Modbus RTUとModbus TCP/IPの比較

Modbus RTUとModbus TCP/IPの本質は同じModbusプロトコルに基づいており、どちらもModbusレジスタアドレスを使用してデータを交換しますが、それぞれにはいくつかの違いがあります。今日は、これらの違いを以下の観点から説明します。

1.概念

Modbusは、RTU、ASCII、およびTCP/IPでプロトコルデータを相互に伝送するために使用される標準的な産業用制御データ交換プロトコルです。RTU（Remote Terminal Unit）は、RS-485などのシリアル通信を通じてバイナリ形式でデータを直接送信し、高効率かつ低オーバーヘッドを提供します。ASCIIモードは、各バイトのデータを2つのASCII文字に変換し、人間に読みやすくしますが、その分効率が低下します。一方、Modbus TCPは、ModbusプロトコルデータをTCPパケットに埋め込み、TCP/IPネットワークを通じて送信します。

2. Communication Modes

Ethernetと対応する通信モードはModbus TCPです。非同期シリアル通信は、RS-232、RS-422、RS-485、有線、光ファイバー、無線などのメディアを利用することができ、Modbus RTUまたはModbus ASCIIに対応します。Modiconの専用システムで使用される高速トークンパッシングネットワークは、Modbus PLUSに対応します。

3.プロトコルのカプセル化

Modbus RTUプロトコルと比較して、Modbus TCPプロトコルにはRTUプロトコルの前にMBAP（Modbus Application Protocol）ヘッダーが追加されています。TCPは信頼性のある接続サービスに基づいているため、RTUでエラーチェックのために使用されるCRCチェックコードは必要ありません。したがって、Modbus TCPにはCRCチェックコードが含まれていません。

この違いを表現する一般的な方法は、Modbus TCPは実質的にModbus RTUプロトコルにMBAPヘッダーが追加され、末尾の2バイトのCRCチェックコードが削除されたものだと言われています。

4.通信での役割

Modbus RTUプロトコルは、RS-232やRS-485などのシリアル通信チャネルを介して、コントローラー間やコントローラーと他のデバイス間の通信を促進します。これは、信頼性が高く効率的な通信が要求される短距離から中距離の産業環境で広く使用されています。

一方、Modbus TCPプロトコルは、Ethernetネットワークを介して通信に使用されます。ModbusプロトコルデータをTCP/IPパケットにカプセル化し、ローカルエリアネットワーク（LAN）や広域ネットワーク（WAN）を介してデバイス間で通信します。Modbus TCPは、TCP/IPスタックの信頼性のある伝送機能を活用し、アプリケーション層で動作します。

5.伝送

Modbus RTUプロトコルの適用範囲は、短距離と低速な伝送速度に制限されます。通常、Modbus RTUは数百メートルを超える通信距離と、高速な伝送速度を必要としない環境で使用され、典型的なボーレートは9600から115200 bpsです。これらの制限にもかかわらず、Modbus RTUはそのシンプルさ、信頼性、コスト効率の良さから産業制御システムで依然として広く使用されています。

これに対し、Modbus TCPプロトコルは、長距離と高速伝送が可能なため、広く使用されています。EthernetとTCP/IPプロトコルを活用して、Modbus TCPははるかに長い距離でデータを伝送することができ、ルーターやスイッチを使用すれば、ほぼ無制限の距離でデータを送信できます。また、伝送速度も非常に高速で、通常は数百メガビット毎秒（Mbps）に達します。これらの利点により、Modbus TCPは高帯域幅と広範囲な通信ネットワークを必要とするアプリケーションに適しています。

6.適用例

Modbus RTUプロトコルは主に電気自動化やプロセス制御で使用され、通常はRS-232やRS-485通信インターフェースを採用しています。これらのインターフェースは産業環境で広く使用され、信頼性の高い短距離通信を提供します。

一方、Modbus TCPプロトコルは主にインターネットやイントラネットで使用されます。EthernetとTCP/IPネットワークを利用して、ローカルエリアネットワーク（LAN）や広域ネットワーク（WAN）を介してデバイス間で通信を行い、高帯域幅と長距離通信を必要とするアプリケーションに適しています。