産業ネットワークは複雑です。1980年代にはすでに、システムのデジタル制御には、システム参加者間で可能な限りエラーのない通信が必要であることは明らかでした。システムを徐々に自動化していくためには、できる限り多くの機器をシステムコントロールに接続する必要があります。しかし、可能な限り多くのデバイスを使用することは、配線が常に並列で行われ、すべての参加者が個別にコントロールに配線されるため、通常、配線作業が非常に多くなることを意味します。
シリアルケーブリングへの要望は高まる一方でした。当時導入されたフィールドバス技術 は、そのため、たった1本のケーブルで通信し、情報（ビットの形）を並列ではなく、1つずつ転送していました。
フィールドバス は、センサーやアクチュエータを接続して制御コンピュータ(PLC)と情報を交換するバスシステム です。これは、バスケーブルを使用してPLCから異なるデバイス参加者へのデータ接続が構築されることを意味します。
ほとんどのフィールドバスは、マスタースレーブプロセスに基づいています。マスターはプロセス制御を担当し、スレーブはそれぞれに割り当てられた通信タスクを実行します。
国際規格IEC 61158（産業用ネットワーク-フィールドバス仕様）は、パート1でフィールドバスのコンセプトを定義し、その他のパートでフィールドバスで構築できる様々なシステムを標準化しています。
フィールドバスは1本のケーブルのみで通信します。これには次のような利点があります。
| メリット | 説明 |
|---|---|
| シンプルさ | 通信は1本のケーブルで行われるため、フィールドバスシステムの設置計画も素早く簡単に行うことができます。ケーブルが1本であるため、設置作業が軽減され、制御盤も簡素化されます。 |
| 信頼性 | フィールドバスシステム内の短い信号経路は通信の信頼性を高めます。マスター～スレーブ間の通信経路は、ほぼ自動的に衝突保護を作り出します。 |
| 障害保護 | フィールドバスシステムは、特にアナログ値の干渉に対する保護が強化されています。 |
| 標準化 | フィールドバスシステムのプロトコルは標準化されており、異なるメーカーの異なる機器でも動作します。顧客として、1つのメーカーにコミットする必要はありません。 |
| 柔軟性 | システムは簡単に拡張でき、センサーやアクチュエータも柔軟に追加できます。 |
| レトロフィット | フィールドバス技術は、イーサネットシステムにうまく統合されることが多く、簡単に技術を変更することが可能です。 |
しかし、フィールドバス技術の利点は欠点と対照的です。
個々のフィールドバスコンポーネントは通信システムの代替コンポーネントよりもかなり高価であるため、応答時間が長く、コストが高くなります。
フィールドバスシステムが技術的な基準で選択されることはほとんどなく、むしろ使用されるプログラマブルロジックコントローラ(PLC)のタイプで選択されます。そのため、どのPLCメーカーも、センサーとアクチュエータが干渉や遅延なしに情報を交換できるよう、フィールドバス技術を好んでアプリケーションに最適化しています。
すべてのフィールドバスは、入出力データのサイクリック伝送という基本的な機能は同じです。様々なフィールドバスシステム間の技術的な違いは以下の通りです。
フィールドデバイスがコントローラと会話したり、逆にコントローラがフィールドデバイスと会話したりするためには共通言語が必要です。障害のない通信のための枠組み条件は、（ネットワーク）プロトコルと呼ばれるもので定義され、標準化されています。
アプリケーション環境でネットワークが満たすべき技術的要件に応じて、さまざまなバスシステムを使用することができます。
以下のセクションでは、単純なS/A配線（センサーとアクチュエータを互いに接続する）と、より複雑なフィールドバス（分散型周辺機器とコントローラー機器間のネットワークを構築する）について説明します。
フィールドバス技術の主要なプロトコル規格については下記をご覧ください。
従来のセンサーやアクチュエータを上位のネットワークレベルに接続する必要がある場合、銅製のS/Aケーブルやさまざまなバスコンポーネントが一般的に利用可能です。単純なセンサー/アクチュエータ配線の場合、伝送されるのは単純な電圧レベルまたは電流のみです。プロトコルを介したパッケージ指向の通信はありません。
AS-i (Actuator Sensor Interface)は、世界で唯一標準化された低プロセスレベルのフィールドバスシステムです。このシンプルな接続システムは、1つのポートと2本のバッファードファイバーケーブルを使用するだけで、最大31個のセンサーとアクチュエータ/AS-iモジュールを制御レベルでネットワーク接続することができます。
この文脈において、AS-iケーブルはデータ交換だけでなく、スレーブへの電力供給も担っています。ケーブル長100mで周期伝送速度5ms以下が達成できます。その結果、このオープンな業界標準（特定のメーカーに縛られない）は、産業オートメーションにおける高速で効率的なケーブリングを可能にし、最終的にはコスト削減につながります。
AS International Association e.V.は、AS-iプロトコル規格の拡張と標準化を推進しています。LAPPはこの協会のメンバーであり、規格のさらなる発展に積極的な役割を果たしています。
PROFIBUS (Process Field Bus) はフィールドバス通信の標準であり、現在世界をリードするフィールドバスのひとつです。これにより、下位のフィールドレベルの機器（分散型周辺機器、スレーブ）と上位のコントローラユニット（中央マスタ）の間で、データを周期的に交換できるようになります。現在では、製造技術やプロセス技術、エンジニアリングで使用される重要な通信プロトコルとなっています。マスタースレーブシステムは、ツイストペアケーブルと光ファイバーケーブルの両方を使用できます。
PROFINETの後継であるイーサネットソリューションでは、より高速な通信が可能です。
LAPPケーベルは、ユーザー組織PROFIBUS Nutzerorganisation e.V.の会員です。(PNO)のメンバーで、PROFIBUSの更なる発展に積極的な役割を担っています。
PROFIBUSは、主に以下の2種類が使われています。
PROFIBUS DP
製造技術におけるフィールドバス通信は、モノマスターセットアップまたはマルチマスターシステム（複数のマスターがバスに接続されている）のいずれかを使用して処理されます。マスターはスレーブに周期的に入力情報を問い合わせ、出力情報を返します。PROFIBUS
DPシステムにはさまざまなバージョンがあります。
PROFIBUS DP は 12 Mbit/s の伝送レートを提供し、最大 126 台の機器（マスタとスレーブ）をネットワークにまとめることができます。
PROFIBUS PA
PROFIBUS PA はプロセスオートメーションの通信に使用されます。PROFIBUS PAは電力が制限されているため、爆発の危険性がある 環境での使用に適しています。31.25kビット/秒の伝送速度は、長いケーブルパスと電磁干渉に対する高い耐性を可能にします。
LAPPのUNITRONIC®製品群（ケーブル用）とEPIC Data製品群（PLUGコネクタ用）のPROFIBUS対応製品の名称には、PROFIBUS DPを表す「BUS DP」とPROFIBUS PAを表す「PA」が含まれています。
CANopen規格は、もともと自動車産業向けに開発されたCAN (Controller Area Network)フィールドバスシステムを、通信プロファイルを含むように拡張したものです。このため、CANopenは、オートメーション技術だけでなく、医療、鉄道など多くの産業で使用されるオープンなプロトコル規格となっており、主にヨーロッパで使用されています。
シリアルCANシステムでは、データはテレグラムの形でサイクリックおよびイベントドリブンの両方で交換され、交換はOSIモデルの最初の2つのレイヤーを介して管理されます。同等のステータスを持つネットワーク参加者は、40mのケーブル長を最大1Mビット/秒の安全なデータ転送速度でバスにメッセージを転送します。その過程で、データはリアルタイムでやり取りされます。
上位のCANopenシステムでは、アプリケーションレイヤーが統合され、通信プロファイルが提供されます。標準化されたインターフェースにより、このプロファイルは、ネットワークで使用されるデバイスクラスのデバイスプロファイルとアプリケーションプロファイルに個別に対応することができます。その結果、通信プロファイルは、どのテレグラムを使用してどのデバイスデータを交換するかを制御します。
CANopenはCiA (CAN in Automation)によって管理されています。
アジアでは、CC-Linkは制御レベルと製造レベル間のデータ交換に使用される、顕著な決定論的特性を持つ主要なオープン業界標準です。さまざまなバリエーションがあります。標準仕様のCC-Linkはフィールドバスシステムで、ケーブル長100mで最大10Mbit/sのデータ転送が可能です。CC-Linkは、低速のネットワークで最大1,200mまで伝送距離を伸ばすことができるため、大規模なアプリケーションにも適しています。この規格のシンプルな構造は、幅広いオートメーション技術タスクに十分対応できます。CC-Linkに対応したさまざまなメーカーの製品を簡単に統合できるため、このネットワーク技術はヨーロッパでも採用が進んでいます。
イーサネットベースのCC-Linkの詳細については、CC-Link IEをご覧ください。
CC-LinkはCLPA (CC-Link Partner Association)というユーザー団体によって標準化されています。
LAPPはCLPAのメンバーであり、CC-Linkのさらなる発展に積極的な役割を果たしています。
IO-Linkは、世界的に標準化された最初のIO技術であり、センサーとアクチュエータ間の通信に使用されます。この技術は国際的に標準化されており、IEC 61131-9 規格で定義されています。
この技術は、3導体のセンサーアクチュエータ接続を使用したポイントツーポイント通信に基づいています。IO-Linkはフィールドバスではなく、接続技術です。これはフィールドバスに依存せず、すべてのフィールドバスに統合可能です。IO-Linkシステムは、マスタと1つ以上のデバイス（センサーとアクチュエータ）で構成されます。マスターは中央PLCへのインターフェースとして機能し、接続された機器を制御します。双方向通信により、IO-Link はセンサーやアクチュエータの高度な診断を可能にします。これにより、例えば、遠隔地からの機器のメンテナンスが可能になります。
IO-Linkは、4.8 kBaud、38.4 kBaud、230.4 kBaud の高速伝送が特徴です。データはIO-Linkプロトコルを使って次々と素早く送信されます。この接続技術はスペースを必要としないため、センサーとアクチュエータ間のスマート通信の小型化を可能にします。
