発表原稿[PDF] - 製造科学技術センター(MSTC)

FL-net OPCN-2
FL-net(OPCN-2) Ver.3.00
プロトコル仕様概説及び普及の取組み
社団法人 日本電機工業会(JEMA)
ネットワーク推進特別委員会
JEMA ホームページ : http://www.jema-net.or.jp/
オープンPCネットワーク(OPCN)のご案内
http://www.jema-net.or.jp/Japanese/hyojun/opcn/index.htm
JEMA ネットワーク推進特別委員会
1
FL-net OPCN-2
アジェンダ
FL-net Ver.3.00プロトコル仕様概説
„ FL-netとは
„ FL-netのコンセプト
„ FL-net(OPCN-2)の仕様
„ FL-netのサービス
„ FL-net
Ver.3.00での仕様拡張
‹クラス別機能実装
‹各実装クラスのシステム構成例
FL-net 普及の取組み
„FL-net (OPCN-2)推進体制
„FL-net (OPCN-2)規格化状況
„FL-net (OPCN-2) 普及状況
„FL-net (OPCN-2) V3.00提供リソースのご紹介
„FL-net (OPCN-2) 推奨HUBのご紹介
„今後の展望
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2
FL-net OPCN-2
FL-net 仕様説明
JEMA ネットワーク推進特別委員会
3
FL-netとは
FL-net OPCN-2
物理層に10/100Mbps Ethernetを採用した産業用制御ネットワーク
コモンメモリシステム(すべてのノードが同じネットワーク上のメモリマップ
を共有する)を基本とするコントローラレベルネットワーク
„ さらにVer.3.00ではコモンメモリシステム上に搭載する入出力機器
定義を仕様化、デバイスレベルネットワークを実現
マルチベンダー環境の実現が非常に容易
„ 日本発のオープンネットワークとして国内 29社がサポート
„ マルチベンダでのコントローラシステムで実績多数、高い評価
ユーザ指向の使いやすい仕様と性能
„ マスタレス 特定局に依存しないコントローラシステム構築が容易
„ リフレッシュの定時性を保証 リアルタイム制御システム構築が容易
„ 相手局のアプリケーションを知らなくてもデータのやり取りが可能
標準化、認証体制の確立
„ 国内の認証サイト試験により認証
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4
FL-net OPCN-2
FL-netのコンセプト
Ethernet技術の応用
ノード#1メモリ
ノード#2メモリ
ノード#3メモリ
送信
受信
受信
受信
送信
受信
受信
受信
送信
既存の標準技術
„ 安価で入手容易な部品
„ 高速性、将来性
„ どのベンダでも開発し易い
„
FA用途のサービスの実装
サイクリック伝送(データリンク)
によるコモンメモリシステム
„ メッセージ伝送
(メモリ、パラメータの読出、書込)
汎用プロトコル(TCP/IP)の重畳
トークンパスの空き時間を活用
入出力(IO)定義をコモンメモリに搭載
ネットワーク設定サーバを搭載
PC
„
FL-net Ver.3.00で追加
応答時間の保証
伝送周期:
50ms/32ノード、
サイクリックデータ(2kbit+2kW)
応用プログラム
PC
インタフェース
IO定義
FAリンクプロトコル
TCP/IP
UDP/IP
Ethernet
FAコントローラ
UDP/IP
TCP/IP
FAリンクプロトコル
インタフェース
IO定義
応用プログラム
UDP/IP
TCP/IP
FAリンクプロトコル
インタフェース
IO定義
応用プログラム
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5
FL-net OPCN-2
FL-net(OPCN-2)の仕様
仕様項目
1
仕様
備考
伝送媒体
10BASE-2,5,T 100BASE-TX,FX
物理層規格
IEEE 802.3
トポロジ
バス型、スター型
最大接続局(ノード)数
254局
交信権制御方式
トークンバス方式
通信局管理方式
マスタレス方式
プロトコル
UDP/IPベースFAリンクプロトコル
特定のマスタ局は不要(コン
トローラレベル)。サイクリック
伝送の送達時間保証を実
現
3
伝送サービス
サイクリック伝送サービス
全局で8Kbit+8KWordのコモンメモリ
メッセージ伝送サービス
1:1伝送/1:N伝送 最大1024Byte
サイクリック伝送は全局宛一
斉同報(ブロードキャスト)
1:1メッセージ伝送は送達確
認あり
4
伝送性能
32局、2Kbit+2KWordデータを50msでリフレッシュ可能
製品化仕様目標値
5
Ver.
3.00
追加
仕様
伝送サービス
負荷測定サービス
汎用通信の負荷を測定
IO定義設定サービス、勧誘サービス
任意マップモードで使用
デバイスレベル対応
固定マップ/任意マップ 2方式
実装クラスはベンダ依存
汎用通信重畳
TCP/IP、UDP/IPなどFAリンクプロトコル以外のパケット
通信の重畳が可能
空き帯域を使用
ネットワーク設定
ネットワーク設定パラメータの専用サーバ機能を搭載
ノードパラメータの一元管理
が可能
2
リピータ、光メディアコンバータ
などにより伝送距離延長可
100MbpsはスイッチングHUB
を推奨
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6
FL-net OPCN-2
FL-netのサービス
サイクリック伝送サービス
„ コントローラレベル コモンメモリデータ交換
„ デバイスレベル 入出力データ交換
メッセージ伝送サービス
„ 1:N伝送 一斉同報コマンドなど
„ 1:1伝送 送達確認付きアプリケーションデータ交換
ネットワーク管理サービス
„ トークン監視
„ 局の参加、離脱管理
‹デバイスレベル
任意スレーブの勧誘、IO定義設定
„ ネットワーク状態監視
‹汎用通信負荷測定
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7
FL-net OPCN-2
Ver.3.00での仕様拡張
追加開発内容とユーザメリット
上位系、情報系との接続を可能とする
・100Mbps化に伴うサイクリック伝送の空き帯域を利用。
・負荷測定機能(オプション)を備え、定時性への影響を見える化
FL-net
Ver.3.00
・入出力機器の定義を追加、コモンメモリでIOをかんたん接続
一般PC
B社PLC
設定
バーコード
リーダ
設定
IO定義
設定
FL-net
次世代
Ver.3.00
FL-net
直結IO
IOのノード定義を 新設
設定
D社HMI
INV等
PDS
IO定義
設定
• FL-net上に、全ての局からアクセスできる共有
の入出力を設置可能
• 単純な機能のスレーブ局と、高機能なマスタ
局、リモートIOマスタ局などで多様なシステム
構築が可能
支援サーバ(機器側機能)
統合設定
ツール
設定
IO定義 IO定義
IO定義
設定
設定
設定
インテリジェントセンサ
C社PLC
• OA機器、インターネット接続など情報システ
ムへの適用が可能
• ERP、MESなど、監視、情報システムやOA
システムとの統合化を実現
デバイスレベル定義
デバイスレベルとの接続を可能とする
A社産業用PC
TCP/IP重畳
リモート
IOマスタ
他デバイスレベルネット
IO
IO
INV
ユーザ利便性の向上
・FL-netカードなどを持たない一般のパソコンから、全てのベンダ
から提供されるFL-net機器の通信設定、モニタ、診断を実現
・ツールは無料提供
• 従来はホスト側からのみ可能だったFL-netの
通信パラメータの設定、モニタする支援サーバ
インタフェースをネットワーク側にも提供
• 支援するパソコンには専用のハードウェア
(FL-netカード)は不要
支援ソフトウェア(支援ツール)
• HMI、監視画面などを一元化し、管理を容
易化、トータルシステムコストを削減可能
• 単一のユーザインタフェースにより、設定ミス削
減、立上げ時間短縮が可能。
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FL-net OPCN-2
クラス別機能実装
製品
カテゴリ
実装
クラス
機能分類
ノード種別
FL-net クラス1 Ver.2.00標準ノード
PLC,PCなど
Ver.2.00
以前の
クラス2 Ver.2.00ノード
ノード
(設定ツール)
FL-net クラス3 コントローラ&マスタ
PLC,PCなど
Ver.3.00
マスタ
クラス4 任意マスタ
ノード
PLC,PCなど
クラス5 固定マスタ
PLC,PCなど
FL-net クラス6 任意スレーブ
Ver.3.00
入出力機器
スレーブ クラス7 固定スレーブ
ノード
入出力機器
基本機能
デバイスレベル
ネットワーク機能
メッセージ
伝送機能
トークン
参加
サイク
リック
伝送
必須メッ オプション
セージ メッセージ
応答
機能
◎
◎
◎
◎
○
◎
設定ツール対応
コマンドサーバ
IO
データ
交換
任意ス
レーブ勧
誘送信
勧誘
応答
ノード
状態
読出し
ノード
設定
負荷
測定
IO割付
設定
その他
△
×
×
×
×
×
×
×
×
◎
△
×
×
×
×
×
×
×
×
◎
◎
△
△
△
×
◎
◎
◎
△
△
◎
×
◎
△
◎
◎
×
◎
◎
△
◎
△
◎
×
◎
△
◎
×
×
○
△
△
×
△
◎
×
◎
△
◎
×
◎
○
◎
△
×
△
◎
×
◎
△
◎
×
×
○
△
△
×
△
◎:必須
○:一部必須
△:選択可
×:不要
Ver.3.00以降、クラス3∼7を追加定義した。(Ver2.00まではほとんどクラス1のみ)
クラス3:Ver.3.00マスタへのIOマスタ機能搭載はオプション。
クラス4:任意マスタ、クラス6:任意スレーブはメモリマップ上の自局領域を自由に設定できる。
クラス5:固定マスタ、クラス7:固定スレーブはメモリマップの使用方法が規定されている。
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9
FL-net OPCN-2
各実装クラスのシステム構成例
クラス3:コントローラ
JEMA公開
JEMA公開
設定ツール
設定ツール
非FL-netノード
プリンタ
OA機器
産業用PC
インターネット
一般PC
100Mbps
スイッチングHUB
SW-HUB
メリット
SW-HUB
PLC
PLC
クラス3
クラス3
コントローラ
コントローラ
クラス3
クラス3
コントローラ
コントローラ
SW-HUB
セキュリティ
ルータ等
FL-net Ver.3.00
HMI
クラス3
クラス3
コントローラ
コントローラ
FL-netではないノードをシステム構成に混在できます
従来のセグメント内に限定された通信だけでなく、セグメント外(インタネットなど)からのアクセスを
可能としたことで、システム構築の柔軟性が向上しました
監視系、上位系との連携が必要なシステムをフラットな環境で構築できます。
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10
システム構成例:マルチマスタ構成(クラス4、6)
FL-net OPCN-2
„従来からのコントローラ間通信と、複数のIOマスタースレーブ間通信を、同一ネットワーク回
線で混在使用することができ、かつ定時性が保証されます。
混在使用
„ マルチマスタシステムでも、IOマスタースレーブ間通信でやり取りしているデータを、IOマスタ
マルチマスタシステム
以外のコントローラ、パソコンからも直接モニタすることができます。
メリット
配線コスト、通信ユニットコストなどのシステム構築コストを低減できます。
マルチマスタシステムでも、外部機器の信号に対して、IOマスタを介さずに、高速制御ができます。
入出力信号状態を、IOマスタを介さずに、HMIで高速表示できます。
複数のフィールドネットワークのリモートIO局の動作・故障履歴等を、 IOマスタを介さずに、パソコン
で一括自動収集できます。
クラス3,4
クラス3,4
コントローラ&マスタ
コントローラ&マスタ
E社産業用
パソコン
A社PLC
IOマスタ1
B社PLC
コントローラ間通信
(コモンメモリ通信)
IOマスタースレーブ間通信で
やり取りしているデータを、
IOマスタ局以外のコントロー
ラ、パソコンもモニタ可能
D社HMI
C社PLC
IOマスタ2
リモート局の動作・
故障履歴を収集
FL-net Ver.3.00
IOマスタースレーブ間
通信
クラス6
クラス6
任意スレーブ
任意スレーブ
バーコードリーダ
IDリーダ
IO
ビルディングブロックタイプIO
INV
JEMA ネットワーク推進特別委員会
11
FL-net OPCN-2
システム構成例:ネットワークの階層化
„コントローラネットとフィールドネットを階層的に構築することができます。
メリット
高速応答性が必要とされる通信については、ネットワークを切り離すことができます。
同じネットワークでデバイスレベル、コントローラレベルに対応し、またメモリの考え方が共通で
ユーザにわかりやすいインタフェースを提供します。
コントローラレベルでは、従来FL-net V2.0との混在構成が可能です。
クラス5、クラス7の固定マスタスレーブシステムは、シンプルな構成をミニマム設定で実現可能です。
E社
産業用
パソコン
クラス5
クラス5
固定マスタ
固定マスタ
B社PLC
A社PLC
FL-net Ver3.00 or Ver.2.00
ネットワーク1
C社PLC
D社HMI
コントローラ間通信
(コモンメモリ通信)
IOマスタ
ネットワーク2
FL-net Ver3.00
IOマスタースレーブ間
通信
クラス7
クラス7
固定スレーブ
固定スレーブ
バーコードリーダ
IDリーダ
IO
ビルディングブロックタイプIO
INV
JEMA ネットワーク推進特別委員会
12
FL-net OPCN-2
FL-net 普及に向けた取組み
JEMA ネットワーク推進特別委員会
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FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2)推進体制
■JEMA FL-net の推進体制
JEM
PLC業務
専門委員会
ISO
TC184
IEC
TC65
JIS
MSTC
PLC技術
専門委員会
ネットワーク
推進特別委員会
ネットワーク
認証特別委員会
(メーカ13)
(メーカ15、ユーザ3、
中立3)
(メーカ4、ユーザ5、
中立4)
(普及促進活動)
汎用PLC分科会
プログラミングツール分科会
普及促進WG
ネットワーク分科会
仕様WG
ネットワーク試験検証分科会
試験検証WG
セイフティPLC WG
ドキュメントWG
ネットワーク推進幹事会
日本電機工業会(JEMA)
(正会員 173社 賛助会員 90社 2010年8月9日現在)
JEMA ネットワーク推進特別委員会
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FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2)規格化状況
■FL-net (OPCN-2)に関して、現在以下の規格が制定されています。
制定規格
◆JEM 1479:2002年2月改正
FAコントロールネットワーク[FL-net(OPCN-2)]−プロトコル仕様
◆JEM 1480:2006年7月改正
FAコントロールネットワーク[FL-net(OPCN-2)]−試験仕様
◆JEM-TR213:2006年7月改正
FAコントロールネットワーク[FL-net(OPCN-2)]−実装ガイドライン
◆JEM-TR214:2000年11月改正
FAコントロールネットワーク[FL-net(OPCN-2)]−デバイスプロファイル共通仕様
◆ISO(ISO15745-4):2003年10月制定
Industrial Automation systems and integration – Open systems application frameworks
-Part4 Ethernet-based control systems
◆JIS B3521(JEM1479のJIS化):2004年2月制定
FAコントロールネットワーク[FL-net(OPCN-2)]−プロトコル仕様
今後JIS B3521を維持したまま、JEM 1479にてVer.3.00を書面化し、JIS更新を提案していく。
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15
FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2) 普及状況
■出荷ノード数実績
35000
30000
25000
163,191
30,105
FL-netの評価は高く、日本のコント
ローラレベルネットワークの標準としてあ
らゆる産業分野に定着。
180000
160000
151,219
25,200 24,519 127,349
23,870
140000
120000
20000
18,190
15000
72,775
11,917
5,310
5000
0
2,647
329
329
2,976
8,286
80000
11,972
60000
9,182
10000
100000
97,244
47,575
40000
29,385
20000
17,468
0
1999年度2000年度2001年度2002年度2003年度2004年度2005年度2006年度2007年度2008年度2009年度
年度別
累計
2009年度の累計出荷実績は、ハードウェア製品160,874ノード、ソフトウェア製品2,317
ノード、合計で163,191ノードとなり、160,000ノードを突破した。
JEMA ネットワーク推進特別委員会
16
FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2) 普及状況
■採用実績
Ethernet
ベース
だから
ユーザ その他
指定
■適用分野
標準ネット
ワーク
だから
高速リン
ク性能
異機種間
通信
異メーカ
間通信
■導入後の評価
満足
不満
伝送性能
-3
敷設・工事性
-3
ソフト設計など
取扱い性
-1
トータルコスト
削減
-1
-15
-5
19
11
26
加工組み立て
産業
プロセス産業、
食品・薬品産業
公共・社会シス
テム、その他
自動車製造
半導体製造
表示デバイス
製造
電気機器・電線
製造
機械製造
製鉄・鉄鋼
紙パルプ
化学
窯業
石油
食品
薬品
印刷
ダム監視・管理
上下水道
ゴミ処理
電力監視・制御
ビル管理
大学構内設備、
監視制御
FL-net(OPCN-2)の適用分野は、
上表の通り、FL-netの標準化提案
元である【加工組み立て産業】に留
まらず、【プロセス産業、食品・薬品
産業】、さらに【公共・社会システム】
とあらゆる分野に広がっている。
15
5
15
25
JEMA ネットワーク推進特別委員会
17
FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2) 普及状況
FL-netは多数のベンダのマスタノードを持つ唯一のコモンメモリ方
式のマルチベンダネットワークである。
■認証機器構成
■認証機器製造ベンダ:29社
その他; 7
ゲートウェイ; 1
ソフトウェア; 5
数値制御装置; 3
プログラマブル
表示器; 4
FAパソコン; 1
2009年11月現在
84機種
汎用パソコン; 5
PLC; 58
JEMA ネットワーク推進特別委員会
18
FL-net (OPCN-2) Ver.3.00提供リソースのご紹介
FL-net OPCN-2
■JEMA Web上にてFL-net (OPCN-2) Ver.3.00のリソースを提供しております。
http://www.jema-net.or.jp/Japanese/hyojun/opcn/opcn07.htm
JEMA ネットワーク推進特別委員会
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FL-net (OPCN-2) Ver.3.00提供リソースのご紹介
FL-net OPCN-2
FL-net v3.0プロトコル仕様書
JEMA正式 プロトコル仕様書 更新版
2009/3 制定
FL-net v3.0公開用ソースコード
JEMA正式 ソースコード
2009/3 制定
設定ツール 外部仕様書
設定ツールの機能、APIなどを規定した仕様書
2009/3 制定
設定ツール 公開用オブジェクト
設定ツール JEMA正式 外部提供用
2009/3 制定
オブジェクト
JEMA ネットワーク推進特別委員会
20
FL-net (OPCN-2) Ver.3.00提供リソースのご紹介
FL-net OPCN-2
FL-net(OPCN-2)Ver.3.00設定ツール
9FL-netカードを持たない一般のEthernet
接続のパソコンから、全てのベンダが提供
するFL-net機器の通信設定、モニタ、診
断を行うことができます。
9設定ツールはソフトウェアで提供されま
す。
9単一のユーザインタフェースで設定がで
き、設定ミス削減、立上げ時間短縮が可
能です。
一般PC
A社産業用PC
B社PLC
設定
バーコード
リーダ
設定
統合設定
ツール
次世代
FL-net
FL-net
v3.00
設定
IO定義 IO定義
IO定義
設定
設定
設定
インテリジェントセンサ
C社PLC
IO定義
設定
直結IO
IOのノード定義を新設
設定
D社HMI
INV等
PDS
IO定義
設定
リモート
IOマスタ
他デバイスレベルネット
IO
IO
INV
JEMA ネットワーク推進特別委員会
21
FL-net (OPCN-2) 推奨HUBのご紹介
FL-net OPCN-2
現状の推奨品一覧
FL HUB 8(16)TX-ZF
FL SWITCH SFN5/8TX
FutureNet IS-108
センチュリーシステムズ(株)
営業部
スイッチングHUB担当
0422-37-8911
フエニックス・コンタクト株式会社
横浜市港北区新横浜1-7-9友泉
新横浜1丁目ビル6階
TEL:045-471-0059
Email: [email protected]
URL: http://www.phoenixcontact.co.jp/
SPIDERシリーズ
RS20シリーズ
ヒルシュマンオートメーション
アンドコントロール株式会社
TEL: 03-5404-3431
E-mail: [email protected]
WEB: www.hirschmann-ac.de
(日本語サイトあり)
推奨
HUBはベンダ自薦を募集し、随時推奨品として追加していく予定です。
推奨HUBはベンダ自薦を募集し、随時推奨品として追加していく予定です。
HUB
ベンダー様の積極的なご応募をお待ちしております。
HUBベンダー様の積極的なご応募をお待ちしております。
JEMA ネットワーク推進特別委員会
22
FL-net OPCN-2
FL-net (OPCN-2) 今後の展望
技術サポートの継続
„ FL-netは今後もJEMA
ネットワーク推進特別委員会がしっかり
した技術サポートで開発ベンダ、ユーザを支援します。
„ 技術サポート窓口はJEMA)技術課です。
ユーザ要望の取り込みとブラシアップ
„ FL-netは今後も定期的なユーザ要望調査、ヒアリングなどを行
い、市場ニーズに合わせた仕様ブラシアップを行います。
認証体制のサポート
„ JEMA
ネットワーク認証特別委員会で認証を推進し、ユーザ、
開発ベンダへのサポートを継続します。
„ OPCN WEBサイト上にQ&Aを提供しています。
„ JEM 1479(プロトコル仕様),JEM 1480(試験仕様)は,2011年
5月頃発行予定です。
„ FL-net Ver.3.00の認証は,2011年度上期開始予定です。
JEMA ネットワーク推進特別委員会
23
FL-net OPCN-2
ご静聴ありがとうございました
JEMA ネットワーク推進特別委員会
24