設定

各機器へ重複しないIPアドレス、サブネットマスク、必要に応じてゲートウェイを設定します。

設定方法には、機器スイッチ、専用ツール、DHCP・BOOTPなどがあります。設備用途では固定アドレスとして管理することが一般的です。

ネットワーク構成

スター型、ライン型、リング型など、対応機器に応じた構成を利用できます。

ライン型では機器の内蔵スイッチ機能を使用し、リング型では対応する冗長プロトコルを使用する場合があります。

DLR

DLRはDevice Level Ringの略で、対応機器をリング状に接続し、一箇所の断線時に通信経路を切り替える機能です。

リング管理機器と対応ノードが必要です。復旧時間、非対応機器の接続方法、異常検出を確認します。

QoS

QoSは、通信の種類に応じて優先順位を付ける機能です。

制御用データを一般情報通信より優先させることで、ネットワーク負荷が増えた場合の遅延を抑えます。スイッチと接続機器が対応する設定を確認します。

通信異常時の動作

周期通信が途絶えた場合、Adapter側の出力をOFF、保持、事前設定値へ移行するなどの動作を確認します。

PLC側では接続状態、通信エラー、最終更新時刻を監視し、設備を安全側へ停止します。

接続数の制限

PLCや接続機器には、同時に維持できるEtherNet/IP接続数の上限があります。

周期通信、メッセージ通信、保守ツール、監視パソコンの接続数を合計し、上限内に収めます。

ネットワーク負荷

多数機器へ短いRPIを設定すると、パケット数が増えて通信負荷が高くなります。

必要以上に高速な周期を避け、複数ネットワークへの分割、データ集約、管理スイッチの利用を検討します。

セキュリティ

設備ネットワークを外部へ直接公開せず、ファイアウォール、VLAN、アクセス制御を利用します。

通常の制御通信が暗号化されない構成もあるため、遠隔接続時はVPNや安全な中継システムを使用します。

診断と保守

接続状態、パケットエラー、ポート状態、機器診断コードを確認します。

管理スイッチやPLC診断機能を利用し、異常が発生した機器、ポート、時刻を記録すると原因調査に役立ちます。

異常時の確認

接続できない場合は、IPアドレス、Assembly Instance、データサイズ、RPI、EDS、接続数を確認します。

通信が不安定な場合は、ネットワーク負荷、マルチキャスト、IGMP Snooping、ケーブル、ノイズを点検します。値がずれる場合はデータ型とバイト配置を確認します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、PLC、リモートI/O、インバーター、計測器のEtherNet/IP仕様を確認し、周期通信とメッセージ通信を設計します。

Assembly設定、RPI、タグ割付、通信断監視、タッチパネル表示を含め、異なるメーカー間の接続を検討します。

よくある質問

Q. EtherNet/IPのIPはインターネットプロトコルの意味ですか？

A. 名称中のIPはIndustrial Protocolですが、通信基盤として一般的なIPネットワーク技術を利用します。

Q. 異なるメーカーのPLCと機器を接続できますか？

A. 両機器が対応し、Assembly、データサイズ、通信周期などを一致させれば接続できる場合があります。

Q. RPIは短いほどよいですか？

A. 応答は速くなりますが通信負荷が増えるため、制御に必要な周期へ設定します。

Q. 通信断時にインバーターを停止できますか？

A. 機器の通信異常時設定とPLC監視を組み合わせ、安全側へ停止できます。

Q. 既設EthernetへEtherNet/IP機器を追加できますか？

A. IPアドレス、通信負荷、スイッチ機能、ネットワーク分離を確認して追加を検討します。