概要
1979年に米Modicon社によって策定されたPLC向けシリアル通信プロトコルです。仕様が公開されており無償利用が可能であることから、多くの産業用機器における通信に利用されています。
時代の変遷に伴ってModbusにもいくつかのプロトコル様式が派生しています。ここでは当社が取扱う制御用機器にも実装されている、主要な2形式について概説します。
共通
Modbusのパケット（フレーム）はヘッダー・ペイロード・チェックサムから構成されます。
ヘッダー
パケットの送信先（Modbus/TCPの場合は送信元も）、Modbusプロトコル特有の指令コード（＝ファンクションコード）、読み書きを行うシーケンサレジスタのアドレス情報、パケットサイズ他パケット全体に関する情報、を含みます。
ペイロード
具体的に送受信したいデータの格納部です。
チェックサム
正しくデータ転送が行われたかを受信側でチェックするために送信側が付与する、小さな符号データです。Modbus/RTUとModbus/TCPとでは形式や格納場所が異なりますが、どちらも採用はしているため転送データの信頼性が担保されます。
Modbus/RTU
特徴
- シンプルなバイナリ伝送形式です。
- 物理層は、主にRS485に則った差動信号伝送を採用します。
- コネクタ形状に規定がないなど比較的自由度の高いハードウェア構成で実装されます。反面としてメーカーごとに詳細な規格解釈にばらつきがあるため、組込みにおいては仕様の確認が重要な場合があります。
- チェックサムにはCRC方式が採用されており、パケット末尾に付加されます。
メリット
- 差動信号伝送によるシンプルかつ堅牢な通信を実現します。
- 一般的にModbus/TCPに比較して、より小規模・単純な構成での実装が検討可能です。
デメリット
- 外部ターミネータ（終端抵抗）の要不要、コネクタピン命名のメーカーごと解釈の違い、何線式か、全二重通信か半二重通信か、など主にハードウェア面で規格の混在・混乱があります。組込みに際して確認が必要です。
- 原則的に、シングルマスター/マルチスレーブ方式のネットワークしか取り扱うことができません。
Modbus/TCP
特徴
- インターネット通信において広く利用されているTCP/IPの技術を転用しているため、ケーブルやコネクタにインターネット通信で用いるのと同一のものが利用できます。
- 物理層には、主にイーサネット（≒有線LAN）を使用します。
- チェックサムにはTCPパケットのチェックサム機構を流用しており、TCPヘッダー部に格納されています。
メリット
- インターネット通信等で検証・発展を遂げてきたTCP/IPプロトコル技術に基づいた通信方式であり、高い信頼性・汎用性をもちます。
- 有線LANケーブルやイーサネットコネクタなどの見慣れたパーツで構成可能で、パソコンネットワークに似た感覚での配線や組込みが行えます。
- Modbus/RTUでは不可能なネットワーク構成が実装可能（例：マルチマスター方式）など、TCP/IPプロトコル技術に基づいた拡張性に優れます。
デメリット
- パケット構造・ハードウェア構成共に、Modbus/RTUよりも複雑になりがちです。
Modbusプロトコルを採用する通信機器では、複数の派生方式から具体的な実装を選択することが可能な場合があります。
ご検討中の機器構成に合わせて最適な方式を提供できることもございますので、お気軽にお問い合わせください。
Modbus®はSchneider Electric社の登録商標です。