産業用イーサネット（IE）とは、産業界でイーサネットを用いることを意味し、特に決定論的でリアルタイムな制御メカニズムを採用したものを指します。今回のブログでは各産業イーサネットの主要プロトコルおよびルネサスのソリューションについてご紹介します。
現在、産業用ネットワークではTSN、OPC UA、EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、CC-Link IE、Modbusなどのプロトコルが、石油・ガス、航空宇宙・防衛、エネルギー・電力、電気・電子、自動車・輸送、化学といった多様な産業分野で幅広く活用されています。（図1参照）
TSN
主要な産業用イーサネットのうち、インダストリー4.0のサイバーフィジカルシステム支える重要な存在のひとつに、Time-Sensitive Networking（TSN）があります（図2参照）。ルネサスでは、このような変化や要求に対応するべく、TSNに関連した製品やソリューションをご用意しています。
IEEE 802.1 TSNタスクグループは、IEEE規格（図3参照）を統合し、TSN技術におけるリアルタイムの決定性動作、垂直および水平スケーラビリティを実現しています。
ルネサスのR-IN32M4-CL3 SoCはCC-Link IE TSN Class Bのコントローラに最も早く対応し、R-IN32M2 SoCシリーズやRX72M MCUもCC-Link IE TSN Class Aをサポートするソリューションがあります。これらはソフトウェアのリアルタイムOSや外付け部品なしで高速・大容量の通信が可能です。
OPC UA
OPC協議会は、産業オートメーションのM2M通信のために、Open Platform Communication Unified Architecture（OPC UA）を発表しました。産業用センサやアクチュエーター、制御システムなど、すべての産業ドメインのコンポーネントに適しています。産業プロセスのコマンドと制御に用いられ、階層化され、適応性があり、信頼性が高く、オープンで標準的なプロトコルです。(図４参照)
EtherCAT
EtherCATとは、Ethernet for Control Automation Technologyの略で、イーサネットベースのフィールドバスシステムで、EtherCAT Technology Groupが管理する高速データ収集とリアルタイム制御の両方を同時に行うことができるプロトコルです。ルネサスは、独自のコア新型RXv3第3世代CPUと産業オートメーション用32ビットRX72M、RX72N、RX66N MCUで機器制御とネットワークのポートフォリオを拡大しています（図5参照）。RX72Mは機器制御とネットワーク機能を1チップに集約しているのが特徴で多くの産業用アプリケーション、特にEtherCAT接続に最適な、強力で適応性のあるマイコンです。RX72Nは最大動作周波数240MHzに2つのイーサネットチャネルを備え、RX66Nは最大動作周波数120MHz、1つのイーサネットチャネルを特長としています。
PROFINET
PROFINET規格はオープンで標準化された産業用イーサネットプロトコルです。ルネサスのTPS-1は実装にかかる時間の短縮、実装容易性、コスト削減といったメリットをもたらします。また、RX72M MCUは、EthernetプロトコルであるPROFINET（RT）に加えて、PROFIBUSをサポートが可能です。さらにPLCなどの機器間の通信に広く使われているPROFIBUS DP（Decentralized Peripherals）とPROFIBUS DP-V1（Version 1）の両方をサポートしています。また、RX72M MCU はPROFIBUSとPROFINET技術の世界的な統括団体であるPROFIBUS & PROFINET International（PI）の、「Suggested MCU/MPU/LSI for Fieldbus Support」としても掲載されています。
EtherNet/IP
EtherNet/IPはイーサネットに接続された産業用オートメーション機器の相互通信を可能にします。EtherCAT、PとIPを使用し、スケーラブルで高速な通信を実現し、サイクリック通信とアサイクリック通信を提供します。TCP/IPとUDP/IPで通信可能なため、小規模な制御システムから産業の大規模な分散システムまで、幅広く活用できるプロトコルです。
ルネサスではパートナー社と協力のもと、これら EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IPの三大プロトコルの認証試験に合格したRX72Mネットワークソリューションにご提供します。
さらにすぐに使えるソフトウェアとハードウェアのビルディングブロックを提供すべく、包括的なエコシステムパートナーソリューションをご提案しており、コア技術を含むIoTアプリケーションの開発を加速化させます。
このように、最高クラスの産業用ネットワーク接続を実現するには、汎用性が高く堅牢で柔軟なイーサネットフレームワークが必要です。この分野のマーケットリーダーであるルネサスのソリューションは、性能、信頼性、使いやすさで知られる産業用イーサネットのさまざまな条件に対応し、産業オートメーションやその他のアプリケーション開発が迅速に実現できるよう様々な開発キット、ソリューションキットをご提供しています。
詳細については、ファクトリオートメーション、産業用Ethernet & Fieldbus、産業ネットワーク、 RX72M ネットワークソリューションをぜひご覧ください。