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Modbus - Wikipedia
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Modbus

ModbusはModicon社しゃが1979年ねん、同社どうしゃのプログラマブルロジックコントローラ (PLC) 向むけに策定さくていしたシリアル通信つうしんプロトコルである。産業さんぎょう界さかいにおけるデ・ファクト標準ひょうじゅんの通信つうしんプロトコルとなり、現在げんざいでは産業さんぎょう用よう電子でんし機器ききを接続せつぞくする最もっとも一般いっぱん的てき手段しゅだんとなっている。Modbusが他たの通信つうしんプロトコルより普及ふきゅうした理由りゆうは以下いかの通とおりである。

  • 仕様しようが公開こうかいされていて利用りようが無料むりょうである
  • 実装じっそうが比較的ひかくてき容易よういである
  • データをそのまま転送てんそうでき、ベンダーに多おおくの制約せいやくを設もうけていない

Modbusは同おなじネットワークに多数たすうの機器ききを接続せつぞくして通信つうしん可能かのうである。例たとえば、温度おんどと湿度しつどを測定そくていするシステムがその測定そくてい結果けっかをコンピュータと通信つうしんするといった使つかい方かたがある。ModbusはSCADAシステムにおける監視かんしコンピュータと遠隔えんかく端末たんまつ装置そうち (RTU) の接続せつぞくに使つかわれることが多おおい。

プロトコルのバージョン

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Modbusプロトコルには、シリアルポート向むけバージョン、イーサネットその他たのインターネット・プロトコル・スイートをサポートしたネットワーク向むけバージョンがある。

Modbus機器ききの多おおくはシリアルのEIA-485物理ぶつり層そう上じょうで通信つうしんする[1]。

シリアルコネクションは2種類しゅるいあり、数値すうちデータの表現ひょうげんが異ことなり、プロトコルの詳細しょうさいも若干じゃっかん異ことなる。Modbus RTU はデータのコンパクトなバイナリ表現ひょうげんである。Modbus ASCII は人間にんげんが読よめる表現ひょうげんで、より冗長じょうちょうである。これらはいずれもシリアル通信つうしんを用もちいる。RTUフォーマットではコマンドやデータに巡回じゅんかい冗長じょうちょう検査けんさ (CRC) チェックサムが付つき、ASCIIフォーマットは水平すいへい冗長じょうちょう検査けんさ (LRC) チェックサムを用もちいる。各かくノードはRTUを使つかうかASCIIを使つかうかが設定せっていされており、異ことなるフォーマット同士どうしでは通信つうしんできない。

TCP/IP（例たとえばイーサネット）上じょうのコネクションでは、より新あたらしい Modbus/TCP を使つかう。こちらではチェックサムは下位かい層そうに任まかせている。

データモデルとファンクションコールはこれら3種類しゅるいのプロトコルで同一どういつである。カプセル化か方式ほうしきだけが異ことなる。

拡張かくちょうバージョンである Modbus Plus (Modbus+ or MB+) もあるが、Modicon 社しゃの独自どくじ仕様しようである。高速こうそくなHDLC風ふうトークンローテーションを扱あつかうために専用せんようのコプロセッサを必要ひつようとする。撚ひねり線せん対たいで1Mbit/sの通信つうしんを行おこない、レベルトリガではなくエッジトリガで通信つうしんする。Modbus Plus をコンピュータに接続せつぞくするには特殊とくしゅなインタフェースが必要ひつようであり、一般いっぱんにISAやPCIやPCMCIAの専用せんようカードを使つかう。

通信つうしんと機器きき

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Modbusを使つかって通信つうしんする各かく機器ききには一意いちいなアドレスが与あたえられる。シリアルおよびMB+のネットワークでは、マスターとされたノードだけがコマンドを発行はっこうできる。イーサネットでは任意にんいのノードがコマンドを発行はっこうできるが、一般いっぱんに唯一ゆいいつのマスターノードがコマンドを発行はっこうする。Modbusコマンドには、それを実行じっこうさせたい機器ききのModbusアドレスが含ふくまれている。指定していされた機器ききだけがそのコマンドを実行じっこうし、他たの機器ききはたとえ受信じゅしんしても何なにもしない（ただし、ブロードキャスト型がたのコマンドもある）。Modbusコマンドにはチェック情報じょうほうが含ふくまれ、受信じゅしんしたコマンドが壊こわれていないことを確認かくにんできる。基本きほんModbusコマンドは、RTUに対たいしてそのレジスタの1つの値ねを変更へんこうさせたり、I/Oポートの読よみ書かきをさせたりできる。さらに機器ききに対たいしてそのレジスタ内ないの値ねを送おくり返かえさせることができる。

Modbusは非常ひじょうに単純たんじゅんなプロトコルでコピー規格きかくもあるため、これをサポートするモデムやゲートウェイは多数たすう存在そんざいする。また、Modbusプロトコル専用せんようの機器ききも存在そんざいする。有線ゆうせんだけでなく無線むせん通信つうしんによる実装じっそうや、SMSやGPRSによる実装じっそうもある。そのような設計せっけいでは、高こうレイテンシとタイミングを考慮こうりょする必要ひつようがある。

実装じっそう

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ほとんど全すべての実装じっそうにおいて、公式こうしきの規格きかくからの逸脱いつだつが見みられる。したがって、異ことなるベンダーの機器きき同士どうしでは正まさしく通信つうしんできない可能かのう性せいがある。違ちがいがよく見みられるのは以下いかの点てんである。

  • データ型がた
    • 浮動ふどう小数点しょうすうてん(IEEE)
    • 32ビット整数せいすう
    • 8ビットデータ
    • 混合こんごうデータ型がた
    • 整数せいすう内ないのビットフィールド
    • データと整数せいすうを変換へんかんする乗数じょうすう 10, 100, 1000, 256 ...
  • プロトコル拡張かくちょう
    • 16ビットスレーブアドレス
    • 32ビットデータサイズ（1アドレス = 32ビットの返却へんきゃくデータ）
    • ワードを入いれ替かえたデータ

制限せいげん

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  • Modbus は1970年代ねんだい末まつにプログラマブルロジックコントローラと通信つうしんするために設計せっけいされた。そのため、その当時とうじのPLCが解釈かいしゃくできるデータ型がたしかなく、大だい規模きぼライブラリのオブジェクトはサポートされていない。
  • データオブジェクトを説明せつめいする標準ひょうじゅん的てき手段しゅだんが存在そんざいしない。例たとえば、レジスタ値ちが30度どから175度どの温度おんどを表あらわしているといった情報じょうほうである。
  • Modbusはマスタースレーブ型かたプロトコルであるため、機器ききが例外れいがい事象じしょうを報告ほうこくする手段しゅだんがない（ただし、イーサネット TCP/IP 上じょうでは open-mbus という例外れいがいを扱あつかえるものもある）。したがって、マスターノードが定期ていき的てきに各かく機器ききの状態じょうたいを問とい合あわせる必要ひつようがある（状態じょうたいを問とい合あわせると言いっても、そのようなコマンドがあるわけではなく、単たんにデータを読よみ取とって異常いじょうがないかチェックするだけである）。これは低速ていそくな無線むせんリンクなどバンド幅はばが貴重きちょうなネットワークでは、バンド幅はばの無駄遣むだづかいになる。
  • Modbusは1つのデータリンク内ないで最大さいだい247個このアドレスまでしか扱あつかえない。このため、1つのマスターステーションに接続せつぞくできる機器ききの台数だいすうが制限せいげんされる（ただし、イーサネット TCP/IP ではその限かぎりではない）。
  • Modbusの転送てんそうは連続れんぞく的てきでなければならない。そのため、遠隔えんかく通信つうしん機器ききはデータをバッファリングし転送てんそうにギャップが生しょうじないようにする必要ひつようがある。

脚注きゃくちゅう

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  1. ^ Technote 27 - Modbus/RS485 Questions Obvius Holdings LLC

外部がいぶリンク

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オープンソース

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