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PROFINET Wireless Technology 無線技術
PROFINET PROFINETでの 無線LAN利用 Wireless Technology シーメンスジャパン株式会社 シーメンスジャパン株式会社 産業ｵｰﾄﾒｰｼｮﾝ ｵｰﾄﾒｰｼｮﾝ&ﾄ 産業 ｵｰﾄﾒｰｼｮﾝ ﾄﾞﾗｲﾌﾞ ﾗｲﾌﾞﾃｸﾉﾛｼﾞ ﾃｸﾉﾛｼﾞｰ事業部 原田 光雄 無線技術 2 自動制御にて 自動制御にて使用 にて使用されている 使用されている無線技術 されている無線技術 テレコントロール GSM/GPRS UMTS ADSL など 無線LAN 無線 IEEE802.11で規定される無線LAN その他無線技術 その他無線技術 Wireless HART Bluetooth 赤外線 光 専用無線 その他 PROFINET Slideset Siemens Weidmuller テレコン ○ ○ 無線LAN 無線 ○ ○ その他無線技術 その他無線技術 （WirelessHART, ○ HMS ○ ○ Bluetooth など） など） 1 無線LAN利用のメリット 3 自動制御に を使用することの 自動制御に無線LANを 無線 使用することのメリット することのメリット ハードワイヤが ハードワイヤが不要 移動体、回転体との自由な通信 容易な設置作業（配線不要） 保守不要（作業コスト、部材コスト） 高速な 高速な通信速度 従来型無線、赤外線通信、光通信などに比べて伝送容量が大きい 管理が 管理が容易 標準Ethernetフレームの通信であり、データ解析が容易 保守管理に 保守管理に使用できる 使用できる メンテナンス情報などPDAなどでモニター可能 世界標準の 世界標準の無線技術 ワールドワイドでの使用が可能 PROFINET Slideset PROFINET通信 4 PROFINETで で扱う通信 制御通信 ウェブアクセス 故障診断 PG/PC 無線通信 HMI PLC IWLAN 故障診断 モーション コントロール ドライブ フィールド デバイス ウェブ/TCP/IP ウェブ アクセス ポイント フィールドデバイス PROFINET Slideset 2 PROFINET通信 5 コントローラ / デバイス通信 デバイス通信 PROFINET IO コントローラ: コントローラ フィールド機器とのI/O信号の交換 プロセスイメージ経由でのI/O信号へのアクセス PROFINET IO デバイス: デバイス IO コントローラの配下にある分散型フィールド機器 PROFINET IO スーパーバイザ: スーパーバイザ HMIあるいは診断機能を備えたステーション 診断 状態確認/制御 状態確認 制御 コンフィギュレーション PLC IOコントローラ コントローラ PG/PC スーパーバイザ パラメータ監視 パラメータ監視・ 監視・設定 IO信号 信号 診断 フィールドデバイス IOデバイス デバイス PROFINET Slideset PROFINET通信 6 PROFINETで で要求される 要求される通信方式 される通信方式 コントローラ ⇒ デバイスの デバイスの通信周期 コントローラは設定周期にてデバイスにデータを送信 デバイス ⇒ コントローラの コントローラの通信周期 デバイスは設定周期でコントローラにデータを送信 コントローラ ⇒ コントローラの コントローラの通信周期 設定周期にてデータを送信 PROFINETは は1対 対1通信 通信の 通信の積重ね 積重ね 無線通信に 無線通信に適した通信 した通信プロトコル 通信プロトコル PROFINET Slideset 3 PROFINET通信 7 安全制御 安全信号の 安全信号の検出 IO等からの信号入力 デバイス不良 デバイス不良の 不良の検出 デバイスからの信号の矛盾 デバイスの認識不良 通信不良の 通信不良の検出 レスポンス不良 有線/無線 有線 無線の 無線の違いは安全制御 いは安全制御には 安全制御には影響 には影響を 影響を与えない 無線通信を 無線通信を安全制御に 安全制御に使用することが 使用することが可能 することが可能 PROFINET Slideset PROFINET通信 8 制御における 制御における無線通信 における無線通信の 無線通信の問題点 通信不良の 通信不良の不安 障害物による通信不良 混信（ノイズ）による通信不良 通信遅延の 通信遅延の発生 無線通信によるデータ遅延（数msec） 接続周期による通信遅延（標準無線では規定できない） セキュリティの セキュリティの不安 誰もが受信できるのではという不安 ローミング時間 ローミング時間の 時間の懸念 通常数100msecの時間が想定される 無線を 無線を使用するためにはこれらの 使用するためにはこれらの不安要因 解消することが必要 するためにはこれらの不安要因を 不安要因を解消することが することが必要 PROFINET Slideset 4 PROFINET通信 9 無線技術の 無線技術の特長 テレコントロール 特定時間内の 特定時間内の利用 メリット １対1通信のため常時接続をすれば有線とほぼ同等にサービスが可能 デメリット 接続時時間がかかる 有料サービスとなる 制限が 制限が少ない 無線LAN 無線 メリット 高速な通信が可能 汎用技術となっているため各国で同じ技術を使用できる デメリット 既に多くのサービスが行われているためCHの管理が必要 その他 その他の無線技術 特定地域での 特定地域での利用 での利用 メリット 専用無線のため混信が少ない デメリット PROFINET Slideset 一般に通信速度が遅い 地域ごとに利用できる技術が異なる PROFINET通信 10 無線LANの の利用 無線 高速通信が 高速通信が可能 Ethernetベース ベースの ベースの自動制御に 自動制御に適している 世界各国での で規格化） 世界各国での利用 での利用が 利用が可能（ 可能（IEEE802.11で 規格化） 海外ビジネス 海外ビジネス / 輸出ビジネス 輸出ビジネスに ビジネスに適している 無線技術と 無線技術と自動制御 無線LAN技術 技術はすべての （Point 無線 技術はすべての場面 はすべての場面で 場面で適しているが、 しているが、PCF（ Coordination Function） ）を使用することが 使用することが必要 することが必要 無線技術 テレコン 無線LAN （DCF / PCF） ） 無線 専用無線 コントローラー間通信 コントローラー間通信 RT / NRT △ ◎ （PCFが が望まれる） まれる） △ IO通信 通信 自動制御 RT △ ◎ （PCFが が必要） 必要） ○ 安全制御 RT △ ◎ （PCFが が必要） 必要） ○ 情報通信 RT / NRT ○ ◎ × 保守 RT / NRT ◎ ◎ △ PROFINET Slideset 5 PROFINET通信 11 ソリューション（ ソリューション（by シーメンス） シーメンス） 通信不良の 通信不良の不安 障害物による通信不良 混信（ノイズ）による通信不良 1. 2. 3. 4. 5. サイトサーベイによる サイトサーベイによる無線環境 による無線環境の 無線環境の事前調査 通信利用エリア 通信利用エリアによる エリアによる電波測定 による電波測定 使用する 使用する無線周波数 する無線周波数の 無線周波数の管理 通信の 重化 通信の2重化 Rcoaxアンテナ アンテナによる アンテナによる通信 による通信 PLC+CP W788-1RR RCoax Industrial Ethernet/PROFINET W788-1RR RCoax W788-1RR RCoax IWLAN PB Link PN IO + ET 200 PROFINET Slideset PROFINET通信 12 ソリューション（ ソリューション（by シーメンス） シーメンス） 通信遅延の 通信遅延の発生 無線通信によるデータ遅延（数msec） 接続周期による通信遅延（標準無線では規定できない） 1. 周期通信 周期通信（ （iPCF） ） 2. 電波強度の 電波強度の測定 3. 通信周期の 通信周期の適正化 AP PROFINET Slideset 6 PROFINET通信 13 ソリューション（ ソリューション（by シーメンス） シーメンス） セキュリティの セキュリティの不安 誰もが受信できるのではという不安 1. iPCF (industrial Point Coordination Function) IEEE802.11nで で規定されている 規定 規定されているOption規定 されている ⇒対応している 対応している機器 している機器は 機器は少ない APと とCLで で同じ設定が 設定が必要（ 必要（パラメータ） パラメータ） 2. IEEE802.11i対応 対応 無線LAN標準 標準セキュリティ 無線 標準セキュリティに セキュリティに対応 ⇒AES (Advanced Encription Standard)も も含まれる 3. VPN (Vertual Priate Network) による認証 による認証 PROFINET Slideset PROFINET通信 14 ソリューション（ ソリューション（by シーメンス） シーメンス） ローミング時間 ローミング時間の 時間の懸念 通常数100msecの時間が想定される PCFにより により50msec以内 以内での により 以内でのローミング でのローミングが ローミングが可能 ローミングの ローミングの条件（ 条件（軌道上または 軌道上またはオープンエリア またはオープンエリア） オープンエリア）により最 により最 適な方法の 方法の選択が 選択が可能 <50ms <50ms PROFINET Slideset 7 PROFINET通信 15 制御における 制御における無線通信 における無線通信の 無線通信の制限 安全制御を を使用することは 安全制御を含む自動制御通信として 自動制御通信として無線 として無線LANを 無線 使用することは理 することは理 論上問題はない 論上問題はない ただし、 ただし、アプリケーションによっては アプリケーションによっては要求仕様 によっては要求仕様を 要求仕様を満たせない可能性 たせない可能性 もあるため、 、導入においては もあるため 導入においては十分 においては十分な 十分な検討が 検討が必要となる 必要となる 高速な 高速なレスポンスが レスポンスが要求される 要求される（ ） される（<50msec） 安全制御において 安全制御において早 において早い処理が 処理が必要とされるもの 必要とされるもの （通信区間の 通信区間の）物理的環境要因が 物理的環境要因が著しく変化 しく変化する 変化する可能性 する可能性があるもの 可能性があるもの 周囲で 周囲で使用している 使用している無線通信 している無線通信が 無線通信が把握できていないまたは 把握できていないまたは制御 できていないまたは制御できない 制御できない 将来的に 将来的に無線で 無線で使用する 使用するCHの 管理ができない する の管理ができない 無線は 無線は利便性が 利便性が高い技術であり 技術であり、 であり、その性質 その性質を 性質を知ることで生産性 ることで生産性を 生産性を 非常に に高めることが可能 非常 めることが可能となる 可能となる PROFINET Slideset DCFとPCF 16 DCF (Distributed Coordination Function) IEEE802.11にて にて標準的 にて標準的に 標準的に使用されている 使用されている技術 されている技術で 技術で、無線アクセスポイント 無線アクセスポイントおよ アクセスポイントおよ び無線クライアント 無線クライアントのいづれかからでも クライアントのいづれかからでも通信 のいづれかからでも通信を 通信を開始することができる 開始することができる方式 することができる方式。 方式。この 技術により 技術により簡単 により簡単に 簡単に無線接続をすることが 無線接続をすることが可能 をすることが可能。 可能。 PCF (Point Coordination Function) IEEE802.11にて にてOptionとして として規定 にて として規定されている 規定されている技術 されている技術で 技術で、無線アクセスポイント 無線アクセスポイントが アクセスポイントが 集中して 集中して通信 して通信を 通信を管理する 管理する方式 する方式。 方式。アクセスポイントによる アクセスポイントによる集中制御 による集中制御のため 集中制御のため無線通 のため無線通 信の混信がない 混信がない。 がない。 DCFで われているようなネゴシエーション ネゴシエーションが かれているため、 時間で で行われているような ネゴシエーション が省かれているため 、短い時間 で データのやり データのやり取 のやり取りを完了 りを完了することが 完了することが出来 することが出来る 出来る。 無線クライアント 無線クライアントとの クライアントとの通信 との通信は 通信は順番を 順番を決めて行 めて行われるため、 われるため、周期的な 周期的な通信が 通信が行わ れ、その周期 その周期を 周期をユニットとすることで ユニットとすることでリアルタイム とすることでリアルタイム通信 リアルタイム通信をすることが 通信をすることが可能 をすることが可能。 可能。 無線アクセスポイント 無線アクセスポイントと アクセスポイントと無線クライアント 無線クライアントで クライアントでパラメータを パラメータを統一する 統一する必要 する必要があるた 必要があるた め、PCFを をサポートできる サポートできる無線器 できる無線器があった 無線器があった場合 があった場合にも 場合にも接続 にも接続することは 接続することは困難 することは困難となる 困難となる。 となる。 PROFINET Slideset 8