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Modbusとは何か、そして業界ではどのように機能するのか?

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主なポイント

プロトコルとは、私たちが日常会話で使う言語と同じように、通信技術で使用される言語です。このプロトコルを学ばなければ、「1」という記号しか分かりませんし、学んでいれば「左」という意味だと分かるでしょう。

プロトコルとは何ですか?

まず、プロトコルとは何かを知りましょう。プロトコルとは、私たちが日常会話で使う言語と同じように、通信技術で使用される言語のことです。例えば、「1」は左、「2」は右、そして私はあなたに「1」を与える、というプロトコルと呼ばれる取り決めをします。このプロトコルを学ばなければ、「1」であることしか分かりませんし、学んでいれば、それが左を意味することも分かります。

Modbusプロトコルとは何ですか?

「プロトコル」の概念を理解したところで、Modbusプロトコルとは何かを見ていきましょう。Modbusはシリアル通信プロトコルであり、1979年にModicon社(現在はシュナイダーエレクトリック社が所有)が自社のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)との通信用に発表したバスプロトコルです。

シリアルポートとイーサネット向けには、Modbusプロトコルのいくつかのバージョンが存在し、最も一般的なものとしては、Modbus TCP、Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus Plusなどが挙げられる。

Modbus ASCIIプロトコル

Modbus ASCIIプロトコルは、命令をASCII文字に変換して送信するModbus RTUプロトコルに基づいています。例えば、Modbus RTUプロトコルでは「12」を送信する場合、1バイトで済みます。一方、Modbus ASCIIプロトコルでは「1」を「31」に、「2」を「32」に変換する必要があり、送信に2バイトかかります。そのため、Modbus ASCIIは非効率的で、利用率が低いという問題があります。

Modbus Plusプロトコル

Modbus Plusプロトコル(一般にMB+として知られる)は、高速フィールドバスネットワークであり、典型的なトークンバスネットワークおよびローカルエリアネットワークシステムであり、特に産業制御アプリケーション向けである。

Modbus TCPプロトコル

Modbus TCPプロトコルは、自動化機器の管理と制御に使用されます。これは、TCP/IPプロトコルを使用して「イントラネット」および「インターネット」環境でModbusメッセージを使用することを意味します。イーサネット上で動作するModbus RTUプロトコルと考えることができます。

Modbus RTUプロトコル

Modbusプロトコルはデバイス間で動作するプロトコルです。正確には、デバイス間にはModbus RTUプロトコルが必須です。これはModbusプロトコルで規定されており、デフォルトモードはRTUプロトコルでなければなりません。フレーム構造は一般的に、アドレス、ファンクションコード、データ、およびチェックで構成されます。

Modbusプロトコルがこれほど人気を集めているのはなぜでしょうか?

ここまでは、Modbusプロトコルがなぜこれほど人気なのか理解できないように思えます。一緒にその理由を探ってみましょう。

Modbusは産業分野における通信プロトコルの業界標準(事実上の標準)となり、現在では産業用電子機器間の一般的な接続方式(産業標準)となっています。さらに、その成功には主に3つの鍵があります。

  • 公に公開されており、著作権の要件はありません。

  • 導入とメンテナンスが容易です。

  • ローカルビットやバイトを変更することに対する制限はあまり多くありません。

デバイス間のModbusプロトコルの動作を示す産業用通信図

一般的に言って、Modbusは産業制御のためのプロトコルであり、無料で使用できる、使いやすい、変更しやすいという3つの特徴を持ち、広く利用されている。 

上記の特性により、Modbusプロトコルは長年にわたりその有効性が証明され、計測機器、インテリジェントな高電圧および低電圧電気機器、送信機、プログラマブルコントローラ、マンマシンインターフェース、周波数変換器、フィールドインテリジェント機器など、幅広い分野で現在も使用されています。

Modbusは産業界でどのように利用されていますか?

新世代がやってくる IoTエッジゲートウェイ 産業用 IoT 向けに設計されています。Modbus TCP/RTU などの産業用プロトコルと、MS Azure や AWS などの IoT クラウドが事前に統合されているため、 IoTエッジゲートウェイ これにより、さまざまな現場デバイスからデータを簡単に収集し、データを検証してクラウドにアップロードできます。しかも、設定はプログラミング不要でわずか数分で完了します。

センサーやコントローラーなどの産業機器を接続するModbus通信プロトコルを示す図

 ゲートウェイ Modbusマスターとして機能し、Modbusスレーブデバイスからレジスタを読み取ることができます。信号はRS485リンクとイーサネットリンクの両方で送受信可能です。

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