Modbusとは…？
Modbusは、産業用機器間の通信プロトコルとして1979年にModicon（現在のSchneider Electric）によって開発されました。
そのシンプルさ、オープンな仕様、そして機器間のデータ交換のための信頼性の高さから、今日でも広く使われています。
このプロトコルは、産業オートメーションの世界での標準となっており、多種多様な機器との互換性を持ちます。
Modbusの基本
Modbusプロトコルは、主にマスター/スレイブ方式で運用されます。
マスター（通常は制御システムやPCなど）が1台あり、一つまたは複数のスレイブ（センサー、アクチュエータ、その他のフィールドデバイス）に命令を送信し、スレイブはそれに応答します。
このプロトコルには、主に二つのバリエーションがあります：Modbus RTUとModbus TCP/IPです。
- Modbus RTUは、シリアル通信（例：RS-232、RS-485）を使用し、データはバイナリ形式で伝送されます。
- Modbus TCP/IPは、イーサネットネットワークを介してデータを伝送するためのプロトコルで、インターネットプロトコル（IP）を使用してデータをパケットに包んで送信します。
Modbusメッセージ構造
Modbusプロトコルでは、データ交換の基本単位を「メッセージ」と呼びます。
このメッセージは、アドレス、機能コード、データ、およびエラーチェックの情報を含んでいます。
アドレス：スレイブデバイスを特定するための識別子です。Modbus RTUでは1～247の範囲で指定されます。
機能コード：実行する操作の種類を示します。例えば、読み出し要求、書き込み要求などがあります。
データ：機能コードに基づいた追加情報です。読み出し要求の場合は、レジスタのアドレス範囲などが含まれます。
エラーチェック：通信エラーを検出するための情報です。Modbus RTUではCRC（巡回冗長検査）、Modbus TCP/IPではチェックサムが用いられます。
レジスタの種類
Modbusプロトコルでは、主に四種類のレジスタが使用されます。
コイル（書き込み可能な出力）：デジタル出力を制御するためのレジスタです。
ディスクリート入力：デジタル入力の状態を読み取るためのレジスタです。
入力レジスタ：アナログ入力の値を読み取るためのレジスタです。
ホールディングレジスタ：データを一時的に保持するためのレジスタで、アナログ出力の制御や設定値の保存などに利用されます。
Modbusの通信モード
Modbusプロトコルは、データ伝送のための異なるモードをサポートしています。
ASCIIモード：データをASCII文字列として伝送します。LRC 水平冗長検査によりエラーチェックを使用し、通信速度は遅いですが人間が読み取りやすい形式です。
RTUモード：データをバイナリ形式で伝送し、エラーチェックにCRCを使用します。高速通信に適しています。
Modbusの応答時間とタイムアウト
Modbus通信では、マスターがスレイブに要求を送信した後、応答を待つ時間が重要です。
スレイブが応答するまでの時間は、ネットワークの状態やスレイブデバイスの処理能力に依存します。
応答がない場合、マスターはタイムアウト後に再試行するか、エラー処理を行います。
なぜModbusなのか？
Modbusが広く採用されている理由は、そのシンプルさと効率性にあります。
ほとんどの産業用機器には複雑なデータ交換が必要ないため、Modbusは基本的な読み書き操作で十分な場合が多いです。
また、オープンスタンダードであるため、多くのハードウェアメーカーやソフトウェア開発者がModbusをサポートしており、様々な機器間での互換性を容易に実現できます。
Modbusの機能
Modbusプロトコルは、以下の基本的な機能をサポートしています。
- データ読み出し：マスターがスレイブデバイスのレジスタからデータを読み出します。
- データ書き込み：マスターがスレイブデバイスのレジスタにデータを書き込みます。
- 複数レジスタの読み書き：一度に複数のレジスタを操作することが可能です。
- 診断：通信ラインの状態やデバイスの状態を確認します。
ModbusとEdgeCrossデバイスの組み合わせについて
EdgeCrossのMODLINKデバイスは、機械から収集したデータをクラウドに送信するための鍵となります。
MODLINKがModbusプロトコルに対応していることで、産業用標準の通信方式を利用して機械とMODLINKデバイス間のデータ交換を行うことができます。
この互換性は、様々な種類の機器をシームレスに統合し、効率的なデータ収集と分析を実現する上で非常に重要です。
Modbusはその汎用性と信頼性で、産業オートメーションの分野において不可欠な存在となっています。
EdgeCrossのMODLINKと組み合わせることで、機械のスマート化をさらに推進し、リアルタイムでの遠隔監視や制御を可能にすることで、産業のDX（デジタルトランスフォーメーション）を加速させています。
Modbusプロトコルの活用は、産業界におけるデジタルトランスフォーメーションの一環として、機械や設備の運用を効率化し、最適化するための重要なステップです。
EdgeCrossのMODLINKデバイスと組み合わせることで、様々な機械からのデータ収集と分析が可能になり、生産性の向上、運用コストの削減、および予防保全の実施が容易になります。
Modbusの応用
Modbusプロトコルは、その柔軟性から多様な産業分野で応用されています。
以下はその具体例です。
- 製造業：製造ラインの機械からデータを収集し、生産効率の分析や機械の故障予測に利用されます。
- エネルギー管理：電力、水道、ガスなどの消費量をモニタリングし、エネルギーの使用効率を最適化します。
- ビル管理システム：照明、空調、セキュリティシステムなどの制御を行い、快適で効率的なビル環境を実現します。
- 水処理施設：水質センサーからのデータ収集や、ポンプやバルブの制御に使用され、水質の維持管理を効率化します。
EdgeCrossとのシナジー
MODLINKがModbusに対応していることで、これらの応用分野においてもEdgeCrossのソリューションを効果的に展開することができます。
例えば、製造ラインの効率化では、MODLINKを通じて機械から収集されたデータをリアルタイムで分析し、生産プロセスの最適化や迅速なトラブルシューティングを実現できます。
また、エネルギー管理やビル管理システムでは、消費エネルギーのモニタリングと分析を通じて、エネルギー使用の最適化やコスト削減を図ることができます。
まとめ
Modbusプロトコルは、産業オートメーションにおける通信の基盤として、そのシンプルさと堅牢性で広く採用されています。
EdgeCrossのMODLINKデバイスとの組み合わせは、この古典的な通信プロトコルを現代のクラウドベースの監視と分析技術と統合し、様々な産業分野における運用の効率化と最適化を実現します。
このような技術の融合は、今後も産業のデジタルトランスフォーメーションを加速させ、よりスマートで持続可能な生産性の向上を支援していくことでしょう。
