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通信プロトコル | 通信インターフェイス | 電力品質関連用語 | 省エネルギー関連
【通信プロトコル】
 
TCP/IP
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)は、ネットワーク上で広く利用されている通信プロトコルのです。その起源となったのは、1969年に米国の研究機関や大学を集めた広域ネットワーク用に開発されたARPANETと呼ばれるプロトコルです。その後、研究グループにより改良や標準化が進められ、1975年にはTCP/ IPとしての基本的な仕様が確定しました。1983年にはUNIXシステムに搭載され、本格的な運用が始まりました。
TCP/IPのプロトコルもOSI(Open System Interconnection)の参照モデルと同じような考え方で階層化されていますが、OSI参照モデルでは7層に分かれていたプロトコルをTCP/IPでは5層もしくは4層に分けて考えることが一般的になっています。
OSI参照モデル TCP/IPモデル
(4階層)
TCP/IPモデル
(5階層)
7 アプリケーション層 ユーザの利用するアプリケーションプログラム アプリケーション層 アプリケーション層
6 プレゼンテーション層 データの符号化方式、フォーマットなど
5 セション層 データの送受信制御など
4 トランスポート層 2つの論理ノード間でのデータ通信を保証 トランスポート層 トランスポート層
3 ネットワーク層 ネットワーク上の論理ノード間のデータ交換方法を規定。経路制御などを行う。 インターネット層 インターネット層
2 データリンク層 物理的に接続されたノード間のデータ交換方法の規定 ネットワーク
インタフェース層
データリンク層
1 物理層 ハードウェアの物理的、電気的特性 物理層

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LonTalk®(ロントーク)
LonTalk®技術は、米国ECHELON社によって開発されたインテリジェント分散型のネットワークシステムとして、ビル、工場のオートメーション、ホームコントロール、電気/ガスのモニタリングなど、世界中の広い分野で使用されています。また、LonTalk®技術は、オープンシステムとしてECHELON社がライセンスを無償許諾しているため、現在、数千社を超える多くのメーカーがLonTalk®対応製品を開発し、市場に供給しています。そして、これらの製品の相互運用を円滑化するために、多くのスポンサー、パートナー企業が参加してLonMark® Interoperability Associationが組織され、ガイドラインの制定や、検証システムの確立などに尽力しています。

LonTalk®の特徴は、分散型のネットワークシステムにあります。ネットワークにつながれたセンサやアクチュエータなどのノードは、それぞれにインテリジェンスを持ち、ネットワーク上の他のノードと通信を行ったり、独自に制御を行います。そのために、各ノードにはニューロンチップと呼ばれるインテリジェント素子が搭載され、制御プログラムが書き込まれています。

LonTalk®の通信プロトコルはLonTalk®と呼ばれ、ISOのOSI(オープンシステム間相互接続)参照モデルによって、物理層からアプリケーション層まで定義されています。物理層対応としては、専用の各種トランシーバ(Lon®チップ)が用意されています。一般に、ビルオートメーションなどではトランシーバとしてFTT-10Aが多く使われ、ツイストペアケーブルによる78kbpsのビットレートで通信を行っています。

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Modbus(モドバス)
通信プロトコルとしてModbusプロトコルを使用したネットワークをModbusと呼びます。

Modbusプロトコルは、Modicon Inc.(AEG Schneider Automation International S.A.S.)がPLC 用に開発した通信プロトコルであり、この仕様は一般公開されています。(詳細は、Modicon Inc.のホームページを参照)
Modbusプロトコルで定義されているのは、通信プロトコルだけで、通信媒体などは、規定されていませんが、一般的に通信媒体として
RS-232やRS-485 が使われています。EthernetやMAPなど他のネットワーク上にModbusプロトコルの情報を組み入れた通信もあります。この場合には、マスター/スレーブ通信だけでなく1対1通信も可能になります。

Modbus は、プロトコル仕様が公開されているうえに、非常にシンプルであるので、FA (Factory Automation)やPA(Process
Automation)の分野で広く使用されています。他のフィールドバスの規格とは異なり、検証や認定の組織はありません。したがって接続にあたっては、接続が可能かどうか実証確認が必要です。

Modbusプロトコルの通信方式は、シングルマスター/マルチスレーブ方式です。マスターだけがクエリー(通信の開始)を発行することができます。スレーブは、このクエリーを見て、指定された機能を実行し、応答メッセージを返します。マスターは、指定のスレーブに対するクエリー、または全てのスレーブに対するブロードキャストクエリーのいずれかを発行することができます。ブロードキャストクエリーの場合には、スレーブは、指定の機能を実行するのみで応答メッセージは返しません。スレーブは、自分に対するクエリーのときにだけ応答メッセージを返します。
クエリーの伝送フォーマットは、スレーブのアドレス(またはブロードキャスト)、要求内容を定義するファンクションコード、データおよびエラーチェックフィールドから構成されています。また、応答メッセージの伝送フォーマットは、要求内容の確認フィールド、応答データおよびエラーチェックフィールドから構成されています。

 シリアル伝送モードには

 ・ASCII (American Standard Code for Information Interchange)モード
  → 1バイト(8ビット)データを2文字のASCIIコードに変換して伝送

 ・RTU(Remote Terminal Unit)モード
  → 1バイト(8ビット)データをそのまま伝送

の2種類があり選択可能です(ASCIIモードより伝送効率が良いこともあり、RTU モードが主に使用されています。)。ただし、1つのネットワーク上では、全てのデバイスが同一モードでなくてはいけません。
なお、伝送モードによってエラーチェックフィールドのチェック方法が異なります。ASCII モードの場合にはLRC(Longitudinal Redundancy Check)法が、またRTU モードの場合にはCRC(Cyclical Redundancy Check)法が採用されています。

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