MINATAと学ぶオートメーション #43：モドバスRTU — 機器をつなぐ前に、RS-485の回線を正しく読む

モドバスRTU：機器をつなぐ前に、RS-485の回線を正しく読む

モドバスRTUは、PLCがインバータ、電力量計、賢いセンサーとRS-485で話すための、単純で広く使われている規約である。単純だからこそ、物理の層が飛ばされやすい。そして「回線ぜんぶが死んでいる」と報告される不具合の多くは、通信速度、局番、A/Bの極性、終端から来る。プログラムの理屈からではない。

全体像：一つのマスタと複数のスレーブ

モドバスRTUの回線では、一台が マスタ として問い、スレーブ が局番に応じて答える。スレーブの局番は1から247までで、重なってはいけない。マスタは局番、ファンクションコード、データ、CRCからなる要求を送り、その局番のスレーブだけが返す。古典的な構成では、自分から話しはじめる機器が二台あることはない。

合っていなければならない四つの設定

回線上のすべての機器が、通信速度、データ長、パリティ、ストップビット を同じにしていなければならない。あるインバータだけが9600-8-E-1で、PLCが19200-8-N-1なら、その機器は黙ったままになる。プログラムに触れる前に、この四つを確かめる。

モドバスのデータ領域

モドバスはデータを四つの領域に分ける。正しい数を得る前提は、正しい領域を読むことである。

領域	型	読み出しのコード	使いどころ
コイル	読み書きできるビット	01	入切の指令
入力ビット	読み出し専用のビット	02	入力の状態
入力レジスタ	読み出し専用のワード	04	測った値
保持レジスタ	読み書きできるワード	03	パラメータ、設定値

レジスタの対応表は、型式とファームウェアが一致する取扱説明書から取る。同じメーカーでも系列が違えば番地の付け方が違うことがある。資料によって番号が一つずれる書き方にも注意する。40001番のレジスタが番地0を指すことは珍しくない。

RS-485の層：極性、終端、バイアス

A/Bの極性： この二本を入れ替えてしまうのが、いちばん多い不具合である。疑わしければ入れ替えて試す。
数珠つなぎ： 機器から機器へ順につなぐ。長い枝分かれをつくらない。
120Ωの終端抵抗： 距離が長いとき、速度が高いときは回線の両端に入れ、反射を抑える。
バイアス抵抗： 誰も話していないときに回線の電位を決め、雑音をデータと読み違えないようにする。
シールド付きの対より線を使い、信号の基準電位は機器の資料どおりにつなぐ。

参考になる現場の一場面

PLCがインバータの状態と電流をモドバスRTUで読んでいる。HMIには 通信の無応答 と ドライブの異常 を別々に出す。返事が来なくなったのなら、確かめるのは配線と局番である。ドライブが異常を出したのなら、見るのはモーターと負荷である。この二つを一つのランプにまとめてはいけない。

通信速度、局番、レジスタの対応表、回線の構成は、最終的には機器の取扱説明書と機械の資料に従う。

よくある間違い

通信速度、パリティ、局番、極性を確かめる前にプログラムを直しはじめる。
同じ回線に同じ局番の機器が二台ある。
長い配線で終端とバイアスを忘れ、読めたり読めなかったりを追いかける。
領域を取り違える。入力レジスタと保持レジスタの読み違い。
通信の異常と機器の異常を、一つの警報にまとめる。

モドバスRTUのチェックリスト

[ ] 通信速度、データ長、パリティ、ストップビットが回線全体で同じ。
[ ] スレーブの局番が重複せず、資料に記録されている。
[ ] レジスタの対応表が型式とファームウェアに合い、番号のずれも処理した。
[ ] 極性が正しく、必要なところに終端とバイアスがある。
[ ] 無応答と再送が制御されており、通信と機器の警報が分かれている。

機器をつなぐ前に回線を理解しておくと、目に見えない不具合を追う時間を何時間も節約できる。次の #44 では、同じ規約をイーサネットへ広げたモドバスTCPを扱う。

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