Modbus スレーブ原理の完全ガイド

Modbus スレーブ/マスターは、産業オートメーションおよび制御システムで広く使用されているシリアル通信プロトコルです。 これは、シリアル データ リンクを介して電子デバイス間の通信を確立するために使用される、1979 年に Modicon によって開発されたオープン スタンダードです。 これは、今日業界で使用されている最も一般的なプロトコルの 1 つであり、多くのメーカーが Modbus 対応デバイスを提供しています。 Modbus スレーブ マスターの概念について詳しく知りたい場合は、Modbus TCP マルチ マスターに関するこのガイドが大いに役立ちます。

Modbus スレーブ原理の完全ガイド

ここでは、Modbus スレーブの原理について詳しく説明します。

Modbus スレーブとは何ですか?

• Modbus マスター スレーブとは、1 つのデバイス (マスター) が 1 つ以上の他のデバイス (スレーブ) との通信を開始することを意味します。 マスターが要求を開始し、スレーブが要求されたデータで応答します。 次に、マスターは各スレーブからの応答を確認し、有効であればデータを受け入れます。
• Modbus スレーブは、Modbus マスターに接続されているデバイスです。 これは、センサー、アクチュエーター、PLC、または Modbus ネットワークに接続できるその他のデバイスです。 スレーブは、マスターから要求を受信し、要求されたデータで応答するように構成できます。 スレーブは、リクエストの処理と適切なレスポンスの送信も担当します。
• Modbus を使用するには、各デバイスにアドレスを割り当てる必要があります。 アドレスは、デバイスがネットワークに接続されたときにデバイスに割り当てられます。 このアドレスは、マスターが要求を正しいデバイスに送信できるように、マスターに対してデバイスを識別するために使用されます。
• Modbus プロトコルを使用して、センサー、アクチュエーター、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) などのさまざまなデバイスとの間でデータの読み取りと書き込みを行うことができます。 これにより、産業用オートメーションおよび制御システムでの使用に最適です。
• Modbus TCP スレーブは設定と使用が簡単で、信頼性が高く効率的な方法でさまざまなデバイスと通信できます。 また、複雑なネットワーク インフラストラクチャを必要としないため、費用対効果も高くなります。 そのため、これらは最新の産業用制御システムの重要な部分であり、世界中の多くの産業で使用されています。

Modbusマスターとは？

• Modbus マスターは、コマンドをスレーブ デバイスに発行することにより、Modbus ネットワークでデータ転送要求を開始するデバイスまたはコンピューター アプリケーションです。 Modbus マスターはデータのプライマリ ソースであり、要求を開始し、スレーブ デバイスから応答を受信します。 Modbus TCP マスターは、コンピューター アプリケーション、または PLC (プログラマブル ロジック コントローラー) や RTU (リモート ターミナル ユニット) などの物理デバイスのいずれかです。
• Modbus マスターは、スレーブ デバイスへのデータの読み取りまたは書き込み、および特定の機能を実行するためのコマンドの発行に使用できます。 たとえば、Modbus マスターを使用して、温度センサーからデータを読み書きしたり、モーターにコマンドを発行してオンまたはオフにすることができます。 Modbus マスターを使用して、温度センサーのグループなど、スレーブ デバイスのグループからのデータにアクセスすることもできます。 これはブロードキャスト リクエストと呼ばれ、Modbus マスターが一度に複数のスレーブから情報をリクエストできるようにします。
• Modbus TCP マスターを使用して、さまざまなデバイスを制御できます。 モーターの制御に加えて、バルブ、スイッチ、およびその他のタイプのデバイスの制御に使用できます。 Modbus マスターは、PLC や温度センサーなどの複数のデバイス間のデータの流れを制御するためにも使用できます。 さらに、Modbus マスターを使用して、モーターまたはその他のデバイスの速度を制御できます。
• Modbus マスターは、ユーザーが診断情報を表示できるようにすることで、システムの状態とパフォーマンスを監視するために使用できます。 これにより、問題をすばやく特定し、システムを調整してパフォーマンスを向上させることができます。
• Modbus マスターは、緊急停止システムなどの安全システムの制御にも使用できます。 これは、Modbus マスターからスレーブ デバイスに送信できるコマンドを使用して行われます。 これらのコマンドは、スレーブ デバイスに、モーターの停止やバルブのオフなどの特定のアクションを実行させます。
• 最後に、Modbus マスターを使用してシステムを構成することもできます。 たとえば、モーターの速度やプロセスのパラメーターなど、システムのパラメーターを設定するために使用できます。 これは、コンフィギュレーション コマンドをスレーブ デバイスに送信することで実行できます。

Modbus マスターと Modbus スレーブはどのように機能しますか?

Modbus は、多くの種類の産業オートメーション アプリケーションで使用される一般的な産業用通信プロトコルです。 これは、マスターと 1 つまたは複数のスレーブ間の通信を可能にする非常に単純なプロトコルです。

Modbus プロトコルは、Modbus マスター スレーブ アーキテクチャに基づいています。これは、マスターが常に通信を制御していることを意味します。 マスターはスレーブに要求を送信でき、スレーブは要求されたデータで応答します。 マスターはスレーブにコマンドを送信することもでき、スレーブは確認メッセージまたはエラー メッセージで応答します。

Modbus プロトコルは要求応答プロトコルに基づいています。これは、マスターがスレーブに要求を送信し、スレーブが要求されたデータで応答することを意味します。 マスターはスレーブにコマンドを送信することもでき、スレーブは確認メッセージまたはエラー メッセージで応答します。 スレーブはマスターに要求を送信することもでき、マスターは要求されたデータで応答します。

マスタースレーブ原理の概要

マスター/スレーブの原理は、コンピューティングとネットワーキングにおける重要な概念です。 簡単に言えば、1 つのデバイスまたはプログラムが Modbus TCP マスターの役割を果たし、他のデバイスまたはプログラムが Modbus TCP スレーブの役割を担うシステムを指します。 マスター デバイスまたはプログラムは、他のデバイスまたはプログラム間の通信とリソースを管理します。 スレーブは通常、マスターの命令を実行するだけでなく、マスターが必要とする追加のリソースを提供する責任があります。

• マスター/スレーブ原理の概念は、リソースを共有するためにコンピューターを相互にリンクする必要があったコンピューティングの初期の頃から存在しています。 たとえば、コンピューティングの初期には、1 台のコンピューターがデータの格納を担当し、もう 1 台のコンピューターがデータの処理を担当する場合がありました。 マスター/スレーブの原則により、これら 2 台のコンピューターは、追加のハードウェアを必要とせずに対話し、リソースを共有することができました。
• 今日、Modbus TCP の複数マスターの原則は、さまざまなコンピューティング分野で使用されています。 たとえば、分散コンピューティングの分野では、マスター/スレーブ システムを使用して、大規模なデータ セットの処理と格納を複数のコンピューターに分割します。 これにより、各コンピューターがデータセット全体を独自に処理する必要がある場合よりも、スケーラビリティと効率が向上します。
• ネットワークの分野では、コンピューター間でリソースを共有するより効率的な方法を提供するために、Modbus スレーブ/マスターの原則が使用されます。
• マスター/スレーブ原理のもう 1 つの用途は、データ ストレージの分野です。 たとえば、 RAID アレイは、マスター/スレーブの原則を使用するストレージ システムです。 RAID アレイでは、複数のハード ドライブがリンクされているため、1 つの大きなストレージ デバイスとして機能します。 マスター デバイスは、他のデバイス間の通信を管理し、すべてのデータが正しく保存されていることを確認します。 他のデバイスは Modbus スレーブとして機能し、追加のストレージ容量を提供します。
• 最後に、マスター/スレーブの原則は、複数の Web サイトをホストするために複数のコンピューターが使用されるWeb ホスティングなどの分野でも使用されます。 この場合、マスター デバイスは、他のコンピューター間の通信を管理し、すべての Web サイトが正しく実行されていることを確認します。 他のコンピュータは Modbus スレーブとして機能し、マスター デバイスが必要とする追加のリソースを提供します。

マスタースレーブ原理の特徴

マスタースレーブ原理の主な特徴は次のとおりです。

• 一度に 1 つのマスターのみがネットワークに接続されます: マスター/スレーブの原則では、一度に 1 つの Modbus TCP マスターのみがネットワークに接続されます。 マスター デバイスは、すべてのスレーブ デバイスを制御します。 すべてのデータ トラフィックはマスターを介してルーティングされるため、スレーブ デバイスとマスター間の通信が効率的になります。
• マスターは通信を開始し、スレーブに要求を送信できます。マスター デバイスは、コマンド、データ、クエリなどの要求をスレーブに送信できます。 スレーブは、マスターから送信された要求に応答します。 マスターは、スレーブとマスター間の通信を完全に制御します。
• マスターは、特定のアドレスを使用して各スレーブを個別にアドレス指定するか、アドレス 0 を使用してすべてのスレーブを同時にアドレス指定できます。マスターは、特定のアドレスを使用して特定のスレーブ デバイスと通信できます。 あるいは、マスターはアドレス 0 を使用して、すべてのスレーブ デバイスと同時に通信することができます。 これにより、マスターは複数の Modbus スレーブを同時に制御できます。
• スレーブはマスターにのみ応答を送信できます: スレーブは、マスターによって開始された要求にのみ応答を送信できます。 スレーブは、マスターまたは他のスレーブとの通信を開始できません。 これにより、マスターとスレーブ間の通信を安全かつ効率的に保つことができます。
• Modbus スレーブは、マスターまたは他のスレーブとの通信を開始できません: スレーブは、マスターまたは他のスレーブとの通信を開始できません。 これにより、スレーブとマスター間の通信が安全に保たれ、不正な通信が行われないことが保証されます。

Modbus TCP スレーブ通信について

Modbus TCP スレーブ通信は、TCP/IP ネットワークを介したマスター デバイスとスレーブ デバイス間の通信方法です。 これは、産業オートメーションで広く使用されている通信プロトコルの 1 つです。 これは、ネットワーク上でデバイスをリンクするために使用される、シンプルでオープンな、広く使用されている通信プロトコルです。

これは Modbus スレーブ/マスターの原則に基づいており、マスターが通信を開始し、スレーブがマスターの要求に応答します。 マスタ デバイスは、PLC (プログラマブル ロジック コントローラ) などのコントローラ、またはコンピュータです。 スレーブ デバイスは、RTU (リモート ターミナル ユニット)、センサー、アクチュエータなど、ネットワークに接続されている任意のデバイスです。

Modbus TCP スレーブ通信では、マスター デバイスがスレーブ デバイスにリクエストを送信します。 スレーブ デバイスは要求に応じて必要なデータを返します。 このデータは、レジスタまたはコイル値の形式にすることができます。 その後、データはマスター デバイスに送り返され、マスター デバイスはデータを処理して適切なアクションを実行します。

このプロトコルは、単純なデータ取得から複雑な制御システムまで、さまざまなアプリケーションで使用されています。 これは信頼性の高いプロトコルであり、実装が簡単です。 また、最小限のハードウェアとソフトウェアで動作するため、非常に費用対効果が高くなります。

このプロトコルの利点の 1 つは、複数のデバイスを一緒にネットワーク化できることです。これにより、より高度な制御と柔軟性が可能になります。 これにより、ユーザーはセンサー、アクチュエーター、コントローラーなどの複数のデバイスを単一のマスターデバイスから制御できます。 これにより、複数のコントローラーやデータ取得デバイスが不要になるため、コストが削減され、システム全体が簡素化されます。

Modbus TCP スレーブ通信のもう 1 つの利点は、その柔軟性です。 オープンプロトコルであるため、さまざまなアプリケーションやさまざまなタイプのデバイスに適応できます。 これによりスケーラビリティが向上し、必要に応じてより多くのデバイスをネットワークに追加できます。

また、安全なプロトコルでもあります。 認証と暗号化を使用するため、他のプロトコルよりも安全です。 これにより、マスター デバイスとスレーブ デバイス間の安全な接続が可能になり、転送中のデータが損なわれないことが保証されます。

よくある質問 (FAQ)

Q1. Modbus は TCP または UDP ですか?

答え。 Modbus は TCP プロトコルです。 Modbus は、プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) で使用するために 1979 年に Modicon によって開発されたシリアル通信プロトコルです。 これは事実上の標準であり、真にオープンで、産業製造環境で最も広く使用されているネットワーク プロトコルです。

Q2. Modbus TCP は TCP IP と同じですか?

答え。 いいえ、Modbus TCP は TCP/IP と同じではありません。 Modbus TCP は TCP/IP の上に構築された高レベルのプロトコルであり、TCP/IP は低レベルのプロトコルです。 Modbus TCP は Modbus プロトコルを使用するデバイス間の通信を促進するために使用され、TCP/IP はすべてのタイプのデバイス間の通信を促進するために使用されます。

Q3. Modbus とはどのような種類のプロトコルですか?

答え。 Modbus はシリアル通信プロトコルです。 これはオープンなプロトコルです。つまり、仕様は自由に入手でき、誰でも実装できます。 Modbus は、マスター/スレーブまたはクライアント/サーバー アーキテクチャを必要とするアプリケーションに適しています。 Modbus は要求/応答プロトコルであり、マスター/スレーブ アーキテクチャを使用します。

Q4. Modbus TCP と Ethernet とは何ですか?

答え。 Modbus TCP は、イーサネット ネットワーク上の Modbus デバイス間の通信を確立するために使用される通信プロトコルです。 これは従来の Modbus プロトコルに基づいており、産業オートメーション アプリケーションに使用されます。

イーサネット IP は、イーサネット上の Common Industrial Protocol (CIP) に基づくネットワーク プロトコルです。 制御システムに産業グレードのイーサネットベースのネットワークを提供するように設計されています。 ネットワーク化されたデバイス間の制御、構成、およびデータ交換に使用されます。

Q5. Modbus TCP はどこで使用されますか?

答え。 Modbus TCP は、ビルディング オートメーション、製造、電力と水の管理、輸送など、さまざまな業界で使用されています。 デバイスとマシンを接続して、それらの間の通信とデータ交換を可能にするために使用されます。

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全体として、 Modbus スレーブ/マスター通信は、産業オートメーションで使用される、信頼性が高く、費用対効果が高く、安全な通信プロトコルです。 実装が簡単で、複数のデバイスのネットワーキングが可能であるため、高度な制御と柔軟性を必要とするアプリケーションに最適です。 また、安全なプロトコルであるため、データ セキュリティを必要とするアプリケーションに最適です。