PROFINET Wireless Technology PROFINET での無線 LAN 利用 シーメンスジャパン株式会社産業オートメーション & ト ライフライフ テクノロシテクノロシ ー事業部原田光雄 無線技術 2 自動制御にてにて使用使用されている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 IEEE802.11で規定される無線 LAN その他無線技術 Wireless HART Bluetooth 赤外線光専用無線その他 テレコン無線 LAN その他無線技術 (WirelessHART, Bluetooth など ) Siemens Weidmuller HMS 1
無線 LAN 利用のメリット 3 自動制御に無線 LANを使用使用することのすることのメリット 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 保守管理に使用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 世界標準の無線技術ワールドワイドでの使用が可能 4 PROFINETで扱う通信制御通信ウェブアクセス 故障診断 無線通信 PG/PC HMI PLC IWLAN モーションコントロール フィールドデバイス 故障診断 ドライブ アクセスポイント ウェブ /TCP/IP フィールドデバイス 2
5 コントローラ / デバイス通信 PROFINET IO 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 : 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 : HMIあるいは診断機能を備えたステーション 診断 PLC 状態確認 / 制御 IO コントローラコンフィギュレーション PG/PC スーパーバイザ フィールドデバイス IO デバイス パラメータ監視監視 設定 IO 信号診断 6 PROFINETで要求要求されるされる通信方式コントローラ 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 コントローラの通信周期設定周期にてデータを送信 PROFINETは1 対 1 通信の積重積重ね 無線通信に適したした通信通信プロトコル 3
7 安全制御安全信号の検出 IO 等からの信号入力デバイス不良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検出レスポンス不良 有線 / 無線の違いはいは安全制御安全制御にはには影響影響を与えない 無線通信を安全制御安全制御に使用使用することがすることが可能 8 制御におけるにおける無線通信無線通信の問題点通信不良の不安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時間の懸念通常数 100msecの時間が想定される 無線を使用使用するためにはこれらのするためにはこれらの不安要因不安要因を解消解消することがすることが必要 4
9 無線技術の特長 テレコントロール 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 無線 LAN 制限が少ない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 その他の無線技術 特定地域でのメリット専用無線のため混信が少ないデメリット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 での利用 10 無線 LANの利用高速通信が可能 Ethernet ベースの自動制御自動制御に適している世界各国でのでの利用利用が可能 (IEEE802.11で規格化 ) 海外ビジネス / 輸出ビジネスビジネスに適している無線技術と自動制御無線 LAN 技術はすべてのはすべての場面場面で適しているがしているが PCF(Point Coordination Function) を使用使用することがすることが必要 無線技術 テレコン 無線 LAN (DCF / PCF) 専用無線 自動制御 コントローラー間通信 IO 通信 RT / NRT RT (PCFが望まれる ) (PCFが必要 ) 安全制御 RT (PCFが必要 ) 情報通信 RT / NRT 保守 RT / NRT 5
11 ソリューション (by シーメンス ) 通信不良の不安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. サイトサーベイによるによる無線環境無線環境の事前調査 2. 通信利用エリアエリアによるによる電波測定 3. 使用するする無線周波数無線周波数の管理 4. 通信の 2 重化 5. Rcoax アンテナによるによる通信 PLC+CP W788-1RR RCoax Industrial Ethernet/PROFINET W788-1RR W788-1RR RCoax RCoax IWLAN PB Link PN IO + ET 200 12 ソリューション (by シーメンス ) 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 (ipcf) 2. 電波強度の測定 3. 通信周期の適正化 AP 6
13 ソリューション (by シーメンス ) 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で規定規定されている Option 規定 対応しているしている機器機器は少ない APとCLで同じ設定設定が必要 ( パラメータ ) 2. IEEE802.11i 対応 無線 LAN 標準セキュリティセキュリティに対応 AES (Advanced Encription Standard) も含まれる 3. VPN (Vertual Priate Network) による認証 14 ソリューション (by シーメンス ) ローミング時間時間の懸念通常数 100msecの時間が想定される PCF により 50msec 以内でのでのローミングローミングが可能ローミングの条件 ( 軌道上またはまたはオープンエリア ) により最適な方法方法の選択選択が可能 <50ms <50ms 7
8 15 制御制御制御制御におけるにおけるにおけるにおける無線通信無線通信無線通信無線通信の制限制限制限制限安全制御安全制御安全制御安全制御を含む自動制御通信自動制御通信自動制御通信自動制御通信としてとしてとしてとして無線無線無線無線 LAN を使用使用使用使用することはすることはすることはすることは理論上問題理論上問題理論上問題理論上問題はないはないはないはないただしただしただしただし アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションによってはによってはによってはによっては要求仕様要求仕様要求仕様要求仕様を満たせないたせないたせないたせない可能性可能性可能性可能性もあるためもあるためもあるためもあるため 導入導入導入導入においてはにおいてはにおいてはにおいては十分十分十分十分な検討検討検討検討が必要必要必要必要となるとなるとなるとなる高速高速高速高速なレスポンスレスポンスレスポンスレスポンスが要求要求要求要求されるされるされるされる (<50msec) 安全制御安全制御安全制御安全制御においてにおいてにおいてにおいて早い処理処理処理処理が必要必要必要必要とされるものとされるものとされるものとされるもの ( 通信区間通信区間通信区間通信区間の ) 物理的環境要因物理的環境要因物理的環境要因物理的環境要因が著しくしくしくしく変化変化変化変化するするするする可能性可能性可能性可能性があるものがあるものがあるものがあるもの周囲周囲周囲周囲で使用使用使用使用しているしているしているしている無線通信無線通信無線通信無線通信が把握把握把握把握できていないまたはできていないまたはできていないまたはできていないまたは制御制御制御制御できないできないできないできない将来的将来的将来的将来的に無線無線無線無線で使用使用使用使用するするするする CH の管理管理管理管理ができないができないができないができない無線無線無線無線は利便性利便性利便性利便性が高い技術技術技術技術でありでありでありであり そのそのそのその性質性質性質性質を知ることでることでることでることで生産性生産性生産性生産性を非常非常非常非常に高めることがめることがめることがめることが可能可能可能可能となるとなるとなるとなる 16 DCF と PCF IEEE802.11 にてにてにてにて標準的標準的標準的標準的に使用使用使用使用されているされているされているされている技術技術技術技術で 無線無線無線無線アクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントおよおよおよおよび無線無線無線無線クライアントクライアントクライアントクライアントのいづれかからでものいづれかからでものいづれかからでものいづれかからでも通信通信通信通信を開始開始開始開始することができるすることができるすることができるすることができる方式方式方式方式 このこのこのこの技術技術技術技術によりによりによりにより簡単簡単簡単簡単に無線接続無線接続無線接続無線接続をすることがをすることがをすることがをすることが可能可能可能可能 DCF (Distributed Coordination Function) IEEE802.11 にてにてにてにて Option としてとしてとしてとして規定規定規定規定されているされているされているされている技術技術技術技術で 無線無線無線無線アクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントが集中集中集中集中してしてしてして通信通信通信通信を管理管理管理管理するするするする方式方式方式方式 アクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントによるによるによるによる集中制御集中制御集中制御集中制御のためのためのためのため無線無線無線無線通信通信通信通信の混信混信混信混信がないがないがないがない DCF で行われているようなわれているようなわれているようなわれているようなネゴシエーションネゴシエーションネゴシエーションネゴシエーションが省かれているためかれているためかれているためかれているため 短い時間時間時間時間でデータデータデータデータのやりのやりのやりのやり取りをりをりをりを完了完了完了完了することがすることがすることがすることが出来出来出来出来る 無線無線無線無線クライアントクライアントクライアントクライアントとのとのとのとの通信通信通信通信は順番順番順番順番を決めてめてめてめて行われるためわれるためわれるためわれるため 周期的周期的周期的周期的な通信通信通信通信が行われわれわれわれ そのそのそのその周期周期周期周期をユニットユニットユニットユニットとすることでとすることでとすることでとすることでリアルタイムリアルタイムリアルタイムリアルタイム通信通信通信通信をすることがをすることがをすることがをすることが可能可能可能可能 無線無線無線無線アクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントアクセスポイントと無線無線無線無線クライアントクライアントクライアントクライアントでパラメータパラメータパラメータパラメータを統一統一統一統一するするするする必要必要必要必要があるたがあるたがあるたがあるため PCF をサポートサポートサポートサポートできるできるできるできる無線器無線器無線器無線器があったがあったがあったがあった場合場合場合場合にもにもにもにも接続接続接続接続することはすることはすることはすることは困難困難困難困難となるとなるとなるとなる PCF (Point Coordination Function)