Modbusとは？初心者にもわかりやすく解説【TCP・RTU・RS485の違いも図解】

Modbus（モドバス）は、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）などFA（ファクトリーオートメーション）機器間の通信プロトコルとして長年使われてきた標準規格です。1979年にModicon社（現：Schneider Electricグループ）が開発し、仕様が公開されているシンプルかつ信頼性の高いプロトコルです。

この記事では「Modbusとは何か？」「RTUやTCPの違い」「どんな現場で使われるのか」など、初心者にもわかりやすくまとめ、入門から実践までおさえるべき基礎知識を体系的に解説します。

Modbus通信プロトコルの概要

まずはじめに、Modbusの通信方式、メッセージ構造、運用上の特徴について説明します。
通信のしくみを理解することで、後述の「TCPとRTUの違い」も自然にイメージできるようになります。

Modbusプロトコルの基本

Modbusプロトコルは、マスタ／スレーブ方式（「シングルマスタ／マルチスレーブ」）を採用しています。マスタ/スレーブ方式とは、通信する機器間で以下のように役割を定め、通信を行うことを言います。

マスタ：操作指示（クエリー）を出す側
スレーブ：指示に応える側（複数台OK）

やりとりは必ずマスタが「クエリー（要求）」を送り、スレーブが応答する形で進みます。スレーブから通信を始めたり、情報を一方的に送ることはありません。

通信媒体（物理層）は規定されていない

ModbusはOSI参照モデルでいうアプリケーション層のみの規格です。
つまり、「どんなケーブルや物理方式の上でも動く」――これがModbusの大きな特徴。“プロトコルのみ”共通であり、

シリアル通信（RS-232／RS-485）
イーサネット通信（Ethernet）
など、さまざまな配線・ハード環境に載せてやりとりできます。

メッセージの構造

Modbus通信におけるメッセージ構造について、主なフレームは以下の構成です（※伝送モードごとに若干の差異あり）。

項目	役割
アドレス	どのスレーブへの伝送かを指定
ファンクションコード	読み取り／書き込みなどの命令内容
データ	実際に送る情報本体（バイト列）
エラーチェック	CRC等で通信エラーを検出

伝送モード（ASCII、RTU）や物理方式で細かな仕様の違いがあります。

メリット・注意点

仕様が公開＆シンプル→導入しやすい、カスタマイズしやすい
多くのPLC・計装機器がサポート（FA制御現場で定番）
物理層が多様なため、接続検証は必須
　→「規格団体・認証機関が存在しない」点も特徴です（接続互換は現場で要実機検証）

詳しいModbusのフォーマットやプロトコル詳細はこちら→Modbus公式仕様書　

Modbusの主な種類（TCP・RTU・RS485）の違い

この章では、初心者が混乱しやすい「RTU／TCP／RS485／ASCII…どれが何？」を体系的にまとめて解説します。

定番の3方式「TCP」「RTU」「ASCII」の違い

方式	物理層	特徴
Modbus RTU	RS-485/RS-232	バイナリ転送。産業現場で最多。効率的で高速。CRCチェック方式。
Modbus ASCII	RS-485/RS-232	文字列（ASCII）で転送。人が読みやすいが効率は下がる/LRCチェック方式。
Modbus TCP	Ethernet（LAN）	イーサネット（TCP/IP）で使う。PC/PLC/制御系で主流。ルータ等にも対応。

1. Modbus RTU

シリアル通信（RS-485が主）でバイナリデータ直接転送
伝送効率が高く信頼性も高い（主流）
機器同士の配線距離：数百メートルまで
CRC（循環冗長検査）でエラー検出
ネットワーク1本に最大32台まで（マルチドロップ方式）

2. Modbus ASCII

シリアルだが全てのデータを“ASCIIコード”として転送
読みやすさあり、診断・デバッグ向き
LRC（縦方向冗長検査）でエラー検出
遅く伝送効率は低い：現在は業務用途で少数派

3. Modbus TCP

Ethernet上（TCP/IPパケット）で通信
配線・端末自由度が高い。IT系との親和性抜群
リアルタイムの速度やレイテンシはシリアルよりやや劣るが、拡張性・PC連携性で現在主流
ルータやスイッチでセグメント分割も容易

【余談】RS-485とは？

RS-232Cよりノイズ耐性に優れ、複数台（最大32台）がバス接続可
Modbus RTU/ASCII通信の配線物理層として標準

図解：主な接続方式イメージ

[Modbus RTU/ASCII]
マスタ ⇔ RS-485バス ⇔ スレーブ1,スレーブ2...

[Modbus TCP]
PC/PLC/制御機器 ⇔ イーサネットネットワーク ⇔ サーバや他装置

よく使われる場面・導入メリット

Modbusの導入用途や現場メリット、利用事例を紹介します。
多種多様な機器・システムを手軽につなぐ“共通言語”として世界中で利用されています。

主な用途例

産業用制御装置（PLC、DCS）間の接続
インバーター、センサー、温調器などフィールドデバイスの監視・制御
HMI（ヒューマンマシンインターフェース）との連携
エネルギー管理や遠隔監視システム（SCADAなど）

代表的なメリット

多機種・多メーカー混在環境にも適合
　→仕様公開・機器の選択肢が豊富
工場・設備のリニューアルでも再構築や移行が容易
物理配線が柔軟に選べる（シリアルもEthernetもOK）
ソフト無料＆開発コスト削減（ライセンス費不要）

注意点

規格団体による接続認定・公式テスト等が無いため、必ず現場での実証確認【接続テスト】が必要
組み合わせによって独自拡張など若干の非互換がある場合も
推奨“共通設定”（ボーレート・パリティビットetc）を事前に確認

よくある質問と用語集

読者の疑問にストレートに答えるQ＆Aセクションです。
また、専門用語も図と合わせて整理しています。

Q1: Modbusのマスタ・スレーブは何ですか？

マスタ：通信の主導権を持ち、コマンド（クエリー）を発行する装置（PCやPLCが該当）
スレーブ：マスタの命令を受け、データ計測・出力・記録を返す側（各種機器やデバイス）

Q2: Modbus RTUとTCPはどうやって選ぶの？

古典的な装置同士や工場内小規模ネットワーク→RTU・RS-485（ノイズに強い/配線安価）
ITシステムや大規模ネットワークに連携、外部接続やPC管理→TCP・Ethernet（拡張性・メンテ容易）

用語集

用語	意味
RTU	Remote Terminal Unit（バイナリ通信方式）
ASCII	文字列通信方式（診断向き・非主流）
TCP/IP	インターネット標準の通信プロトコル
RS-485	シリアル通信規格（複数台・長距離可）
CRC/LRC	データエラー検出用のチェック方式