PLC間・上位ネットワーク通信

Technology

(PLCかん・じょういネットワークつうしん)

PLC間・上位ネットワーク通信とは、複数のPLCや制御盤、監視用パソコン、生産管理システムなどの間で、運転状態、計測値、製造指示、実績データを共有するための通信です。代表的な方式には、CC-Link IE、Ethernet、MELSECNET、FL-netなどがあります。

フィールドネットワークがPLCとリモートI/Oや現場機器をつなぐ用途を中心とするのに対し、PLC間・上位ネットワーク通信は、制御盤同士の連携や工場全体の監視、MES・基幹システムとのデータ交換に利用されます。

通信を利用すると、工程完了、搬送許可、異常状態などの接点情報だけでなく、重量、流量、温度、製造番号、配合、実績値など、多数のデータをまとめて伝送できます。

主な用途

複数の制御盤・PLC間における工程状態の共有
前工程と後工程の運転インターロック
監視用パソコンやタッチパネルへのデータ収集
生産管理システムからの製造指示受信
計量実績や製造実績の上位システムへの送信
既設ネットワークの更新や異メーカーPLC間の接続

CC-Link IE

CC-Link IEは、Ethernet技術を利用した高速・大容量の産業用ネットワークです。PLC間のデータ共有、制御ネットワーク、フィールド機器との通信など、用途に応じた構成があります。

従来のCC-Linkとは、通信ユニット、ケーブル、設定方法が異なります。既設設備を更新する場合は、接続機器がどのCC-Link IE規格に対応しているかを確認します。

Ethernet通信

Ethernetは、PLC、パソコン、タッチパネル、計測機器、サーバーなどの接続に広く利用されます。ただし、LANケーブルで接続できるだけでは通信できません。

TCP/IP、UDP/IP、各PLCメーカーの専用プロトコルなど、通信方式を一致させる必要があります。IPアドレス、ポート番号、データ形式、通信周期なども事前に決めます。

上位システムとの連携では、CSVファイル、データベース、ソケット通信などを利用する場合もあります。どの装置が接続を開始するか、送受信に失敗した場合に再送するかなど、通信手順を明確にします。

MELSECNET

MELSECNETは、主に三菱電機製PLC間でデータを共有するためのネットワークです。複数の制御盤で共通のリンクデータを扱い、運転状態、異常、工程完了、製造情報などを共有できます。

既設設備では世代の異なるMELSECNETが使われていることがあります。PLC更新時は、通信ユニット、光・同軸などの伝送路、リンク範囲、既設局との互換性を確認します。

FL-net

FL-netは、異なるメーカーのPLCや制御機器間でデータを共有する用途に利用されるEthernet系の産業用ネットワークです。

各装置が共通メモリーへデータを送信し、相手機器が必要な領域を読み取る構成が一般的です。異メーカー機器を接続しやすい一方、ノード番号、データ領域、更新周期を装置間で統一する必要があります。

制御盤間の連携

複数工程を連携させる場合、前工程のPLCから後工程のPLCへ、搬送要求、製品情報、工程完了などを送信します。後工程からは、受入可能、運転中、異常などを返します。

例えば、前工程が搬送を開始する前に、後工程が自動運転中で、受入位置が空いており、異常がないことを確認します。このような相互確認をインターロックとして組み込みます。

通信が切れた場合に前回の受入可能信号をそのまま使用すると、誤搬送につながる可能性があります。通信異常時は、受信データを無効化し、新しい動作を禁止するなどの処理が必要です。

上位システムとの連携

生産管理システムやMESからは、製造番号、品種、配合、製造数量、実行順序などを受信します。設備側からは、原料使用量、実計量値、開始・終了時刻、異常履歴などを返します。

PLCは設備をリアルタイムに制御し、上位システムは指示と実績を管理するなど、役割を分けて構成します。上位システムが停止しても、受信済み指示で継続するか、新規運転を停止するかは、設備仕様に応じて決めます。

データマップの作成

通信設計では、送受信するデータをデータマップとして整理します。

データ名と送信元・受信先
PLCデバイスや通信アドレス
ビット、整数、実数、文字列などの形式
単位、小数点位置、符号、バイト順
更新周期、初期値、異常時の扱い

同じ数値でも、一方が16ビット整数、他方が32ビット実数として扱うと正しく伝わりません。単位や小数点位置も含め、双方の仕様を一致させます。

ハンドシェイクと重複防止

製造指示や実績データのように、一度だけ確実に処理すべき情報では、要求、受信、処理完了を相互に確認するハンドシェイクを設けます。

製造番号、連番、送信状態などを付加し、同じデータを二重登録しないようにします。通信途中で切断した場合は、どの段階まで処理したかを確認してから再送します。

複数項目をまとめて送る場合は、全データを書き終えてから更新完了フラグをONし、受信側が途中状態を読み込まないようにします。

通信異常と復旧

通信異常の原因には、ケーブル断線、通信ユニット故障、電源断、IPアドレス重複、設定不一致、ネットワーク負荷などがあります。

PLCでは、通信ユニットの異常情報だけでなく、一定時間データが更新されない状態も監視します。異常時は警報を表示し、関連工程の開始禁止や安全側停止を行います。

復旧後は、前回の運転指令や完了信号が残っていないか確認します。通信が復旧しただけで自動再起動せず、各工程の現在状態を照合してから再開します。

ネットワーク構築時の注意点

Ethernet系ネットワークでは、IPアドレスの管理、スイッチングハブの選定、通信経路の整理が必要です。事務所LANと設備ネットワークを接続する場合は、接続範囲やセキュリティも確認します。

通信ケーブルは、インバーター出力線やモーター配線などのノイズ源から離して配線します。既設配線を流用する場合は、規格、劣化、接続状態を確認します。

非常停止など安全に直接関わる信号は、一般通信だけに依存せず、ハード配線や安全規格に対応した方式を使用します。

既設設備の更新

既設ネットワークを更新する場合は、PLC、通信ユニット、接続機器、ケーブル、データマップを調査します。

旧型通信ユニットが現行PLCへ装着できない場合は、中継PLCや通信変換器を追加し、既設設備を残しながら段階的に移行する方法もあります。

更新後は、通信が成立することだけでなく、各データの値、工程インターロック、異常処理、復旧動作、上位システムへの送受信まで総合的に確認します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、CC-Link IE、Ethernet、MELSECNET、FL-netなどを利用したPLC間・上位ネットワーク通信の設計実績があります。

接続するPLC、制御盤、計測機器、上位システムの仕様を確認し、ネットワーク構成、通信ユニット、データマップ、パラメーター、PLCソフトを設計します。

複数の制御盤からデータを収集し、工程状態の一括監視、製造指示の展開、計量・製造実績の保存を行う構成についても、制御盤、PLC、タッチパネル、上位ソフトウェアを含めて検討します。

他社製制御盤との接続や旧式ネットワークの更新についても、既存仕様と運転方法を調査し、設備への影響を抑えた構成を検討します。

よくある質問

Q. 異なるメーカーのPLC同士を通信させることはできますか？

A. 共通の通信規格や公開プロトコルに対応していれば接続を検討できます。対応しない場合は、中継PLCや通信変換器を使用する方法があります。

Q. Ethernetケーブルで接続すれば通信できますか？

A. ケーブルを接続するだけでは通信できません。プロトコル、IPアドレス、ポート番号、データ形式などを一致させる必要があります。

Q. 上位システムが停止した場合も製造を継続できますか？

A. 受信済みの製造指示で継続する構成は可能です。ただし、新規指示の受付や実績送信をどう扱うかを事前に決めます。

Q. 通信復旧後に設備を自動再開できますか？

A. 可能な場合もありますが、古い指令や工程状態の不一致による誤動作を防ぐため、現在状態を確認してから再開する構成が安全です。

Q. 古いMELSECNETや既設Ethernet通信を残してPLCを更新できますか？

A. 対応ユニットや中継機器を利用できる場合は、既設通信を残した更新が可能です。互換性とデータマップを確認して構成します。