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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
【通信インターフェイス】
 
RS-232C
RS-232Cは、データ端末-モデム間のインタフェース規格として、データ/制御信号の機能/回路特性および、25ピンコネクタのピン割付/機構を、EIA(Electronic Industries Association:米国電子機械工業会)が規定したものであり、ケーブル長15m(EIA-232-D以降の規格改正により、現在は長さではなく静電容量2,500pF)、伝送速度20kbps 以内を条件とする規格です。
一般のDOS/Vパソコンは、この規格のサブセットである9ピンコネクタを標準装備し、これもRS-232Cと呼んでいます。計測/制御機器の多くが備えているシリアルインタフェースは、この規格に準拠しています。

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RS-485
リモートI/OやPLC(Programmable Logic Controller)などの計測/制御機器のデージーチェーン(マルチドロップ)接続に、昔からRS-485と呼ばれる規格が広く使用されています。
この規格は、EIAが規定した次のようなインタフェース信号送受信回路用の規格です。

 ・最大32台までのマルチポイント接続
 ・通信速度最高10Mbps(ケーブル長に依存)
 ・通信線最長1.2km
 ・差動式送受信回路を1対、または2対(1:N 伝送時のみ)のより対線で接続し、両端をケーブル特性インピーダンスに近い抵抗で終端。

計測/制御機器では、接地電位差やノイズに対する対策として、RS-485送受信回路と機器メイン回路の間を絶縁することが必要です。
接続された送信回路が、全て非送信・ハイインピーダンス状態になるアイドル期間において、ライン電圧は、終端抵抗により0Vになります。受信回路のしきい値が0Vであるため、RS-485受信ICは、わずかなノイズの影響を除去できず、受信回路出力データが不安定に変化することもあります。

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Ethernet(イーサネット)
Ethernet(イーサネット)、1970年代前半に米Xerox社の研究所で、分散ネットワーク体系の一部として開発され誕生したネットワークの方式で、正式仕様は、DEC社、Intel社、Xerox社が共同でまとめ公開したことから、業界標準として急速に普及しました。また、その後わずかに仕様が拡張され、米国の工業規IEEE802.3に採用されました。

原理的に1本のケーブル上に、それぞれアダプタを内蔵する多数のコンピュータが接続されます。1つが送信すると、他の全てのコンピュータのアダプタが受信して、それぞれ自分宛てならコンピュータに取込み、他宛てなら無視します。
複数のコンピュータが同時に送信を始めると混信が起きるため、各送信側では次のような方式が採られています。

1.送信者は、ケーブル上の信号(キャリア)を見て、他からの信号が流れていないのを確認してから送信する。

2. 送信中も、波形により他からの送信と衝突していないかどうかを監視する。もしも衝突している場合には、一定量の送信の後中断して、それぞれの送信者ごとに異なる、乱数によるランダムな時間を置いた後、@からやり直す。

ケーブルとしては、当初、10BASE-5(イエローケーブル)と呼ばれる太い同軸ケーブルが使われていました。しかし、その後、10BASE-2 と呼ばれる細い同軸ケーブルが、さらには、10BASE-Tと呼ばれるツイストペア線が使えるようになり、工事の容易性からこれが現在の主流になっています。また速度も、当初の10Mbpsだけでなく100Mbpsが普及しつつあります。なお、ツイストペア線の場合には、通常4〜 16 ポートをもつHUBと呼ばれる一種のリピータから、各コンピュータに放射状に配線されます。また、複数のHUBをつなげたり、HUBを基幹の同軸ケーブルにつなぐこともできます。
Ethernetは、オフィス環境でのネットワークを想定していたため、1台の故障が全体に影響を与えないこと、またオンラインのままで脱着や増設ができる柔軟性について配慮されています。
各アダプタには、IEEE とベンダで管理された、世界でただ1つの48ビットアドレスが割り当てられているため、アドレスを設定、変更することなくどこのネットワークに差し込んでも、そのまま使用することができます。加えて、アダプタは複数のグループアドレスも持つことができ、特定のグループに属する全アダプタ宛てに送信することができます。
イーサネットの上には、TCP/IP、NetWare を始めとする各種のプロトコルが同居して流れます。

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PROFIBUS(プロフィバス)
フィールドバスの一種であるPROFIBUSは、1989年にドイツにて官民共同で開発され、ドイツ規格(DIN19245)になりました。さらに、欧州規格(EN50170)、IEC規格(IEC61158)として認定されています。また、ユーザサポートについては、1989年にドイツでユーザー協会が設立され、2002年3月末時点で、300以上のベンダーが2000種類以上のPROFIBUS対応製品を販売しています。また、全世界で62万以上のアプリケーションに400万以上の製品が稼動しています。(詳しくは、日本プロフィバス協会のホームページを参照)
PROFIBUSでは、FA(Factory Automation)やPA(Process Automation)まで幅広くカバーできるように、以下の3つのプロトコルを規定しています。

・ PROFIBUS-FMS(Fieldbus Message Specification)
オブジェクト指向のモデルであり、PLC、DCS、PCなどのインテリジェントステーション間の通信に適用される
プロトコル

・ PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery)
リモートI/O、ドライブ等のフィールド装置とコントローラ間での高速データ伝送を可能にするプロトコル

・ PROFIBUS-PA(Process Automation)
IEC1158-2 で規定された物理層に防爆対策を適用し、通信ケーブルによって各ノードへの電力供給を可能にした
プロトコル

また、物理層の基本的な仕様は、以下のようになっています。
通信方式 ハイブリッド方式
伝送速度 9.6kbps 〜 12Mbps
接続ノード数 最大126ノード
ユーザデータ量 最大244Byte/1フレーム
トポロジー バス、リング、トリーSTP
ケーブル STP ケーブル、光ファイバ
コネクタ RS-485

PROFIBUSの通信方式は、ネットワーク上に複数のマスタを接続し、それぞれのマスタの同時通信リクエストを制限するトークンパッシング方式と、マスタ/スレーブ通信方式を併用していることから、ハイブリッド方式と言われています。また、PROFIBUSには、ネットワーク上のノードの着脱が他のノードの通信に影響を与えることなく使用できるという特長もあります。
PROFIBUSを使うことにより、オープン仕様でマルチベンダーシステムネットワークを構築することが可能です。各デバイスメーカーが、PROFIBUS仕様に規定されたDevice Profile(デバイスプロファイル)仕様をもとにデバイスを開発することにより、統一されたプロトコルで、いろいろな機能のデバイスが接続できることになるのです。
このデバイスプロファイルを記述したものをGSDファイルと呼びます。PROFIBUS機器ベンダーからは、機器に添えてこのGSDファイルが供給されます。ユーザは、これを機器にインストールすることで、自分のアプリケーションソフトの中から容易にPROFIBUS機器を利用することができます。

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