CC-Link・EtherCATの違い｜PLC通信4方式の比較表

新しい装置の打ち合わせで「通信は CC-Link で」と言われた。別の機械の資料には EtherCAT と書いてある。

CC-Link(シーシーリンク)・EtherCAT(イーサキャット)・EtherNet/IP(イーサネット アイピー)・Modbus(モドバス)は、どれも PLC とたくさんの機器を1本の通信線でつなぐ方式です。違いは速さ・距離・決まりを作った団体・対応機器の多さで、まず使う PLC のメーカーが標準で持つ方式を候補にします。

この記事では、PLC の通信を鉄道にたとえて、最後までその話で説明します。4方式の比較表と、選ぶ順番、通信の周期のあいだに物がどれだけ進むかの計算もあります。

PLC の通信とは?家ごとの専用の道と、1本の線路

PLC(ピーエルシー)は、工場の機械を動かす小さなコンピューターです。センサから「物が来た」「扉が開いた」を受け取り、モーターやランプに「回れ」「つけ」と指示を出します。

いちばん素朴なつなぎ方は、センサ1つにつき電線を1本ずつ PLC まで引くやり方です。センサが10個なら10本、100個なら100本。機械が大きくなるほど、電線の束はどんどん太くなります。

この「1本の線路」にあたるのが通信のケーブルで、列車にあたるのが通信のデータです。工場の機器どうしをつなぐこうした通信を、フィールドネットワーク(現場のネットワーク)と呼びます。

左の言葉が出てきたら、右の本物に読みかえてください。この記事はずっとこの対応で進みます

鉄道のたとえ	本物の工場では
役場・運行の司令	PLC(マスター)
駅(家)	センサ・インバーター・サーボなどの機器(スレーブ)
線路	通信のケーブル
列車と荷物	通信のデータ(機器の状態や指示)
1周にかかる時間	通信の周期(サイクルタイム)
鉄道会社ごとの線路とダイヤの決まり	通信の方式(CC-Link・EtherCAT など)

なぜ通信にするの?線の本数を数えてみる

通信にすると何がうれしいのかを、数字で確かめます。線の本数がわかれば、配線の手間・材料・まちがえる場所の数が見積もれるからです。

例として、PLC から 15m 離れた機械に、センサ(入力)が 40点、ランプや電磁弁(出力)が 24点あるとします。「点」は信号の数のことです。

1本ずつの配線では、信号1点につき線が1本要ります。ほかに、センサやランプの電気の行き帰りに使う共通の線(電源の+と−)が要ります。ここでは共通の線を2本とします。

線の本数 = 信号の点数 + 共通の線の本数

通信にすると、機械の近くにリモート I/O(信号を集めて通信に乗せる小さな箱)を置き、PLC とは通信のケーブル1本と、箱の電源の線2本でつなぎます。

つまり、PLC と機械のあいだを走る線が、ほぼ1本にまとまります。線の端をねじで留める箇所も、66本なら両端で132か所ありますが、3本なら6か所です。まちがえる場所も、断線する場所も、それだけ減ります。

ただし、通信にしても困らないかは「速さ」しだいです。次の動く図で、1本ずつの配線と通信で、センサの変化が PLC に届くまでの流れを比べてみましょう。

見てほしいのは、通信では列車が機器4の前を通って PLC に戻るまで、PLC が変化を知らないところです。この「待ち」が通信の周期で、次の段で計算します。

通信の基本の言葉:マスター・スレーブ・周期

通信の話には、決まって出てくる言葉が3つあります。鉄道のたとえで1つずつ押さえます。

• マスター:列車を出す司令室。ふつうは PLC がなります。通信の順番やタイミングを決める側です
• スレーブ:駅。センサやインバーター、サーボアンプなどの機器です。方式によって「局」「デバイス」とも呼びます
• 周期(サイクルタイム):列車が全部の駅を回って戻ってくるまでの時間。短いほど、機器の変化を早く知れます

もう1つ、通信速度は列車の速さです。単位は bps(ビーピーエス。1秒に送れる 0 と 1 の数)で、10Mbps なら1秒に1,000万個です。速いほど周期は短くできますが、周期は駅の数(台数)や荷物の量(データの量)でも変わります。

計算してみよう:通信の周期のあいだに、物はどれだけ進む?

通信にすると、センサの変化を PLC が知るまでに少し待ちが入ります。その待ちのあいだに、機械の上の物がどれだけ進むかを計算しておくと、「この周期で困らないか」を決められます。

もとになるのは、小学校で習う距離 = 速さ × 時間です。1秒に 0.5m 進む物は、2秒で 0.5 × 2 = 1m 進みます。時間がもっと短くても同じ式が使えます。

ここで、時間に入れるのが待ちの長さです。列車がちょうど通りすぎた直後に変化が起きると、次に列車が来て、PLC に戻るまで待つことになります。ざっくり言うと、最悪で周期の約2倍の待ちを見込みます(本当は PLC の計算のタイミングなども重なるので、正確な遅れは PLC のメーカーのマニュアルにある「伝送遅れ時間」の式で求めます)。

物が進む距離 = 物の速さ × 待ちの時間

• 物の速さ:コンベアなどの速さ。単位は m/s(1秒に何メートル)
• 待ちの時間:通信の周期(と、その約2倍の最悪の待ち)。単位は秒。1ms(ミリ秒)= 0.001秒

つまり、何をしたいかで必要な周期が変わるということです。数えるだけ・ランプをつけるだけなら数十ミリ秒の周期でも困りませんが、動いている物の位置を合わせる・何台ものサーボの動きをそろえるなら、短い周期が得意な方式を選びます。

桁の感覚も確かめます。0.5m/s は、人がゆっくり歩く速さの半分くらいです。その速さでも、1/100秒(10ms)のあいだには 5mm しか進みません。ほとんどの「数える・知らせる」用途で通信が使えるのは、このためです。

4つの方式の地図:昔ながらの線の仲間と、イーサネットの仲間

CC-Link・EtherCAT・EtherNet/IP・Modbus を1つずつ見る前に、全体の地図を見ておきます。どの方式も、鉄道会社のように「線路の幅」と「ダイヤの決まり」を自分たちで決めています。

同じ名前でも、シリアル系とイーサネット系の両方を持つ方式があります(CC-Link と CC-Link IE、Modbus RTU と Modbus TCP)

系統	線のようす	この記事の方式
シリアル系(昔からの仲間)	専用のケーブルで、0 と 1 を1つずつ順に送る。速さは控えめだが長く延ばせる	CC-Link、Modbus RTU
イーサネット系(新しい仲間)	事務所の LAN と同じ形のケーブル・コネクタを使う。速い	CC-Link IE、EtherCAT、EtherNet/IP、Modbus TCP

世界の動きを見ると、新しく取り付けられる機器はイーサネット系が中心です。HMS Networks の2025年の分析では、新しく設置された工場のネットワークの機器(ノード)のうち 76% がイーサネット系で、前の年の 71% から増えています。

このほかに、ヨーロッパの PLC でよく使われる PROFINET(プロフィネット)などもあります。この記事では、記事の題の4つに絞って説明します。

CC-Link:決まったダイヤで回る列車

CC-Link は、CC-Link 協会(CLPA)が仕様を管理している方式です。協会の公開資料によると、もとの CC-Link は、通信速度が最大 10Mbps、最大 64局(64台ぶん)をつなげます。

このたとえのとおり、CC-Link は速さと距離が引きかえになっています。協会の資料では、ケーブルの全長は 10Mbps のときに 100m まで、いちばん遅い 156kbps のときに 1.2km までです。中くらいの速さの値もあり、使う長さに合わせて速さを選びます(間の値は仕様書で確かめます)。

こうしたシリアルの線は、2本の線の電圧の差で信号を送る方式が多く、ノイズに強くなっています。差で送るとなぜノイズに強いのかは、同じ筆者が運営する電気のブログ shirasusolo.net の差動信号はなぜノイズに強い?で解説しています。

イーサネット版:CC-Link IE フィールドと CC-Link IE TSN

CC-Link にはイーサネットの線を使う仲間があります。製品の例として、三菱電機の公開仕様では、CC-Link IE フィールドネットワークは 1Gbps、局と局のあいだは最大 100m、1つのネットワークに最大 121局です。

さらに新しい CC-Link IE TSN は、協会の資料によると 1Gbps と 100Mbps の速さがあり、機械を動かすための通信と、工場の情報を集める通信を、同じネットワークで一緒に流せるのが特長です。

EtherCAT:止まらずに、走りながら荷物を出し入れする列車

EtherCAT は、EtherCAT Technology Group(ETG)という団体が広めている、イーサネットの線を使う方式です。国際規格の IEC 61158 にも載っています。

ETG の説明では、マスターが送った1つの枠(フレーム)が機器を順に通り、各機器は通りすぎる枠から自分あてのデータを読み、自分のデータを書きこみます。枠が遅れるのは、機器の中の部品を電気が通りぬける時間だけです。この仕組みをオンザフライ(走りながら)と呼びます。

ETG の公開資料にある数字は次のとおりです。

• 通信速度は 100Mbit/s(行きと帰りを同時に使える全二重)
• 1つのセグメント(1本のつながり)に最大 65,535台
• 機器と機器のあいだは、ふつうの工業用イーサネットのケーブルで最大 100m
• つなぎ方は、1列(ライン)・枝分かれ(ツリー)・星形(スター)などが使える
• 設計の目標は、周期 100μs(マイクロ秒。100万分の1秒)以下、時刻のずれ 1μs 以下。分散クロックという仕組みで、機器どうしの時計を 1μs よりずっと小さいずれで合わせる

時計がそろっていると、何台ものサーボモーターに「せーの」で同じタイミングの指令を出せます。そのため EtherCAT は、複数の軸の動きをそろえる装置でよく候補になります。

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EtherNet/IP:ふつうの道路を走る宅配便

EtherNet/IP は、ODVA という団体が管理している方式です。名前の IP は「インターネット プロトコル」ではなく「インダストリアル プロトコル(工業用の決まり)」の略です。

ODVA の説明では、EtherNet/IP は上の層に CIP(コモン インダストリアル プロトコル)という共通の決まりを使い、ふつうの TCP/IP と、周期のデータを速く送るための UDP の上で動きます。つなぎ方は、星形(スター)・1列(ライン)・輪(リング。DLR と呼ぶ)が使えます。

ふつうのイーサネットの部品(ケーブル・ハブ)と同じ形なので、工場の情報のシステムとつなぎやすいのが特長です。周期は、機器ごとに「何ミリ秒ごとにデータがほしいか」を設定して決めます(値は機器と設定で変わります)。

Modbus:1駅ずつ「荷物ある?」と聞いて回る係

Modbus は、1979年に Modicon(モディコン)という会社が自社の PLC 用に公開した方式です。決まりがオープンで使用料がかからないため、いまも温度調節器・電力計・インバーターなど、たくさんの機器が対応しています。

Schneider Electric の説明では、問い合わせる側をクライアント、答える側をサーバーと呼び、シリアルの線では1台のクライアントに最大 247台のサーバーをつなげます。種類は、シリアルの線で使う Modbus RTU(と Modbus ASCII)と、イーサネットで使う Modbus TCP があります。データは、オン・オフを入れる表(コイル)と、数値を入れる表(レジスタ)に分けて読み書きします。

1台ずつ聞いて回るので、台数が増えると1周が長くなります。EtherCAT のように1つの枠で全部を回るやり方と、何が違うのかを動く図で比べてみましょう。

見てほしいのは、1台ずつ聞くやり方では「行って・返事を待って・戻る」が台数の分だけくり返されるところです。その代わり、しくみが簡単で、ほとんどの機器が対応しています。速さがいらない電力計や温度の読み取りには、いまも Modbus がよく使われます。

4つを1枚の表に:比較表

ここまでの違いを1枚にまとめます。数値は各団体の公開資料の値です(機種によって使える範囲は変わります)。

自分の装置で大事な行(速さか、つながる相手か、簡単さか)を先に決めて、その行を横に読みます

観点	CC-Link(CC-Link IE)	EtherCAT	EtherNet/IP	Modbus(RTU/TCP)
線	専用の線(IE はイーサネットの線)	イーサネットの線	イーサネットの線とハブ	RTU はシリアルの線、TCP はイーサネット
速さの例	最大10Mbps(IE フィールド・IE TSN は 1Gbps)	100Mbit/s(全二重)	ふつうのイーサネットの速さ	シリアルは遅め
回り方	決まったダイヤで回る	1つの枠が全部を通って戻る	機器ごとに決めた周期で送る	1台ずつ問い合わせる
台数・距離の例	64局・10Mbps で全長100m/156kbps で1.2km	65,535台・機器の間100m	ハブで広げられる	シリアルは最大247台
得意なこと	同じ系統の PLC・機器と組みやすい	短い周期と、複数の軸の時刻合わせ	工場の情報のシステムとのつながり	簡単で、対応する機器が多い
決まりを管理する団体	CC-Link協会(CLPA)	ETG	ODVA	Modbus の団体(もとは Modicon)

世界全体で、新しく設置された機器の割合を見ると、PROFINET が 27%、EtherNet/IP が 23%、EtherCAT が 17%、Modbus TCP が 4% です(HMS Networks の2025年の分析。CC-Link IE は「その他」に含まれ、個別の数字はありません)。ただしこれは世界の数字で、地域によって大きく違います。

どれを選ぶ?5つの順番で決める

鉄道でいえば、まず「どの鉄道会社の路線に乗るか」を決め、次に「行きたい駅がその路線にあるか」を確かめる順番です。

違う方式をつなぎたいとき:ゲートウェイは乗り換え駅

どうしても使いたい機器が、PLC と違う方式にしか対応していないことがあります。そのときに使うのがゲートウェイ(変換器)です。

ゲートウェイを入れると、データが一度載せかえられるので、そのぶん遅れが増えます。また、どのデータをどこに載せかえるかの設定が、ゲートウェイの中にもう1つ増えます。

上の行ほど、立ち上げてからの手間が少ない方法です。選べるなら上から検討します

方法	向いている場面	気をつけること
PLC に、その方式の通信ユニットを足す	相手の方式の機器が多いとき	PLC のメーカーがその方式のユニットを出しているか
ゲートウェイ(変換器)を入れる	違う方式の機器が1〜2台だけのとき	遅れが増える・設定がもう1か所増える
機器を、PLC の方式に対応するものに替える	まだ機器を選び直せるとき	機能や大きさが同じものがあるか

通信が止まったら:まず「全部か、1台か」で分ける

通信が止まると、PLC や機器のランプ(LED)が赤く光ったり、異常の番号が出たりします。慌てて設定を変える前に、どこまで止まったかを確かめます。

上の行から順に確かめます。左の列が今の症状に近い行を探してください。

症状・いつ出るか	まず疑う原因	確かめる場所・測るもの	直し方
全部の機器と通信できない	マスター(PLC)の通信ユニットの設定・電源、最初のケーブル	PLC の通信ユニットの LED と異常の表示、最初の1本のコネクタ	設定を元に戻す・コネクタを挿し直す・ケーブルを替える
ある機器から先が全部止まる	その機器か、その手前のケーブルの断線・抜け	止まった最初の機器の LED、その手前のケーブル	コネクタの挿し直し・ケーブルの交換
1台だけ通信できない	その機器の局番(番号)やアドレスの設定・電源	その機器の局番の設定、電源のランプ	局番を PLC の設定と合わせる・電源を確かめる
ときどき止まる・動くたびに止まる	ノイズ・ケーブルの傷み・終端(線の端の処理)の忘れ	動力の線との離れ方、シールドのアース、終端抵抗	動力の線から離す・ケーブルを替える・終端を確かめる

ときどき止まる場合は、インバーターなどの動力の線のノイズが原因のことがよくあります。メーカーの資料の例では、通信のケーブルを動力の線と束ねず、100mm 以上離すよう書かれています(機器の取扱説明書の値に従います)。

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まとめ:PLC の通信は、1本の線路を回る列車

通信の方式が決まったら、次は PLC そのものの選び方や、画面からの操作(タッチパネル)へ進みましょう。