Raspberry PiをPLC通信アダプタ(ゲートウェイ)として活用
| 設計内容分類 | RaspberryPi活用 |
|---|---|
| 解決できる課題 | 設計工数低減によるコストダウン |
実現したい仕様・課題
既存のPLCと独自開発の基幹システムやクラウドを連携させたい際、メーカー純正の通信ユニットが非常に高価であったり、特殊な通信手順(プロトコル)の解析に多大な工数がかかったりすることが大きな壁となります。低コストかつ柔軟に、現場のプロトコルをIT側の標準形式に変換して中継するデバイスが求められています。
設計のポイント
Raspberry Piを「中継ゲートウェイ」として機能させることで、PLCのメモリ情報を容易に取得・操作できる環境を構築します。設計時には以下の3点を重視します。
1. ライブラリの選定: 三菱(MCプロトコル)、キーエンス(上位リンク)、オムロン(FINS)など、PLC各社の通信仕様に合わせたPython等のオープンソースライブラリを活用し、開発リードタイムを短縮します。
2. データの正規化: PLCから取得した生のバイナリデータを、上位システムが扱いやすい形式(JSON, CSV, MQTT等)に変換して送信する機能を実装します。
3. 堅牢な接続管理: 通信瞬断時の自動再接続処理や、PLC側のスキャンタイムに影響を与えない非同期通信処理を組み込み、システムの安定性を確保します。

設計のポイント 一覧
RaspberryPi活用のポイント
- Compute Module 4/5 (CM4/CM5) を用いた製品組込の最適化
- 起動時自己診断(セルフテスト)と状態通知
- デバイスツリー・オーバーレイによるピン機能の固定化
- BLEを活用した配線レス・マルチセンサ集約
- 広範囲入力電圧(DC12V/24V)への対応設計
- CSI-2インターフェースを利用した低遅延画像入力
- LTE/4Gモバイル回線を利用した遠隔監視
- CAN Bus通信による移動体・産業機器との連携
- 外付け電源監視ICによるハードウェア・リセットの自動化
- 産業用DINレールマウント対応の筐体設計
- RS-485通信におけるデータ送受信切替の自動化
- NVMe SSDからのOSブートによる高速化と高信頼化
- 固定IPアドレス設定によるネットワーク安定化
- 起動ロゴ(スプラッシュスクリーン)のカスタマイズ
- サーマルスロットリング防止のための熱設計
- PoE(Power over Ethernet)による配線省力化
- Modbus TCP/RTUを用いた産業機器との連携
- I2C通信における配線長とプルアップ抵抗の最適化
- 外部RTC(リアルタイムクロック)モジュールの追加
- RAMディスク(tmpfs)へのログ出力によるSDカードの長寿命化
- GPIOへのフォトカプラ絶縁回路の採用
- ハードウェア・ウォッチドッグタイマ(WDT)の利用
- 赤外線通信を活用した非接触・遠隔操作インターフェースの実装
- spidevを活用した標準的なSPI通信の実装
- 組み込み機器への簡易GUI採用による操作性の向上と開発効率化
- Raspberry Piを活用した低コストな生産現場向け情報表示板の製作
- SPIバッファサイズの拡張による高速・大容量通信の安定化
- RaspberryPiでシャットダウンフリー化を実現
- Raspberry PiをPLC通信アダプタ(ゲートウェイ)として活用
- RaspberryPi OSの日本語環境構築と最適化


