イーサネット(Ethernet)の基礎

電気計装/制御システム制御システムの3本目(全7本)公開更新広告

イーサネット(Ethernet)とよく聞きますが何を意味するのでしょうか。

今回はEthernetについて初めて勉強される方に向けて可能な限りかみ砕いて解説します。

※初心者が聞くと混乱されやすいOSI参照モデルを用いた解説は行わず別で解説しています。

この記事の内容
  1. Ethernetとは?
  2. 伝送速度による区分
  3. 産業用Ethernet
  4. 関連記事

Ethernetとは?

EthernetとはPLCやPCをはじめ様々な機器同士が有線で通信するための規格です。

つまり機器のメーカーや種類が違っていても、お互いがEthernet規格に対応しているおかげで問題なく通信ができるということです。

中央のスイッチ(ハブ)から、PLC、PC、2台の機器へLANケーブルが1本ずつ伸びる星形の配線図。どの機器もスイッチを経由して通信する。
スイッチを中心にした星形の配線(機器4台の例)

※正確には通信するためにEthernetだけでなく他の通信規格も組み合わせており、それら全ての規格を合わせなければなりません。

LANケーブルとの違い

そもそもEthernetという規格では使用するケーブルの種類やコネクター形状が定められています。

それがEthernetケーブルです。

私たちが普段使用するLANケーブルはEthernetケーブルの一種です。

その他にもかつて使われた同軸ケーブルやネット回線に使われる光ファイバーがEthernetケーブルに分類されます。

汎用的にはLANケーブルが多く用いられており、Ethernetケーブルと言えばLANケーブルを指すことが一般的です。

Wi-Fiとの違い

Ethernetが有線の通信規格であるのに対してWi-Fiは無線通信の規格です。

ただし機器同士の接続方法を有線か無線か決めているだけです。

データ自体をどこにどんな形式で送るかなどはTCPやIPといった別の規格で決めるため有線・無線関係ありません。

ちなみにWi-FiとEthernetの変換、つまり無線と有線の変換はイーサネットコンバーターで行われます。

上にTCP・IPなどのプロトコル(有線でも無線でも共通)、下に有線のEthernet(LANケーブル)と無線のWi-Fi(電波)が並び、間をイーサネットコンバーターが変換する図。
違うのは有線か無線かという接続の方法だけ。送り方の取り決めは共通

伝送速度による区分

Ethernetの中にも伝送速度やケーブル種別に応じて区分された規格が存在します。

現在の主流は”1000BASE-T”です。

LANケーブルを用いており伝送速度が1000Mbpsの規格です。

またLANケーブルにはカテゴリー(CAT)という区分があります。

1000BASE-Tで使われるカテゴリーはCAT5eであり、これを使用していれば基本的に支障はありません。

Ethernetケーブルには様々な規格がありますのでリンク先(別サイト)を参考にしてみてください。

産業用Ethernet

そもそもEthernetは大量のデータ送信を目的としており伝送時間に関しては重要視されていません。

そこでEthernet技術を産業領域に適用できるようリアルタイム性能やデータ信頼性を向上させた産業用Ethernetの分野が確立しました。

RTE(リアルタイムイーサネット)とも呼ばれます。

フィールドバスからの移行

産業用Ethernetが普及するまではPROFIBUS DP、Modbus-RTU、CC-Link、DeviceNetなどのフィールドバスが主流でした。

制御機器と現場機器との通信にはフィールドバス特有の確実な伝送が求められたためです。

一方でフィールドバスの通信速度に対する限界から着実に産業用Ethernetへと移行が進んでいます。

代表的な規格

代表的なものにPROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、CC-Link IE、FL-netなどがあります。

産業用EthernetはDCSやPLC計装の通信にも使用されるものです。

それぞれの細かい内容を勉強するのは難易度が高いですので、ひとまず名称だけでも覚えておくと今後の役に立ちます。

DCSの基礎知識

工場で使うケーブルとコネクター

工場では、ノイズに強いシールド付きのケーブル(STP)がよく使われます。

例えばCC-Link IEフィールドネットワークで指定しているのは、カテゴリ5e以上の二重シールド付きのケーブルです。

機械のそばでは、事務所のLANケーブルと同じ四角いコネクター(RJ45)の代わりに、ねじで締める丸形のM12コネクターを使うこともあります。

差し込んだ状態で水やほこりに強い保護等級(IP67)を持ち、振動に強いのが特徴です。

また配線をリング状につなげる規格もあり、1か所が断線しても残りの経路で通信を続けられます。

関連記事

OSI参照モデルの基礎知識

DCSの基礎知識

計装と電気の違い

制御システムの前後の記事

関連する書籍

執筆・監修のご依頼は、ご相談のページで受け付けています。