これまで、自動化システムは比較的クローズドな環境で運用され、Modbus、EtherNet/IP、PROFINET など、高度に特化した独自のプロトコル群が発展してきました。これらは産業用フィールドバスプロトコルとして知られ、各システムアプリケーションの目的に応じた固有のメリットを提供します。
現在では、つながる工場の進展に伴い、主に2つの理由からプロトコル変換への需要が高まっています。第一に、レガシーデバイスは一般的にシリアルベースの通信プロトコルを使用している一方、産業オートメーション分野で普及が進む最新のSCADAシステムは、イーサネット通信を採用しています。レガシーデバイスのシリアル機器とSCADAシステム間で円滑なデータ通信を実現するには、シリアル・ツー・イーサネットのプロトコル変換が必要です。第二に、工場では複数の独立した制御システムが稼働している場合があります。運用効率と可視性を向上させるためにシステム間通信を実現するには、システム間でデータを変換する仕組みが必要です。
プロトコルゲートウェイを選定する際の重要な基準
プロトコルゲートウェイは、統合された通信システムにおいて円滑なデータ通信を実現する重要な役割を担います。以下の3つの基準は、最大限の効果を得られるプロトコルゲートウェイを選定するための指針です。ただし、前述の産業用フィールドバスプロトコルではなく、レガシーシリアルデバイスが独自プロトコルを使用している場合は、シリアルデバイスサーバーによって、レガシーシリアルデバイスと最新の通信システムの間をシンプルに接続できます。最適なシリアルデバイスサーバーの選び方については、当社の記事をご覧ください。
迅速な設定で確かなスタートを
シリアルデバイスサーバーのIPアドレスやCOMポート設定を手動で構成するのが煩雑だと感じていたなら、産業用プロトコル変換の設定では、さらに大きな負担に直面することになります。産業用プロトコル変換の設定はさらに複雑で、多様なデータ形式への対応も必要です。経験豊富なエンジニアであっても、圧倒されることがあります。そのため、優れたプロトコルゲートウェイには、異なるプロトコルを変換する以上の価値が求められます。プロトコルゲートウェイには、上位側および下位側の各プロトコルにおける複雑な設定を簡素化するだけでなく、どのプロトコルのどのデータを変換すべきかを適切にマッピングする機能も必要です。これらの機能を直感的で使いやすい画面上で提供するグラフィカルユーザーインターフェースは、設定作業のスピードアップに大きく貢献します。動画をご覧いただき、プロトコル変換をいかに容易に完了できるかをご確認ください。
トラブルシューティングの負担を軽減
システムが停止すると、時間と生産性を失うだけでなく、最も重要なコスト損失にもつながります。当然ながら、エンジニアは問題を迅速に解決したいと考えます。しかし、トラブルシューティングは必ずしも容易ではありません。異なるプロトコルを使用する複数のデバイスを接続している場合、通信トラブルの原因特定はさらに難しくなります。問題がイーサネット側で発生したのか、シリアル側で発生したのかを切り分ける必要があるためです。通信障害の根本原因を追跡するために、時間と労力が無駄に費やされてしまうことも少なくありません。さらに、根本原因を迅速に特定するための有効な診断ツールが不足していることも、現場の負担を増大させます。システム通信を再開するには、根本原因を効率的に特定できる手段が必要です。ここでは、電力メーターとの通信を迅速に復旧する方法のexampleをご紹介します。
プロトコル変換に関する問題のトラブルシューティングには、ゲートウェイを通過するパケットを分析する手段が必要です。ただし、トラブルシューティング用のツールや機能は、セキュリティ上の懸念（たとえば、サードパーティ製ユーティリティがITポリシーで許可されない場合）やプラットフォーム上の制約（たとえば、PLCにユーティリティツールを直接インストールできない場合）によって、利用が制限されることがあります。そのため、接続ステータス、タイムアウト頻度、無効応答回数をすばやく確認できる便利なユーティリティツール、または内蔵のトラブルシューティング機能を備えたプロトコルゲートウェイは、問題の迅速な切り分けに大きく貢献します。また、ゲートウェイソリューションの選定では、トラブルシューティングにかかるコストと工数も見落としてはなりません。
データ収集性能が重要
大規模なアプリケーションでプロトコル変換が必要な場合、コストと性能のバランスを取ることは大きな課題となります。1つのSCADAシステム内で数十台から数百台のデバイスにプロトコル変換と通信が求められる場合、期待どおりのシステム性能をどのように確保すればよいのでしょうか。各フィールドデバイスに1ポートのプロトコルゲートウェイを使用すれば、即時のデータ変換と伝送を確保できますが、コストが高くなり、保守にかかる工数が日常業務を圧迫するおそれがあります。一方、多ポートのプロトコルゲートウェイは、効率的な導入と容易な管理により、コスト効率に優れたソリューションを実現できますが、データ処理性能に対する懸念が生じる場合があります。ほとんどのプロトコル通信はポーリングと応答の動作に基づいているため、大量のデータポーリングを処理するとゲートウェイに負荷がかかり、SCADAシステムの性能や応答時間に悪影響を及ぼします。
1ポート型と多ポートのプロトコルゲートウェイを適切に組み合わせ、ネットワークを慎重に設計してください。多ポートのプロトコルゲートウェイを選定する際は、そのデータポーリングメカニズムが要件を満たしているかを確認してください。
使いやすいプロトコルゲートウェイは、システム運用を飛躍的に向上させます。上記の3つの重要な選定基準を確認し、最適なソリューションを選定してください。例えば、Moxaの MGate プロトコルゲートウェイは、効率的なプロトコル変換を実現し、スムーズなデータ通信によってシステム運用を加速します。産業用のコネクティビティについてさらに詳しく知りたい場合は、当社のガイドブックをダウンロードしてください。
