ソフトウェア受託開発ブログ「産業用ネットワークの実装、検証」

FAに欠かせない産業用ネットワークの通信形式は、大きく分けて制御装置やロボット、産業用PCなど、制御層での通信に使われる産業用イーサネットと、制御機器とセンサー、サーボモータ、測定機器などフィールド層での通信に使われる、シリアルケーブル等を使用したフィールドバスとがあります。
フィールド層にも産業用イーサネットが広がりつつありますが、フィールドバスも多くの工場で稼働しています。産業用イーサネット、フィールドバスとも、各規格団体から異なる仕様が提供され、それぞれ特長をいかしながら共存しています。

産業用ネットワークと、主な階層別通信形式

フィールドバス、産業用イーサネットプロトコルの実装

FA機器メーカーは、ユーザーの製造現場で使われている産業用ネットワークに、自社製品がつながるようにする必要があります。個々のユーザーの環境に合わせて複数のネットワーク規格に対応するのですから、大変です。手段として、外付けのプロトコル変換器が使われる場合もありますが、製品自体にプロトコルを実装したいというメーカー様もいらっしゃいます。しかし、緻密なタイミング調整が求められるFAネットワークの世界で、通信プロトコルの実装は簡単ではありません。例えば、ある通信規格を使って数十マイクロ秒(μs)の通信パフォーマンスの実現に取り組んでも、実装対象となるハードウェア(CPUやEthernetコントローラ、PHY等)が対応していないことが多々あります。また、たとえハードウェアが対応していても、OSがリアルタイムOS(RTOS)ではない(WindowsやリアルタイムカーネルでないLinux)場合や、タイムティック(RTOSの時間供給単位)がμsレベルの精度を出せない場合もあります。

当社には、自社製品にネットワークプロトコルを実装したいが、このような課題を解決しながら期日に間に合わせるには人手が足りない、実装まではなんとかしたがコンフォーマンステストに合格するまでが大変、といったご相談も寄せられます。

産業用ネットワーク実装/検証サービス

当社では、フィールドバス、産業用イーサネットとも、プロトコル実装とテストを支援しています。これまで、FA機器への実装やSDK構築などをサポートしてきました。また、プリンターやカメラなどの自社製品を、FA市場に展開するために産業用ネットワークのプロトコルを実装したいというメーカー様も支援可能です。検証支援では、コンフォーマンステストの環境整備から認証手続きまで、お客様と対策します。対応可能なプロトコルは、

  • ・CC-Link IE (Safety, TSNを含む)
  • ・EtherCAT(FSoEを含む)
  • ・Ethernet/IP
  • ・FL-net
  • ・PROFINET
  • ・BACnet
  • ・Modbus TCP

などです。
以下は、実装支援と検証支援の一般的な流れです。

実装支援:ご準備いただくもの

まず、実装したい産業用ネットワーク規格と、OSに何を使いたいか、ご一緒に検討します。決定後、お客様の製品のアプリケーションソフトの情報、実装するデバイス(CPU等)、評価環境をご提供いただきます。

実装支援:当社成果物

  • ・プロトコルスタック選定
  • ・OSポーティング
  • ・アプリケーションIFポーティング
  • ・システムテスト

当社では、デバイスに合わせ最適なプロトコルスタックとOSを選びご提案します。前項で挙げた通信パフォーマンスのハードウェア依存の問題に関しても、いろいろなストリーミング系通信プロトコルの実装経験に加え、ハードウェアに関する知見を活かしつつ解決策を模索します。お客様のアプリケーションとのインターフェイスを確認し、ソフトウェア全体を構成していきます。FAプロトコルに加え、OPC-UAやCODESYS、ラズベリーパイ(レボリューションパイ)などの周辺環境にも知見があるほか、TCP/IP、HTTPc、SNMP、FTPなどのミドルウェアライブラリや、情報系ネットワーク層に使われるRTP、RTSPのミドルウェアライブラリも提供可能です。
さらに、センサーON/OFF入力やLED ON/OFF出力のような、IO処理部のドライバー開発まで、提供しています。

産業用ネットワークを実装したソフトウェアシステムの構成例

構成例

テスト支援:ご準備いただくもの

評価対象ソフトウェアと、評価環境をご提供ください。

テスト支援:当社成果物

  • ・テスト仕様書作成
  • ・テスト環境整備(仕様書・テストツール・アプリ準備)
  • ・コンフォーマンステスティング
  • ・レポート・フィードバック
  • ・認証手続き

お預かりした環境で、当社内で事前テスト、コンフォーマンステストを実施し、お客様にフィールドバックします。コンフォーマンステストの場合、テストに合格した際は結果を該当団体に提出する作業も承ります。


当社は、EtherCAT Technology Group、プロフィバス協会、ODVA, Inc.、CC-Link 協会の会員です(2024年9月現在)。