どのタイプのModbusスプリッターが必要ですか?

Modbusスプリッターには3つの形態があり、それぞれ異なる用途に対応するよう設計されています。適切なものを選べるよう、3つの選択肢すべてを確認します。場合によっては物理的なModbus RS485スプリッターだけで十分なこともありますが、別のシナリオではソフトウェアソリューションの方が理にかなっています。

以下の3種類のModbusデータスプリッターが一般的に利用可能です。

• パッシブスプリッターは、RS485ケーブルを分岐させて、近距離にある複数のデバイスが信号を使用できるようにする物理デバイスです。
• アクティブスプリッターは、電源供給されるデバイスで、より大規模なネットワークで電気的ノイズを最小限に抑えるために、Modbus信号を絶縁して再生成します。
• ソフトウェアスプリッターは、複数のアプリケーションが同時にModbusポートを共有できるようにします。2つの物理的なModbusマスターが同じRS485バスを共有することはサポートしていません。

物理Modbusスプリッター

物理的なModbusスプリッターは、パッシブまたはアクティブのいずれかです。各タイプは異なる目的に役立ちます。

ハブやY字アダプターなどのパッシブスプリッター

パッシブスプリッタは、単一のRS485フィードを複数のラインに分岐する無給電のデバイスで、対象デバイス同士が近接している小規模な実装で一般的に使用されます。アクティブ部品を追加せず、有効なケーブル予算も延長しません。統合されたネットワークは、依然としてRS485規格の制限である約1200 mおよび32台のデバイスの範囲に従います。これらの特長により、パッシブスプリッタはハードドライブキャビネットのようなコンパクトな設置に適した選択肢となります。長い分岐スタブがある場合や、終端条件が異なる複数メーカーの機器を混在させる場合には適していません。

電源注入が必要な場合、パッシブスプリッタは動作しません。信号を分配するだけで、増幅はしないためです。単純なRJ45ベースのパッシブハブは約$50で入手できます。より本格的なパッシブModbusスプリッタとしては、Schneider Electric LU9GC3 splitter block のような製品があり、価格は約$400で、単一のPLCに最大8台のデバイスを接続できます。

パッシブスプリッタを購入する際は、いくつかの要素を確認する必要があります。

• 必要なポート/分岐数(通常は3~10をサポートします)
• 使用されているコネクタの種類(ねじ端子、RJ45、または既存の配線に統合できるDINレール端子台など)
• 各分岐の末端に終端抵抗を追加する必要があるか、それともデバイスに内蔵されているか。

RS485リピーターやアイソレータなどのアクティブスプリッタ

アクティブスプリッタは、信号を再生して絶縁を付加する電源駆動のデバイスです。通常、長距離のケーブル配線や、大規模でノイズの多いネットワークで使用されます。アクティブスプリッタはModbus信号を単に分配するだけではありません。信号を再生することで、各分岐が終端処理および接続可能デバイス数の制限を持つ独立したRD485セグメントになります。これらの機能により、パッシブスプリッタよりも長いケーブルでより多くのデバイスに接続して運用できます。 

アクティブModbusスプリッタで利用できる信号絶縁は、スレーブデバイスの電気的な地絡故障によるグラウンドループ損傷からマスタデバイスを保護するのに役立ちます。アクティブスプリッタは独自の電源を使用し、パッシブスプリッタではデバイス数や必要距離に対応できない場合に通常導入されます。RPT-485_422-4 のような、絶縁対応の一般的なリピータ/コンバータは、2.5kVの絶縁でバスを最大1.2km延長でき、価格は約120ドルです。追加のプロトコル変換や、より高い絶縁電圧が必要な場合はコストが増加します。 

アクティブModbus RS485スプリッタを購入する際は、以下の要素を確認してください。

• ほとんどのアクティブスプリッタは外部の 9~30VDC 電源が必要です。
• 一般的な絶縁電圧は2.5kVですが、より過酷な電気環境では3~4.5kVを選択することもできます。
• デバイスがデータ形式とボーレートを自動検出するか、他のデバイスと統合するために設定が必要かどうか。

ソフトウェアModbusスプリッター

Windows はシリアルポートへのアクセスを一度に 1 つのアプリケーションに制限しています。ソフトウェアスプリッターはこの制限を克服し、複数のプログラムが同じポートから同時に Modbus データを読み取れるようにします。次に、機能豊富なソフトウェア Modbus スプリッターである Virtual Serial Port Driver PRO を詳しく見ていきます。

仮想COMポート分割

専用ソリューション – RS485 Splitter – を使用すると、仮想RS485ポートを作成し、すべてのポートが同時に同じデータを受信するようにModbusデータを分割できます。つまり、COM1に入ってくるデータを、たとえば仮想COM2、COM3、COM4などに複製できるということです。COM1の仮想コピーに接続された複数のアプリが、実際には実シリアルポートへの共有アクセスを取得します。

Virtual Serial Port Driver PROでは、RS485、RS232、RS422デバイスで使用されるシリアルポートを分割および結合し、あるポートから別のポートへデータをリダイレクトし、複雑なポートバンドルを作成できます。

このModbusデータスプリッターソフトウェアを使用すると、必要な数だけ仮想COMインターフェースを作成できます。特に重要なのは、それらすべてが元のハードウェアポートのパラメータと構成を完全にエミュレートすることです。

注記: VSPD PRO は複数のポートを 1 つに結合したり、多対多のポートバンドルを構築したり、実ポート間を自動切り替えしたりすることもできます。詳細は Modbus ソフトウェアガイド をご覧ください。

ステップバイステップガイド

1つの物理RS485ポートを複数の仮想ポートに分割するには、次の簡単な手順に従ってください:

1. ダウンロード Virtual Serial Port Driver PROをダウンロードして、お使いのマシンにインストールしてください。

2. アプリを起動します。Split」タブを開き、Split real port」を選択します。

バンドルツリー

3. 複製する必要がある実際のポートを選択し、プラス」ボタンをクリックして、分割された実際のポートと通信する)仮想ポートを追加します。必要な数だけ仮想ポートを作成して追加できます。

4. バンドルでメインとして設定する仮想ポートを選択し、メインに設定」をクリックします。

5. 最後に、作成」ボタンをクリックすると、COMポートバンドルが自動的にバンドルツリーに表示されます。

以上です!これで、実際のシリアルポートに入ってくるModbusデータが、すべての仮想ポートおよびそれらに接続されたアプリケーションへ送信されます。

また、シリアルデータの分割に代わる方法として、このソリューションを使えば、1つの実ポートを複数のアプリケーションで共有し、それぞれに対してアクセス権(Read」Write」Control」を設定できます。

ご使用目的に合った適切なModbusスプリッターの選び方

この簡単なガイドを使用して、必要なModbusスプリッターの種類を判断してください。

• 1台のPC上で複数のアプリケーションが同じModbusポートへのアクセスを必要とする場合は、ソフトウェアスプリッターを選択してください。
• 短い分岐で近くのデバイスにModbus信号を届けたい場合は、パッシブスプリッターを選択してください。
• より多くのデバイス、長距離のケーブル配線をサポートし、ノイズ低減のための電気的絶縁を提供するには、アクティブスプリッターを使用してください。

一般的なModbusスプリッターのユースケース

当社は、以下の一般的なユースケースに対して適切なタイプのModbusスプリッターを提供します。

• 1台のPLCを監視する2つのSCADAシステムにはソフトウェアスプリッターが必要です。
• 同じポートへのアクセスが必要なPLC、SCADA、ヒストリアンにはソフトウェアスプリッターが必要です。
• 同一キャビネット内の複数デバイスでModbus信号を共有するには、パッシブスプリッターを使用します。
• 広範囲にデバイスが分散する大規模な生産ラインをサポートするには、アクティブModbusスプリッターが必要です。

ソフトウェア vs. ハードウェア

この表は、3種類のModbusスプリッターの違いを要約しています。

  パッシブスプリッター  アクティブ(RS485)スプリッター  ソフトウェアスプリッター(VSPD)
使用例  1本のケーブルを複数のデバイスに分岐する  大規模なバスおよび複数のデバイスにわたって信号を延長または絶縁する  1台のPC上で動作する複数のアプリが同じCOMポートを読み取れるようにする 
電源  いいえ  はい 該当なし(ソフトウェア)
一般的な費用  約$20~$100  約$100~$400以上  ライセンス制、$199.95から 
スプリッターの設置場所  RS485配線上  RS485配線上  Windowsマシン上 
制限  ソフトウェアのポート競合は解決しない  ソフトウェアのポート競合は解決しない  物理バス/マスターの競合は解決できない 

結論

3種類のModbusスプリッタは、3つのユースケースに対応するよう設計されています。誤った種類のスプリッタを使用しても、許容できる結果は得られません。近くのデバイスへ短い分岐で到達する必要がある場合、パッシブスプリッタが適切な選択です。絶縁が必要な場合や、長くノイズの多いバスをサポートする場合は、アクティブ物理スプリッタを選択してください。

配線が問題ではなく、複数のWindowsアプリケーションで同じCOMポートを同時に開く必要がある場合は、ソフトウェアスプリッタが必要です。Virtual Serial Port Driver PROは、数回のクリックで問題を解決するシンプルなソリューションです。物理ポートからのデータを、アプリケーションが必要とする数だけ仮想ポートへ正確に複製できます。

よくある質問

はい。同じコンピュータ上で複数のアプリケーションがマシンのCOMポートにアクセスする必要がある場合に、それをサポートするためにデータを分割したいのであれば可能です。VSPD PROのような仮想ポートドライバは物理配線には影響せず、受信データを複数の仮想ポートに複製するだけです。

いいえ、基本的には同じものです。Modbus RTUはRS485の物理層上で動作するプロトコルだからです。Modbus RTUスプリッター」と「Modbus RS485スプリッター」という用語は、どちらもRS485シリアルラインを分岐するため、しばしば同じ意味で使われます。

可能ですが、マルチマスターの調停のために設計された専用ハードウェアが必要です。この種類の構成でもタイムアウトが発生する可能性があります。パッシブスプリッターでは、2つのマスター間のバス競合を管理するには不十分です。