Modbusは、Modicon（現在はSchneider Electricの一部門）によって開発されたオープンな通信プロトコルです。仕様が公開され、無償で利用でき、実装が容易であるという特長を備えているため、ファクトリオートメーション分野において最も広く利用されているシリアル通信プロトコルとなっています。代表的なスレーブデバイスには、温湿度計、I/Oモジュール、電力計、インバータ、モータユニット、およびその他の産業用フィールドデバイスがあります。
Modbus RTUの動作原理：マスタースレーブアーキテクチャとポーリング方式
（画像提供：RENESAS）
1. 1つのマスターデバイス： PLC、データ収集ゲートウェイ、ホストコンピュータ、HMIタッチパネルなどのデバイスであり、バス上で通信を開始することが許可されている唯一のデバイスです。
2. 複数のスレーブデバイス： 温湿度トランスミッタ、センサ、計測器、インバータなど、すなわち図に示されているスレーブ1からスレーブnまでを指します。
3. 物理リンクには、 通常、RS485半二重差動バスが採用されます。
4. 基本ルール：スレーブデバイスは、能動的にデータを送信できません。すべての通信要求は、マスターデバイスによって開始されます。
通信方式：リクエスト/レスポンス方式のポーリング
1. マスターデバイスは、バス上でリクエストフレームをブロードキャスト送信します。
2. バス上のすべてのスレーブデバイスがそのメッセージを受信します。
3. 各スレーブデバイスは、フレーム内のスレーブアドレスを識別します。アドレスが一致するデバイスだけがその命令を処理し、それ以外のすべてのスレーブデバイスはそのメッセージをそのまま無視します。
4. 指定されたスレーブデバイスは、有効なデータを構成し、マスターにレスポンスフレームを返します。
5. バス上では、一度に1組のリクエスト/レスポンス通信しか実行できません。1つの通信サイクルが完了すると、マスターは次のスレーブデバイスに対してクエリを発行します。
技術的なヒント： スレーブデバイスは、能動的にデータをアップロードできません。産業用途で温湿度データを収集する場合、マスターが各センサを周期的かつ順次ポーリングしてデータを取得します。
Modbus RTUの利点
1. マルチドロップ型マスタースレーブバス： 1本のRS485ケーブルを介して数十個の温湿度センサを直列に接続できるため、配線コストを削減でき、多地点分散型の温度測定用途に最適です。
2. バイナリRTUモードの高い伝送効率： Modbus ASCIIプロトコルと比較して、バス負荷を軽減し、マルチポイントポーリングの更新速度を向上できます。
3. 標準化されたレジスタモデル： 温度、湿度、アラーム値などのパラメータがレジスタに統一的にマッピングされるため、異なるメーカーのトランスミッタ間で相互運用性を実現できます。
4. RS485差動バスは、優れた耐干渉性と長距離伝送能力を備えており、工場の作業場、冷蔵倉庫、温室、およびその他の複雑な産業環境に適しています。
5. CRC16チェックサムにより、データ伝送の信頼性が確保され、現場での干渉に起因する温湿度測定の誤差を防止します。
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