時間の経過とともに、地域や業界によって人気のあるプロトコルは異なってきました。たとえば、ヨーロッパでは PROFINET が一般的で、北米では EtherNet/IP が大きなシェアを持ち、アジア、特に日本では EtherCAT や CC-Link が広く採用されています。グローバル市場でデバイスを成功させるためには、複数の産業用プロトコルに接続できる必要があります。
HMS Networks は毎年、産業用ネットワーク市場について包括的な分析を行い、工場オートメーションにおける「新規に接続されるノード数」の分布を、種別およびプロトコル別に推定しています。
しかし、複数のプロトコルをサポートするには、ハードウェアとソフトウェアのアーキテクチャの両方について深い理解が必要です。見た目は共通しているように見えても、プロトコルごとに本質的に複雑で多様です。
Anybus CompactCom は、包括的な通信ソリューションを提供することで、これらの課題に対応します。多くの代替手段とは異なり、ハードウェアとソフトウェアの両方を 1 つのモジュールに統合しています。
1. 完全な通信モジュール：Anybus CompactCom は、主要な産業用プロトコルおよびクラウドプロトコルをすべてサポートします。単一の開発サイクルで、選択した複数のプロトコルへ製品を容易に接続できます。
2. ライフサイクル保守：HMS は、ネットワーク仕様の定期的な更新を含め、製品ライフサイクルを通じてハードウェアとソフトウェアの両方を保守します。
3. 3 つのフォームファクタで提供：
4. 事前認証（Pre-certified）で統合が容易：フル認証への移行を簡素化し、業界標準への準拠を確実にします。
5.柔軟なハードウェアインターフェース：パラレル、SPI、シリアル通信をサポートし、さまざまなホスト・マイコンへの柔軟な統合を可能にします。
6.強力なソフトウェアインターフェース：無償で OS 非依存の C 言語ドライバを提供。アプリケーションソフトウェアと一緒にコンパイルできます。
Anybus CompactCom の設計原則は、その設計上の優位性を理解する鍵です。Anybus CompactCom は、オートメーション機器内で通信ノード・ユニットとして動作し、ホスト機器を PLC コントローラへ接続して、プロセス変数や情報を交換します。このアーキテクチャの重要性は、プロトコル管理の詳細を中核アプリケーションロジックから切り離し、異なるプロトコル間でもシームレスな統合を実現できる点にあります。
図 1 Anybus CompactCom によるホストとマスターの接続
オートメーション機器メーカーにとって、この構成は、マイクロコントローラ上のアプリケーションと制御機器間の通信を簡素化し、開発者が各通信プロトコルの複雑さではなくアプリケーションそのものに集中できるようにします。
Anybus CompactCom の中核にあるのが NP40 です。NP40 は、プログラマブルなハードウェアとソフトウェアを組み合わせた専用設計チップです。
- マイクロコントローラと FPGA：FPGA はプロトコル固有のロジック（例：PROFINET のリアルタイム・スイッチ、EtherCAT の標準インターフェースなど）を処理し、マイクロコントローラはリアルタイム OS を実行してプロトコルスタックを管理します。
- 標準 API：提供される API は、NP40 とホスト・マイコンの間に一貫したソフトウェアインターフェースを提供し、内部のプロトコル差異があってもシームレスなソフトウェア接続を可能にします。
図 2 Anybus CompactCom は、プログラム可能なハードウェアとソフトウェアを提供します。
Anybus CompactCom は、要件に合わせて調整可能なハードウェア／アプリケーション・インターフェースを提供します。主な要素と留意点は以下のとおりです。
1. データモード:
パラレル：8 ビットまたは 16 ビットの並列で高速データ交換。
SPI（Serial Peripheral Interface）：最大 20 MHz の高速データ交換が可能で、複雑な設計を簡素化。
シリアル：低速データレート。レガシーシステム向けにサポート。
2.フロー制御とリセット:
リセット線：マイコンの出力ポートに接続し、ソフトウェアから NP40 をリセット可能。
割り込み線：特定イベントに応じてプログラムフローを切り替え。
3. ハードウェアの検出と識別:
アプリケーション側で Anybus CompactCom モジュールが装着されているか、どのモデルかを判定し、起動手順を分岐可能。
4.電源:
動作には 3.3V 電源が必要
図 3 Anybus CompactCom のハードウェアとアプリケーションのインターフェース
Anybus CompactCom の API はソフトウェアインターフェースにより駆動され、ニーズに応じて選択・調整できる複数のオプションを提供します。主な要素と留意点は以下のとおりです。
- 変数管理:
- Application Data Instances（ADIs）：ソフトウェア内でネットワーク変数（ADI）を定義し、名称、データ型、要素数、値域などを指定します。ポインタを利用して Anybus CompactCom とアプリケーション間でシームレスにデータ管理できます。静的／動的いずれの実装にも対応します。
- 非周期（Acyclic）およびリアルタイムデータ処理：提供されるソフトウェア層を通じて、非周期要求（時間クリティカルでない要求）とリアルタイム・データ交換を効率的に処理します。
- ネットワーク管理:
- Network objects：ベンダー ID など、プロトコルごとの管理タスクを設定し、異なるプロトコル間でも円滑な動作を確保します。
- 関数呼び出し:
- Keep alive と interrupt：インターフェースソフトウェアの動作を補助する基本呼び出し。
- 追加機能:
- Ethernet goodies：Web サーバ、メール送信、FTP 交換、JSON などを扱うための呼び出しやオブジェクトなど、さらに多くの機能を提供します。
HMSは、OPC UAまたはMQTTデータ交換方式を使用してIIoTアプリケーションとの安全な通信を提供するAnybus CompactCom IIoT Secureも提供しています 。通信の安全性を確保するため、Anybus CompactCom IIoT Secureには以下の機能が含まれています。
1. 証明書管理: すべての通信が認証され、安全であることを保証します。
2. 暗号化:送信中のデータを保護して、不正アクセスを防ぎます。
3.安全なデバイス:デバイス自体が改ざんやサイバー脅威から保護されていることを保証します。
4.セキュアブート:デバイスが本物のソフトウェアのみを実行するようにし、悪意のあるコードから保護します。
ソフトウェアを統合する際に、どの変数をローカルコントローラと交換し、どの変数をデジタルアプリケーションに送信するかを指定できます。Anybus CompactC omは、一度設定すれば、 シームレスで安全なデータ交換を実現します。
Anybus CompactComは、組み込み産業用通信向けの包括的なソリューションとして際立っており、比類のない柔軟性と統合の容易さを提供します。堅牢なハードウェアと高度なソフトウェアサポートを組み合わせることで、マルチプロトコル開発に伴う複雑さと隠れたコストを排除し、グローバル市場での競争力の維持を目指すメーカーにとって理想的な選択肢となります。
Anybus CompactComの詳細については、 ソリューションページを参照してください。
