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Home スタートガイド IoT デザインパターン PLCの遠隔監視 (遠隔保守・可視化・制御) を実現する PLC 遠隔監視 (遠隔保守・可視化・制御) 構成パターン

1. そのままリモート接続パターン

既存の製品 (PLC) の運用監視の仕組みはできるだけ変えずに、今現場でできることを遠隔でもできるようにするパターンです。このパターンでは、現場と事業所をつなぐネットワーク (閉域網) として SORACOM を利用します。

支援が必要な場合は SORACOM のセールスチームにご相談ください

このパターンについて不明な点については、SORACOM の セールスチーム にお問い合わせください。特に、以下の内容についてのご相談を承ります。お気軽にお問い合わせください。

  • VPG、SORACOM Air、Arc、Napter などの SORACOM のサービス
  • システムアーキテクチャの技術支援

「そのままリモート接続パターン」の特徴

現場で実施していた運用監視の仕組みや作業を、そのまま遠隔で実現します。現場の LAN を事業所まで延伸するイメージです。そのため、以下のようなシナリオが実現できます。

  • 「事業所などの遠隔地の PC」から、PLC エンジニアリングソフトウェアで「工場などの現場の PLC」の設定 (ラダーなど) を確認・変更する。
  • PLC の SD カードに保存されているデータを PLC の FTP 機能を使って取得する。たとえば、遠隔地の PC で取得したり、自社システムの FTP サーバーに転送したりする。
  • 遠隔地の PC から、PLC や HMI に搭載されている Web サーバーにウェブブラウザでアクセスする。
事業所で新しい仕組みを追加する場合はほかのパターンも検討します

事業所でのダッシュボードによる可視化や常時計測値を監視する仕組みを追加する場合は、パッケージサービス利用パターン特化型 IoT ゲートウェイ - 自社システムパターン も検討してください。

システム構成イメージ (基本構成例)

SORACOM Air for セルラーが提供する閉域網について詳しくは、以下のページを参照してください。

必要なモノと主な設定

工場などの現場:

PLC を SORACOM と閉域網で接続するために、4G LTE ルーターと IoT SIM を利用します。

必要なモノ主な設定
4G LTE ルーター
  • PLC のイーサネットポートと 4G LTE ルーターを直結します。
  • 4G LTE ルーターの初期設定とポートフォワード設定を行います。ポートフォワード設定は、WAN 側からのパケットを LAN 側に転送するための設定です。
SIM ベースルーティングを利用する場合はポートフォワード設定は不要です

VPG Type-F で SIM ベースルーティング を有効化すると、事業所などの遠隔地から工場内 LAN に接続するデバイスの IP アドレスを指定して通信できます。SIM ベースルーティングを利用する場合は、4G LTE ルーターでのポートフォワード設定は不要です。

4G LTE ルーター用の IoT SIM

SORACOM ユーザーコンソールで、VPG を利用する設定を行います。詳しくは、以下のページを参照してください。

SORACOM:

お客様専用のネットワークゲートウェイである VPG (仮想プライベートゲートウェイ) を配置し、デバイス間通信のための閉域網を構成します。VPG の設定では、インターネットへの通信の拒否や、特定のサーバーへの通信の許可などを IP アドレスレンジで指定できます。

必要なモノ主な設定
VPG
  1. VPG には複数のタイプがあります。必要な機能にあわせて適切なタイプの VPG を決定します。タイプの違いについては、以下のページを参照してください。

    なお、ここまでに説明した内容を実現するために必要な機能は以下のとおりです。

    • Gate D2D: 閉域網接続でデバイス間通信を実現するために必要です。

    • (必要に応じて) インターネット接続のフィルタリング設定: VPG を利用するデバイスがインターネットに接続しないように設定できます。アウトバウンドルーティングフィルター または インターネットゲートウェイ で実現します。なお、インターネットゲートウェイは、VPG を作成するときに設定します。

    • (必要に応じて) SIM ベースルーティングDoor (VPN 接続): 下記の 「そのままリモート接続パターン」の応用構成例 などのように、データセンターやクラウドとの VPN 接続やプライベート接続が必要な場合は、それらで必要な機能 (SIM ベースルーティングDoor (VPN 接続)) をサポートする VPG のタイプを選択します。

  2. タイプを決定したら、VPG を作成します。詳しくは、以下のページを参照してください。

バーチャル SIM/Subscriber
IoT SIM

事業所などの遠隔地:

事業所などで利用する 4G LTE ルーターや LTE USB ドングルで IoT SIM を利用して、SORACOM と閉域網で接続します。SORACOM Arc のバーチャル SIM/Subscriber によるセキュアリンク (VPN) を利用することもできます。

必要なモノ主な設定
Windows などの PC
  • PC に以下のソフトウェアをインストールします。

    • PLC エンジニアリングソフトウェア
    • (SORACOM Arc のバーチャル SIM/Subscriber を利用する場合) WireGuard アプリ
  • (SORACOM Arc のバーチャル SIM/Subscriber を利用する場合) SORACOM ユーザーコンソールで作成したバーチャル SIM/Subscriber の WireGuard の設定ファイルを作成し、WireGuard インターフェースを作成します。詳しくは、以下のページを参照してください。

  • VPG を PC から適切に利用するためのルーティング設定を行います。

    なお、SORACOM Arc のバーチャル SIM/Subscriber を利用する際、WireGuard アプリを利用する場合は、WireGuard インターフェースを作成したときに自動的に設定されます。

(SORACOM Air の IoT SIM を利用する場合) IoT SIM を利用するための USB ドングルや 4G LTE ルーター
自社内の情報システム部門に事前に確認してください

自社内の情報システム部門に、以下の点を事前に確認してください。

  • 事業所などの遠隔地で会社貸与の PC や社内 LAN から VPG のネットワークにアクセスする場合に、PC のセキュリティソフトや VPN クライアント、社内 LAN のファイアウォールが正常に機能すること、また、それらが閉域内の相互通信と問題なく共存可能か確認します。

  • 事業所などの遠隔地の PC が、正しく VPG のネットワークに接続できるように、PC のルーティング設定を確認します。

  • 4G LTE ルーター配下の PLC が利用するプライベート IP アドレスを確認します。特に、4G LTE ルーターの管理画面用 IP アドレスと干渉しないように、注意してください。

  • 4G LTE ルーター 1 台に対して複数台の PLC を接続するには、PLC のポート番号 (PLC エンジニアリングソフトウェアが利用するポート番号) を確認します。詳しくは、PLC および PLC エンジニアリングソフトウェアの仕様を参照してください。あわせて、(応用構成例 1) 現場の 4G LTE ルーター配下に複数の PLC や HMI が接続される の構成も参照してください。

  • セキュリティポリシーなどの社内規定を遵守するなど、事業所などの遠隔地の PC が社内 LAN に接続している場合でも、工場などの現場のネットワークに接続が許容されることを確認します。

    社内規定などで、接続することが許容されない場合は、社内 LAN から隔離された踏み台となる PC を用意して、以下のような構成を検討します。

    ほかにも、クラウドの Firewall サービスなどを通して通信する構成も考えられます。詳しくは、以下のページを参照してください。

「そのままリモート接続パターン」の応用構成例

基本構成例としてシンプルな現場 - 事業所間の (IoT SIM を利用した) 閉域網構成を紹介しました。要件によっては、以下のような応用構成例 (派生形) も考えられます。

(応用構成例 1) 基本構成例で拠点を増やすには

リモート接続の必要がある拠点 (工場などの現場、および事業所などの遠隔地) を増やすには、拠点ごとに 必要なモノを追加し設定 を行います。設定が終わると、同じ VPG と接続するすべての IoT SIM や バーチャル SIM/Subscriber が閉域内で相互に通信できます。

一部の拠点の通信を隔離するには

以下の図のように現場 3 と事業所 C の組み合わせの通信を隔離するには、別の VPG を用意します。この場合、工場 1 と事業所 C は通信できません。

また、1 つの VPG だけで運用する場合は、ある特定の現場 (x) と事業所 (z) との閉域網通信が必要なときにだけ、VPG に接続するワークフローを検討してください。

4G LTE ルーターの配下に複数台の機器を配置する場合

4G LTE ルーターの配下に複数台の機器を配置し、その機器へ遠隔地から接続する場合は、4G LTE ルーターの中継 / 転送機能を利用します。詳しくは、以下のページを参照してください。

(応用構成例 2) 現場の 4G LTE ルーター配下に複数の PLC や HMI が接続される

基本構成例では、工場などの現場にある 4G LTE ルーターに直結した PLC に対して、事業所などの遠隔地からアクセスできますが、4G LTE ルーターに PLC が直結していないケースでは、応用構成例 2 を検討します。たとえば、工場などの現場にある数多くの PLC や HMI が、1 つのプライベートなネットワーク (工場内 LAN) を構成する場合が該当します。

この場合は事業所などの遠隔地から、工場などの現場にある 4G LTE ルーター配下の工場内 LAN に接続するデバイスにアクセスできる必要があります。そのためには、一部のタイプの VPG で利用できる SIM ベースルーティング を使用します。

VPG Type-F で SIM ベースルーティング を有効化すると、事業所などの遠隔地から工場内 LAN に接続するデバイスの IP アドレスを指定して通信できます。SIM ベースルーティングを利用する場合は、4G LTE ルーターでのポートフォワード設定は不要です。

PLC や HMI で追加の設定が必要になることがあります

工場内 LAN の PLC や HMI から、事業所などの遠隔地の PC で正しく応答を受けるには、PLC や HMI のデフォルトゲートウェイを 4G LTE ルーターにするなど、追加の設定が必要になる場合があります。

(応用構成例 3) 事業所内の社内業務システムと SORACOM をサイト間 VPN で接続する

基本構成例では、工場などの現場にある 4G LTE ルーターに直結した PLC に対して、事業所などの遠隔地からアクセスしていましたが、PLC などの FTP 機能を利用してデータセンターにある業務サーバーに FTP 通信をするケースでは、応用構成例 3 を検討します。

この場合は PLC から業務サーバーまでの閉域網が必要です。そのためには、SORACOM とデータセンターの VPN ルーターを SORACOM Door (仮想専用線接続サービス。サイト間 VPN) で接続します。

Door を利用するために別途 VPN ルーターを準備してください

Door を利用するために、データセンターに VPN ルーターを設置してください。VPN ルーターの手配や設定・運用、VPN ルーターが利用するインターネット回線とグローバル IP アドレスが必要です。別途準備してください。

AWS でデータセンターを構築している場合

AWS でデータセンターを構築している場合は、SORACOM の AWS 環境との間でプライベート接続を構成する SORACOM Canal を利用できます。

(応用構成例 4) PLC や PLC と接続された HMI などに一時的にアクセスする

基本構成例では、VPG を利用して常時接続を実現する構成になっていますが、必要なときに一時的にアクセスできればよい場合は、応用構成例 4 を検討します。

この場合は、遠隔地の事業所から、一時的に工場などの現場の PLC や PC にリモートアクセスすることが必要です。そのためには、SORACOM での VPG の構成は必須ではなく、インターネットからセキュアにオンデマンドリモートアクセスを実現する SORACOM Napter を利用できます。

たとえば、遠隔地の PC で (PLC エンジニアリングソフトウェアではなく) ウェブブラウザを利用して、工場などの現場に設置した PLC で動作する Web サーバーにアクセスするケースでは、Napter を利用する応用構成例 4 を検討できます。PLC エンジニアリングソフトウェアの利用の頻度が少なく、普段の運用監視は PLC で動作する Web サーバーにアクセスできれば良い場合に有効です。

また、現場の PLC に管理用 PC が接続されていて、その管理用 PC にリモートデスクトップなどでアクセスするケースでも、Napter を利用する応用構成例 4 を検討できます。

工場などの現場からインターネットへのアクセスを制限するには

工場などの現場からインターネットへの自由なアクセスを制限する場合は、Private Garden を利用できます。Private Garden を利用すると、SORACOM Beam や Funnel、Funk のような SORACOM のデータ転送サービスを経由しない限り、インターネットにアクセスできないネットワークを構成できます。

参考レシピ

以下の SORACOM IoT レシピでは、PLC を利用しています。ぜひ参考にしてください。