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防爆エリアで産業用イーサネットを使うには? 本質安全・冗長化・データ活用の設計ポイント

ホワイトペーパー

APL・100BASE-TX-IS、長距離配線や冗長化、制御系と監視データを分離する並列アクセスの考え方を解説

「危険エリアでも産業用イーサネットを活用したいが、本質安全への対応や通信の可用性をどう確保すればよいか分からない」

「フィールドバスからイーサネットへの移行と、設備データの活用を両立したい」

こうした課題はありませんか?

プロセスプラントでは、長いケーブル配線、本質安全、連続運転を支える冗長性など、一般的な工場とは異なる通信要件があります。

本資料は、危険エリアで産業用イーサネットを利用するための技術的課題と、導入によって得られる選択肢を解説するホワイトペーパーです。2020年時点で進められていた本質安全イーサネットの標準化の取り組みや、危険エリアで利用するI/Oシステムの構成についても紹介します。

**【本資料でわかること】**

**1. 危険エリアで検討すべき通信要件**

プロセスプラントで求められる長距離配線、本質安全、冗長性と、産業用イーサネット導入時の技術的な検討事項を整理します。

**2. 本質安全イーサネットの技術的な考え方**

2線式APLと4線式100BASE-TX-ISの狙い・役割を、資料発行時点の開発・標準化動向に沿って解説します。

**3. ネットワーク構成と冗長化**

ライン・リング・スター・ツリー型の構成、MRP・DLRやPROFINETのシステム冗長性など、可用性を考慮した設計の選択肢を紹介します。

**4. 制御と設備データ活用を両立する方法**

制御システムへの操作アクセスを制限しながら、監視・分析用データを並列に取得する「並列データアクセス」と、NAMUR Open Architecture(NOA)の考え方を説明します。

**5. 危険エリア対応I/Oシステムの構成例**

TURCKのexcom I/Oを例に、Zone 2に設置するイーサネットゲートウェイ、Zone 1/0からの信号収集、マルチプロトコル接続や既設フィールド配線の活用について紹介します。

**【このような方におすすめ】**

- プロセスプラントの計装設計者・制御設計者
- 防爆エリアの通信設備やI/Oシステムを検討する設備技術担当者
- フィールドバスから産業用イーサネットへの移行を検討するSIer
- 稼働継続性と設備データ活用の両立を目指すプラントエンジニア

危険エリアでのネットワーク更新を考える際に、技術要件と通信アーキテクチャの選択肢を整理できる資料です。

このカタログについて

ドキュメント名 防爆エリアで産業用イーサネットを使うには? 本質安全・冗長化・データ活用の設計ポイント
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
ファイルサイズ 765.1Kb
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Your Global Automation Partner 危険エリアの イーサネット プロセスオートメーションの危険エリアで産 業用イーサネットを使用する場合の利点、機 会、技術的課題 Whitepaper | 200701
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目次 イーサネット:起源と初期開発 3 産業オートメーションにおけるイーサネット 3 全二重モードのファストイーサネット 4 プロセスオートメーションにおけるイーサネット 4 銅線ケーブルの長いケーブル長 4 本質的安全 5 冗長性 5 本質安全イーサネット:APLおよび100BASE-TX-IS 5 プロセス産業における産業用イーサネットの利点と機会 6 将来に対応 6 国際化 7 高帯域幅とIIoTへの接続 7 IIoTおよびプロセス産業 7 並列データアクセス 8 簡単な取り扱い、同等のネットワークアクセス、多数のノード 8 メディアの多様性 9 トポロジーの多様性:ライン、リング、スター、およびツリー構造 9 多数の冗長性の概念が可能 11 まとめ 12 Turckのexcom I/Oシステム 12 WP 07/2020 | 2
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このホワイトペーパーでは、プロセスオートメーションにおけるイーサネット技 術の進化と、その導入が遅れた理由について説明します。また、本質安全イーサ ネット標準を開発するための最新のイニシアチブを紹介し、プロセスオートメ ーションのブレークスルーを実現する技術の利点を示します。プロセスプラント は、IIoT(Industrial Internet of Things)の一部になります。ここでのテーマ は、セキュアで可用性の高いイーサネット技術がこの開発の鍵であることです。 イーサネット:起源と初期開発 今日のイーサネットの開発の基礎は1970年代に築かれました。当時、イーサネ ットの発明者と考えられているRobert Metcalfeは、カリフォルニア州のXerox Palo Alto Research Centerで働いていました。同氏の仕事の1つは、会社のコ ンピュータをネットワーク化することでした。このときのアイデアは後にイーサ ネット標準となりました。 1980年代初頭には、American Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE)がイーサネットの概念を採用してIEEE 802.3ワーキンググル ープを設立し、基礎から公式の標準を定義しました。当時、伝送は同軸線を介 して行われていました。その後、1990年代初頭に10BaseT標準が採用されるま で、いくつかの開発が行われました。10は10メガビット/秒の最大伝送速度を表 し、Baseは基本的な帯域(イーサネット)伝送技術を表し、Tはツイストペアケ ーブルを表します。わずか5年後、IEEEは、100BaseXファストイーサネット標準 をリリースしました。物理レベルでは、このイーサネット標準は、グラスファイバー (100BaseFx)とツイストペア(100BaseTx)の両方をサポートします。ファスト イーサネット標準では、初めて全二重伝送モードが定義されました。 産業オートメーションにおけるイーサネット イーサネットは長年にわたりオフィスITで成功を収めており、World Wide Web の世界的な普及以来不可欠なものになっています。ここで、なぜこの技術が同 時に産業に導入されていないのかという疑問が生じます。その理由は産業界の 特別な要求にあります。オフィスでの使用では、Webサイトの読み込みに時間が かかることは許容されますが、生産プロセスでは、このような小さな変化が深刻 な結果をもたらす可能性があります。産業界では、現場レベルと制御レベル間 のコミュニケーションは、エラーがなく、(事前に決定できる)決定論的でなけれ ばなりません。人々が常に新しいプロセスを開始する必要はありません。プロト コルに関しては、データパケットが意図した正確な時間に確実に送受信される 必要もあります。なぜなら、データ損失があると、デバイスと制御間の通信の遅 延が発生し、それにり災害が発生する可能性があるためです。 産業用イーサネットは、これらのニーズを満たすために開発されました。プロト コルに関する要件に加えて、コンポーネントは、化学物質、油、ほこり、衝撃、振 動、温度変動などに対する耐性など、産業界で一般的なさまざまな物理的課題 にも対応する必要があります。 WP 07/2020 | 3
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全二重モードのファストイーサネット 決定論的な伝送に対する要求は、全二重モードでのファストイーサネットの確 立によって満たされました。この標準では、CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)非同期メディアアクセス方式を使用してい ないため、テレグラムの衝突が回避されます。スイッチとメッセージの優先順位 付けが一貫して使用されることから、全二重モードのファストイーサネット標準 は、オートメーション技術における高速リアルタイム伝送のための必須要件を すべて満たします。Profinet、Ethernet/IP、Modbus TCPなどの産業用イーサ ネットプロトコルでは、全二重モードのファストイーサネットを実装して、データ を適切な場所で適切なときに利用できることを保証します。 ファストイーサネットデバイスの他の機能として、自動検出と自動ネゴシエーシ ョンがあります。これらの機能により、異なるイーサネットステーションの混在運 用が可能になり、デバイスを半二重モードまたは全二重モードで10 Mbpsまた は100 Mbpsで検出できます。使用可能な最大伝送速度と使用可能な二重方式 が共同でネゴシエートされ、自動的に設定されます。 IT環境におけるイーサネット技術は常に進化しています。現在、最大伝送速度 1000 Gbpsのテラビットイーサネット(TbE)の仕様を策定する取り組みが行わ れています。 プロセスオートメーションにおけるイーサネット イーサネットが産業界で導入されるのがなぜこれほど遅れたのかという疑問と 並行して、なぜこの技術がプロセス産業でほとんど使用されていないのかとい う疑問も生じます。これもまた、プロセス産業の特別な要件、特に、イーサネット の使用がまだ許可されていない危険エリアのプロセスのためです。 これらの要件には以下があります。 A:銅線ケーブルの長いケーブル長 B:本質安全性 C:冗長性 Profibus-DP、Profibus-PA、Foundationフィールドバスなどの産業用フィール ドバスの場合、これらの要件はすでに仕様に含まれており、プロセス制御システ ムやコントローラを含むほとんどすべてのデバイスに実装されています。産業用 イーサネットについては、この実装はまだ実施されていません。 A:銅線ケーブルの長いケーブル長 プロセスプラントは、通常、広い区域に広がっています。これらのプラントでは銅 が標準的な導体となっています。これは、個々のフィールドデバイスのエネルギ ーを銅で伝送すると同時に、同じラインで通信を伝送することができるためで す。さらに、銅線接続および導体は、光ファイバーケーブルなどの代替品よりも 堅牢でかつ簡単に接続できます。通常、光ファイバーケーブルは、専門企業によ ってのみ組み立てられ、品質チェックを必要とします。さらに、不適切な曲げ半 径やラインの挟み込みなどの設置エラーの影響を受けやすく、経年劣化を監視 する必要があります。 WP 07/2020 | 4
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B:本質安全性 プロセス産業では、危険エリア内であってもイーサネットを介して安全に通信 するために、本質安全構造が必要になることがよくあります。オートメーション 企業やさまざまなユーザー組織は、現在、本質安全イーサネット標準の定義 に取り組んでいます(2020年5月現在)。あるワーキンググループは、最初は10 Mbps(APL)の本質安全型2線式イーサネットを開発しています。また、別のグル ープは、データレートが100 Mbpsの本質安全型4線式イーサネットを実現する ために設計された、100BASE-TX-isと呼ばれる標準に並行して取り組んでいま す。 C:冗長性 プロセス産業では、多くの生産プロセスは、連続的であるか、バッチプロセスと して設計されています。これは、通常、システムを停止またはシャットダウンでき ないことを意味します。したがって、24時間を通したプラントの可用性が不可欠 です。そのため、稼働中にオートメーションシステムを最適化する必要があり、 必要に応じて、デバイスを交換したり、測定ポイントを追加したりする必要があ ります。Profinetネットワークは、稼働中でも設定することができます。この機 能はDynamic Reconfiguration(DR)と呼ばれ、Configuration in Run(CIR) Profibus機能にリンクされています。 プラントの恒久的な可用性という観点から、冗長システムの要件が発生します。 システム内のコンポーネントに完全に無視できない障害が発生した場合でも、 プロセスは中断されることなく続行される必要があります。 本質安全イーサネット:APLおよび100BASE-TX- IS 危険ゾーン1または0(クラス1、ディビジョン1またはクラス1、ディビジョン2)で 本質的に安全な方法でイーサネットを使用することは、技術的な課題です。相 互接続されたデバイスの場合、出力が合計されないようにする必要があります。 さらに、この技術は、すべてのベンダーと相互運用可能でなければなりません。 共同ワーキンググループでは、関連するオートメーション企業とそれぞれのユー ザー組織(Profibus International PI、ODVA、FieldComm Group)が、これら の障害を取り除き、2線式本質安全型イーサネットの標準を開発するという目標 を設定しました。FoundationフィールドバスとProfibus-PAフィールドバスの場 合と同様に、通信と電源は同じラインを介して行われます。本質安全2線式イー サネットの将来の標準は、Advanced Physical Laye(r APL)と呼ばれます。これ はまだ仕様/標準化フェーズにあります(2020年3月現在)。これは、ネットワー ク障害の影響やセグメントあたりの参加者数の制限など、これまで存在してい たH1バスの物理特性の欠点を取り除くために、フィールドデバイスまでのAPLイ ーサネット接続を可能にすることを目的としています。 WP 07/2020 | 5
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同時に、100 Mbpsで4線式の本質安全イーサネッ トの標準に関する取り組みが行われています。ただ 危険エリアのイーサネット: し、100BASE-TX-ISは、個々のフィールドデバイスを ゾーン2(クラス1、ディビジョン2)iのexcomイー 接続するためのものというよりも、その大きなデータ サネット 容量でAPLノードから上位レベルのシステムにデー Turckは、ゾーン2(クラス1、ディビジョン2)iでの タを送信するためのものです。 設置向けにイーサネットを備えたexcom I/Oシ ステムを提供します。このシステムは、本質安全 両方の本質安全イーサネット標準は、従来の4 mAか 着火防止タイプのゾーン1または0(クラス1、ディ ら20 mAの技術と並行して長い間存在し続けるでし ビジョン1)iまでの信号をピックアップできます。 ょう。コスト上の理由だけで、すべてのフィールドデバ イーサネットケーブルは、Ex-nA着火防止タイプ イスに独自のAPLインターフェースが装備されるこ で接続されます。ゲートウェイへの電力供給が とはないでしょう。また、フィールドデバイスをAPLイ 停止されている場合、または火気使用作業許可 ンターフェースでアップグレードする場合でも、高帯 に基づいて作業を行う場合は、稼働中にゲート 域幅イーサネットネットワークを使用してデータをオ ウェイのイーサネットコネクタの挿抜を行うこと ーバーレイレベルで処理する必要があります。フィー ができます。電源装置、ゲートウェイ、I/Oモジュ ルドレベルでどの技術が使用されているかにかかわ ールなどのその他のコンポーネントは、稼働中 らず、イーサネットソリューションが普及する可能性 に火気使用作業許可なしで交換できます。 が最も高いのはI/Oレベルです。 プロセス産業における産業用イーサネットの利 点と機会 フィールドバスシステムに対して明らかな利点があるため、イーサネットは、これ らすべての技術的な課題にもかかわらず、プロセスオートメーションにおいても 普及することが想定されます。 次のような利点があります。 ■ 技術の技術変化に対応する ■ 国際化 ■ 高帯域幅およびIIoTへの接続 ■ IIoTおよびプロセス産業 ■ 並列データアクセス ■ 簡単な取り扱い、同等のネットワークアクセス、多数のステーション ■ メディアの多様性 ■ トポロジーの多様性:ライン、リング、およびツリー構造 ■ 多数の冗長性概念の可能性 技術の技術変化に対応する 20年から30年にわたってプラントが稼働するPAの世界では、今後の技術変化 に対応できることが最も重要です。物理的な基盤としてのイーサネットは、現在 最も普及している通信標準です。特に、デジタル化が急速に加速しているため、 イーサネットはおそらく将来の非常に長い間にわたってサポートされることでし ょう。 イーサネットソリューションの新しいAPLへの接続機能も、この技術の将来への 対応に貢献します。スイッチを介した2つの標準間の伝送を容易に実現できるた め、イーサネット技術への投資はAPL技術との接続を保ちます。しかし、APLはま た、重要な投資の期限が今日である場合に新しい標準の確立を待つことができ ないことを示しています。そのため、現時点では、標準でイーサネットをサポート WP 07/2020 | 6
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しているシステム、またはイーサネットに拡張できるシステムに頼ることが賢明 です。これにより、企業は、自社の投資を保護し、技術の利点を享受できます。 国際化 物理的標準としてのイーサネットは世界中で使用さ れ、受け入れられています。さまざまなイーサネット プロトコルの展開には地域的な違いがありますが、 フィールドバスとは異なり、これらはすべて同じ物理 マルチプロトコル 的標準と同じネットワーク構造に基づいています。ト 1つのゲートウェイ、3種類のプロトコル – ポロジーは、フィールドバスの物理層とは別にイー TurckのマルチプロトコルI/Oデバイスは、 サネットに実装できます。 電源投入後にマスタを認識し、それぞれの Profinet、Modbus TCP、またはEthernet/IP 高帯域幅およびIIoTへの接続 プロトコルに自動的に対応します。excom I/ 特に、最大100 Mbpsの高帯域幅が、産業用イーサ Oシステムもこの実証済みの標準を使用して ネットとフィールドバスの前身との違いを示していま おり、Ethernet/IP、Profinet、またはModbus す。リアルタイムデータとITデータは、共通のメディ TCPをサポートするすべての制御システムと連 アを介してほぼ同時に送信できるため、ITとOTをリ 携できます。 ンクできます。これにより、イーサネットはプロセスプ 例: ラントをIIoTに接続することもできます。この場合、こ ■ Siemens れはプロセスプラントがデータに基づいてリアルタ ■ Honeywell イムまたは下流でプロセスを分析できる資産にもな ■ Rockwell ることを意味します。アルゴリズムの開発はまだ完了 ■ 横河 していませんが、イーサネットシステムがアルゴリズ ■ Emerson ムとAIの分野での将来の発展に向けて準備ができ ■ Supcon ていることは明らかです。 ■ ABB 現在のフィールドデバイスで生成されるデータ量は、 既存のフィールドバス技術を使用したときに十分な 性能で転送することはできません。しかし、高速なデータ転送はプロセスプラン トをIndustrial Internet of Thingsに接続するための前提条件であるため、遅 くともプラントのI/Oレベルからイーサネットの使用が不可欠になります。 IIoTおよびプロセス産業 IIoTの重要な約束事は、運用プロセスと生産プロセスをより効率的にするため のスマートな産業システムのネットワーキングです。これは、自己最適化システ ムを介する方法、イベントの予測性能を高め運用資産をこれらの予測に合わせ る方法、または下流のデータ分析に応じて生産リソースを最適化する方法で実 現できます。 現時点で、プラント事業者は、ネットワーク化されたプラントのセキュリティの問 題にすぐに直面します。すべてのプロセスが最大限の可用性とセキュリティを実 現するよう設計されている場合、プロセスプラントをITネットワークに直接接続 するとセキュリティリスクが発生します。暗号化とファイアウォールにもかかわら ず、プラント事業者は、操作、経済スパイ、その他のデジタル脅威シナリオの可能 性を広げることを望みません。この状況は次のようなジレンマに似ています。最 新のデータ分析のために機器をネットワーク化する必要性は、セキュリティリス クを除外することと相反します。このジレンマから抜け出す方法に、並列データ アクセスがあります。 WP 07/2020 | 7
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並列データアクセス 今日では、フィールドレベルとI/Oレベルからのすべてのデータがプラントの制 御システムに統合されています。データ分析のために外部ITシステムからPCS に直接アクセスできるようにすることは異例であり、前述のリスクが伴います。 並列データアクセス中は、フィールドデバイスからのデータを、I/Oレベルからア ウトソーシングされたITシステムに並列に転送できます。これは、追加の物理チ ャネルを介して行われるのではなく、制御システムに使用されるプロトコルに 加えて、同じ物理導体上で動作する別の産業用イーサネットプロトコルで行わ れます。I/Oシステムのインターフェースは、この2番目のプロトコルに読み取り アクセスだけが許可されるように設計されています。アクセス制御はPCS専用 に予約されています。この概念はさまざまなメーカーによって推進されていま す。NAMURは、このアプローチをNAMUR Open Architecture(NOA)として発 表しました。 並列データアクセスにより、危険エリアからであっても、制御システムのプロセ スデータを分析データから体系的に分離することができます。このアーキテク チャには、セキュリティ面に加えて、次のような利点があります。監視と最適化 (M+O)の観点では、プラントはITの世界における短いイノベーションサイクル の恩恵を受け、OT(運用技術)の安全性と信頼性に頼ることができます。 excom用イーサネットが可能にするプロセスデ ータへの並列アクセス ゾーン2(クラス1、ディビジョン2)iイーサネット ゲートウェイを使用した高可用性のexcom I/O システムにより、防爆エリアでの並列データアク セスが可能になります。これは、データにアクセ スするために代替イーサネットプロトコルを介 したユーザーデータ通信と並行してゲートウェ イへの読み取りアクセスが許可される、Turckの マルチプロトコル標準によって実現されます。読 み取りアクセスはセカンダリプロトコルを介して のみが許可されるため、I/Oシステムおよび制御 システムの整合性も安全に保たれます。 並列データアクセスにより、コントローラと制御システムの高度な操作上のセキュリティを備えた、すべ てのプロセスデータへのフルアクセスと使用が可能になります。 簡単な取り扱い、同等のネットワークアクセス、多数のノード イーサネット技術の取り扱い方法はよく知られています。これは、オフィスやプラ イベートユーザーエリアで広く使用されていることが功を奏しています。産業ユ ーザーは、プロセス産業の産業オートメーションでゼロから始めているわけで はありません。イーサネットハードウェア(特にRJ45コネクタを備えた古典的な イーサネットケーブル)も広く知られています。ハードウェアのコストは限られて おり、対応するフィールドバスソリューションのコストと遜色ありません。ただし、 フィールドバスよりも取り扱いが簡単です。ネットワークの拡張が容易で、終端 抵抗は不要です。すべてのネットワーク参加者は、イーサネットネットワーク内で 同等の権限を持っています。もう1つの利点は、イーサネットネットワークではア ドレス範囲が広いことです。これにより、参加者の数がほぼ無制限になります。 WP 07/2020 | 8
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メディアの多様性 一般的に、プロセスオートメーションにおけるイーサネット伝送の標準メディア は銅線ですが、この技術では、光ファイバーなどの他のメディアやWLANなどの ワイヤレス接続を介した通信も可能です。ここでも、この技術は、フィールドバス よりも高い柔軟性を示しています。 注意:オフィス向けイーサネットコンポーネントは使用しないでください。 ファクトリオートメーションとプロセスオートメー 界で一般的な物理的課題に対応でき、化学物質、 ションの両方で、オフィス向けイーサネットハード 油、ほこり、衝撃、振動、温度変動などに対する耐 ウェアは産業用途には適していません。プロトコ 性を有している必要があります。 ルに関する要件に加えて、コンポーネントは産業 トポロジーの多様性:ライン、リング、スター、およびツリー構造 オートメーションでよく知られているトポロジーはライン型です。これは広範な オートメーションプラントで使用されています。この目的のために、ほとんどのイ ーサネットステーションには、ライン型トポロジーの構築を簡素化する統合スイ ッチがあります。さらに、ライン型トポロジーでは、スイッチを追加する必要がな く、配線コストを管理できるため、コストを削減できます。ライン型トポロジーの 欠点は、通常、中断することなく参加者を置換または新規追加することができな いことです。 一方、これはリング型トポロジーでは実行できます。この目的のために、リング へのラインは閉じられます。ただし、メッセージフレームが無制限に循環して転 送されないように、リングプロトコルを統合する必要があります。リング内では、 すべてのステーションでMRP(Profinet)またはDLR(Ethernet/IP)が有効にな っている必要があります。さらに、リングにはリングマネージャー(Profinet)また はリングスーパーバイザー(Ethernet/IP)が必要です。これらは、通常、コントロ ーラまたはスイッチに統合されています。 複数の参加者がスイッチから接続されている場合、スター型トポロジーが確立 されます。ツリー型トポロジーは、いくつかのスター型ネットワークの接続から 形成できます。このトポロジーの利点の1つは、ネットワークに影響を与えずに デバイスの追加や交換を行えることです。欠点は、導入コストとハードウェアコ ストが高くなることです。 遠距離にある多くのプロセスプラントをブリッジするには、スイッチをカスケード 接続する方法があります。イーサネット接続(ポイントツーポイント)は100 mに 制限されています。光ファイバーケーブルを使用しない場合は、スイッチどうしを 接続することでより長い距離を克服できます。 WP 07/2020 | 9
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多様なトポロジーとその組み合わせにより、従来のフィールドバスでは実現できない柔軟性が得られます。左から:線形トポロジー、ス ター型トポロジー、リング型トポロジー WP 07/2020 | 10
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多数の冗長性の概念が可能 冗長性の概念はフィールドバスでしっかりと確立されていましたが、常にそれぞ れのフィールドバスに限定されていました。産業用イーサネットプロトコルは、 多様な冗長性の状況を示しています。リング型冗長性は、Profine(t MRP)およ びEthernet/IP(DLR)で特に確立されています。さらに、Profinetでは、異なる メーカー間の相互運用性を確保するために、さらなる冗長性が指定されていま す。これには、Profinetの冗長性の概念S2、R1、またはR2が含まれます。 他の産業用イーサネットプロトコルでは、冗長性は指定されていません。ただ し、これらのプロトコルのユーザーは、制御システムとの冗長構造を確立するリ モートI/Oシステムを使用して冗長性を構築できます。例えば、Turckのexcom I/Oシステムは、さまざまな制御システムにこのような独自の冗長性を提供しま す。 2つのマスタと1つのゲートウェイ S2冗長性は、 現在最も広く使用されている コントローラとフィールドデバイスが単一の接続(S1)を介してのみ通信する場 冗長性標準です 合、冗長性はありません。ただし、Profinetデバイスがこの接続を介してプライマ リコントローラとそのバックアップとの通信関係をサポートしている場合、これ はS2に分類されます。これは、システム冗長性の最も一般的な形式です。メイン コントローラに障害が発生した場合は、物理ツインが自動的に引き継ぎます。 1つのマスタと2つのゲートウェイ Profinetのコンテキストでは、この冗長性の概念に対する標準は指定されてい ません。しかし、この冗長性により、障害発生の可能性も減少します。利点:これ は、他の冗長性の概念よりも費用対効果が高く、プロセス制御システムと分散 型周辺機器間の接続レベルでの可用性を大幅に向上させます。 2つのマスタと2つのゲートウェイ マスタとゲートウェイの両方が冗長構成で稼働している場合、最大の可用性が 保証されます。このシナリオでは、ゲートウェイは1つのマスタとだけ通信しま す。2つのマスタは、どちらがマスタでどちらがバックアップマスタであるかにつ コスト効率に優れた冗長性 バリアント:1つのコントロー いて内部でネゴシエートします。Profinetでは、このシステム冗長性はR1として ラが2つの冗長ゲートウェイ 指定されます。EtherNet/IPまたはModbus TCPの場合、これまでのところ、同 と通信 等のタイプの対応する冗長標準は定義されていません。しかし、これらのシステ ムのユーザーは、excomなどのI/OシステムとR1のような冗長性を確立するこ とができます。 さらに冗長性のあるバリアントでは、両方のゲートウェイが両方のマスタとの 通信関係にあります。このシステム冗長性はProfinetのR2で指定されています が、現時点(2020年7月)ではどのメーカーでも実装されていません。R2は、4方 向接続によって最高レベルのセキュリティを実現しますが、複雑さも最高レベル になります。 ここに示すシステム冗長性は excom I/Oシステムでサポー トされています WP 07/2020 | 11
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まとめ 専門家は、イーサネットがプロセス産業にも普及し、 Turckのexcom I/Oシステム 長期的に広く受け入れられるようになることを確 システム承認の利点 信していますが、このプロセスのペースについては 拡張に関しても、システム全体が対応する危険 意見が異なります。現在、産業用プロセスアプリケ エリアで承認されているため、excomは新たな ーションで実証済みのソリューションはないため、 承認を必要としません。そのため、ユーザーは、 イーサネットソリューションについての決定を行う ゲートウェイやI/Oカードを柔軟に交換したり、 のは依然として困難です。多くの可能な開発にオー 補完したりすることもできます。オペレータは、シ プンで準備ができているシステムを選択することを ステム筐体内の温度に関して必要なあらゆる再 お勧めします。こうしたシステムの1つに、Turckの 評価を、外部テストサイトを使用せずに自分で excom I/Oシステムがあります。システム全体はす 実施できます。 でに数十年にわたって使用されており、プロセス産 業(特に危険エリア)で実証済みのツールと見なさ お客様の要件に合わせて最適化されたターン れています。2020年春には、ゾーン2で使用するイー キーソリューション サネットゲートウェイのGEN-3Gがexcomに導入さ excomシステムは、お客様の特定の要件を考慮 れました。包括的なシステムの互換性により、すでに して、制御キャビネットまたは個別のエンクロー excomシステムを従来のフィールドバスゲートウェ ジャに設置および配線されます。個別のケーブ イとともに使用しているお客様でも、イーサネット技 ルグランド、端子、システムコネクタ、その他のコ 術に切り替えることができます。ゲートウェイを交換 ンポーネントを直接取り付けることができます。 すれば切り替えることができます。現在の周辺の配 プロジェクトによっては、Turckのサイトで工場 線とフィールド配線は、問題なく使用できます。I/Oシ 受け入れテスト(FAT)を直接実施することがで ステムと制御システム間の接続用のフィールドバス きます。お客様のメリット:ターンキーI/Oシステ ケーブルのみをイーサネットケーブルに交換する必 ムのために必要なパートナーが1社で済みます。 要があります。ただし、プラントで上記のイーサネット の利点を得るためには、結局はこのステップをいつ 高充填密度 か実施することになります。 標準制御キャビネット内の5つのモジュールラッ クに最大960個の信号に対応するexcomの充 填密度は世界トップレベルです。Ex絶縁は、すで にI/Oシステムに統合されています。したがって、 インターフェース技術用の制御キャビネットは、 制御システムのI/Oカードと同様に完全に不要 になります。このスペースの利点は、特にレトロ フィットプロジェクトでは決定なものになりま す。excomは、1つのIPアドレスを介して最大192 個のバイナリ信号または96個のナログ信号を 接続できます。8、16、および24モジュール用の3 つのモジュールラックにより、単一のエンクロー ジャまたは大規模なI&C制御キャビネットのい ずれの設置でも、スペースが最適に使用されま す。 WP 07/2020 | 12
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著者 | Jorge Garcia:Turckプロセス産業フィールドバスシステム製品マ ネージャ ソース 2020年2月6日にアクセスしたNAMUR Open Architecture(NOA)の概 略図:https://www.namur.net/fileadmin/media_www/fokusthe- men/NOA_Homepage_EN_2018-06-20.pdf 詳細情報 技術ページ:危険な場所のイーサネット パンフレット:excom I/Oシステム i excomイーサネットゲートウェイのFM承認は2021年初頭に取得できる予定で す お問い合わせ Hans Turck GmbH & Co. KG | 45466 Mülheim an der Ruhr, Germany T +49 208 4952-0 | F +49 208 4952-264 | contact@turck.com Over 30 subsidiaries and 60 representatives worldwide! Whitepaper | 07/2020 www.turck.com