C＃で外部機器との通信をする４つの方法
私は仕事で自動計測のプログラムを作ることがあります。ほとんどの場合WindowsにVisual StudioをインストールしてＣ＃でコードを書いています。
この際計測器との通信が必須なのですが、この通信の方法は何通りかあってそれぞれ長所短所があります。
この記事ではそれらの通信方法の長所短所を紹介します。また別の記事で各接続方法の詳細も書きましたのでそちらのリンクも貼っておきます。
Ｃ＃で計測器と通信する方法
PCで計測器を制御するとき、ほとんどの場合はWindowsが使われると思います。私はWindowsの開発環境にはマイクロソフト製のVisual StudioでＣ＃を使うことをお勧めしています。
理由はいくつかありますが、Windowsであればインターフェースのドライバがメーカーから提供されている場合がほとんどなので、「本当はつながりません」ということがほぼないからです。メーカーがつながると言ったなら、どんなひどくてもかならず方法があります。
また、Visual Studio Ｃ＃はマイクロソフトから無料で提供されていますので、お金を掛けずにプログラミングを始めることができます。また、Ｃ＃は強力な補完機能が付いていますので、コードを覚えたての人にとても親切です。
Windowsでは、通信の規格はシリアル通信、GPIB、USB、LXI（LAN）の４種類の中から選ぶことができます。シリアル通信とUSBは１対１、GPIBとLXIは１対多で通信が行えます。
それぞれどのような特徴があるのかを説明します。
シリアル通信を使う
シリアル通信を使った場合はWindows搭載のドライバで済んでしまうことが多いです。またＣ＃の標準機能にもシリアル通信のツールが用意されているので一番一般的な方法です。
しかし、シリアル通信の場合は複数台を一度に制御することができません。ＵＳＢシリアルケーブル等でＣＯＭポートの数を増やせば可能ですが、ＣＯＭポート番号が起動ごとに変わる可能性があり、トラブルのもとになります。
自動で割り振られたＣＯＭポートの番号を修正して通信を開始するようにプログラミングすることができますが、ＧＰＩＢであればそのような処理も必要ないので、どちらを選ぶかは迷うところです。
シリアルケーブルでの接続は制御する計測器が１台で、ＣＯＭポートの番号が変わってしまってもコードを自分で書き換えて使えるような人に向いています。小規模で簡単なプログラミングに向いているでしょう。
シリアル接続について以下の記事にまとめましたので参考にしてください。
http://kesoku-blog.com/?p=291ＵＳＢ通信を使う
ＵＳＢはすでに歴史の長い規格ですが、計測器でメジャーになってきたのは最近です。ここ十年で機器の裏にＴｙｐｅＢのコネクタをよく見るようになりました。
ＵＳＢ接続はシリアルと同様に１対１の接続になりますが、抜き差しですぐに相手を認識できることが利点です。シリアル通信はＣＯＭ番号が自動で割り振られるので、番号が変わるとエラーを吐いてしまいます。
ＵＳＢ接続では接続機器のＩＤ番号を使って通信することができますので一度通信ができてしまうと、その後に障害に遭遇することは少ないです。
ＵＳＢ通信は、小規模な１対１の制御でプログラムをリリースしてだれかに使ってもらうような開発に向いていると思います。
ＵＳＢの接続について記事を書きましたので参考にして下さい。
ＧＰＩＢ通信を使う
ＧＰＩＢは古くから計測機器の接続に使われてきました。ＧＰＩＢは複数の計測器を１台の端末で制御できるので大規模、高度な計測システムに向いています。もちろん１台の制御もできます。
ＧＰＩＢはシリアル通信と違ってスピードが固定なので通信プロパティの設定がありません。設定は各計測器のアドレスだけです。
ＧＰＩＢは端末から数珠繋ぎ（デイジーチェーン）に計測器をつなげていきますが、このケーブルがすごい高価です。
以前８台接続のシステムを作ったことがありますが、ケーブルだけで１０万円以上かかりました。ＰＣより高かったかもしれません。
ＧＰＩＢ通信は、ＧＰＩＢポートを持つ測定器が複数台あり、それぞれが連携して制御を行う場合に使いやすいと思います。ケーブルがデバイスが高価になりがちなのでケーブル代なんて気にしな～い、なんて大規模な場合にお勧めです。
ＧＰＩＢについても記事にしています。参考にしてください。
ＬＡＮ（ＬＸＩ）通信で使う
長いことＧＰＩＢがデフォルトスタンダードでしたがこれからはＬＡＮ（ＬＸＩ）が主流になるといわれています。
ＬＸＩでは１対多の接続が可能で、ケーブルの分岐には普通のＬＡＮ用のハブが使えます。また大抵のＰＣにはＬＡＮポートがあるので変換器を買い足す必要もありません。
ケーブルも既存ＬＡＮ用の物が使えます。ＧＰＩＢケーブルは長くても５ｍ程度でしたが、ＬＡＮの規格では最長100ｍでも通信できます。そのうえＬＡＮケーブルはＧＰＩＢケーブルに比べて非常に安価です。
このようにＬＸＩはＧＰＩＢに比べて劣っている部分がほとんどないのですが、まだまだ規格が新しく、私もよく研究していません。今後ＬＸＩについて調べる機会がありましたらこのＢｌｏｇでも紹介します。
（令和２年１月追記）
LXIについてまとめました。
まとめ
この記事では自動制御に必要な計測器と端末の通信方法について説明しました。実は近々新しい計測器が手に入る予定なのでＬＸＩなどについていろいろ研究しようと思っています。うまくいったらこのブログにも紹介しますので期待してください。
このブログではＣ＃初心者のためにＣ＃入門の資料も紹介しています。通信方式の記事だけだとちょっと．．．という方は参考にしてください。
