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工場内で使われるオープンな無線技術

 ただ、現在のところ無線は、有線の場合と同じように1つの技術ではありません。通信である限り、無線技術にも以下のようなものが求められます

1.高速通信
2.遠距離通信
3.低消費電力での通信

 高速で通信しようとすると、遠くに通信できない。また消費電力が増えるといったことがあるわけで、1つの技術で全てのアプリケーションを満足させることはできないからです。工場内で使用されているオープンな無線技術としては、以下のもの多く使われています。

(1)無線LAN

 無線LAN自体にもさまざまな方式がありますが、米国電気電子学会(IEEE)が策定した無線LAN関連規格の1つである「IEEE802.11」シリーズが普及しています(図1)。周囲の環境にもよるのですが、2.4GHzでは大体200m、5GHzでは約50m程度の距離の通信ができます。データのスループットはIEEE802.11bまたはa/gの規格で11Mbps、54MbpsさらにIEEE802.11nでは最大600Mbpsなどのように異なります。

無線LANを使用した機器
図1●無線LANを使用した機器
写真:シーメンス・ジャパン

 使用する周波数帯は、2.4GHz、5GHz(IEEE802.11b/g/nまたはaの規格により異なる)になります。現在、2.4GHzの帯域は他の無線技術の帯域と重なることが多いのですが、5GHzを使う場合は、最多で19の独立した帯域を使うことができるため、今のところは他の通信からは干渉を受けにくくなっています。

 無線の接続を切り替えるローミング技術を持っているため、移動体〔無人搬送機(AGV)とかクレーン〕に機器を取り付けての通信にも使用されています。

 無線Ethernetとして、「PROFINET」「EtherNet/IP」「MODBUS TCP」など様々な産業用Ethernetで使用されていますし、実際、PLC(Programmable Logic Controller)とかリモートI/O(入力/出力)、回転機器、センサ、ロボットなどに搭載している例が多くあります。例えば、監視・制御だけでなく、安全用通信(シャットダウン通信)にもIEEE802.11の規格を使う場合があります。ここで注意してもらいたいのは、安全用通信が使えるからIEEE802.11が安全だという意味ではありません。無線でも有線でも、通信にトラブルがあった場合、機器はすぐに停止できるから安全だと考えます。つまり、無線のトラブルのない場所で使う限り、安全通信として使い続けることができるわけです。

 なお、産業用の機器でも民生機器と同じように、DCF(Distributed Coordination Function)にて機器のアクセス制御をする場合もありますが、より信頼性を高めるためPCF(Point Coordination Function)により、基地局が無線端末にポーリング*1をして、通信の衝突を防ぐ、つまりより確実な通信を行うようにしている機器もあります。

*1 ポーリング 複数の端末が接続されているネットワークシステムにおいて、通信の衝突を回避したり、処理を同期したりするために、送信要求や処理要求がないかどうかを順に聞いて回る方式。