複数のPLCで同じModbus RTU計器群を共有するには、FCC-D2MまたはFCC-D4Mのバッファ付きハブでマスター要求を調整し、その後段に上流ポート1個と下流分岐8、16または24本を備えたRS-485ハブを接続します。第1段はどの要求を処理するかを決定し、第2段は現場配線を分岐させます。PLCは同時にアクセスを開始できますが、要求と応答は共有の下流通信路を1トランザクションずつ通過します。共有ネットワーク全体で、すべてのスレーブアドレスを一意にする必要があります。
複数のPLCで1組のシリアル計器を共有するには？
2つの役割を分離します。バッファ付きの調整装置が競合するマスター要求を管理し、下流ハブが現場配線を分岐させます。各PLCは調整装置の専用ポートを使用します。すべての計器が、共通のアドレス体系とシリアルトランザクション処理容量を共有します。この構成は共有読み取りアクセスに対応しますが、同時サンプリング、スループットの倍増、競合のない書き込みを保証するものではありません。
01 · 調整
各PLCをそれぞれ専用のマスター側ポートに接続します。応答が要求元のPLCに返ることを確認します。
02 · 分岐
上流インターフェースがRS-485の分岐ハブを使用し、すべての現場計器に共通の、重複のないアドレス体系を適用します。
03 · 時間配分
PLCのタイムアウトを設定する前に、ポーリング周期、オフライン機器の応答待ち時間、最大キュー待ち時間を測定します。
ポートの確認
2または4のPLCに対応する調整装置を選びます。下流ハブにRS-485の上流インターフェースがあることを確認します。
アドレスの確認
共有ネットワーク全体の各計器アドレスを重複なく記録し、応答の重複がないかテストします。
障害時の動作の確認
他のPLCが読み取りを継続している状態で、スレーブのオフライン、応答の遅延、分岐の障害をテストします。
選定・検証チェックリスト — 展開
| 確認項目 | 確認する内容 | 検証方法 |
|---|---|---|
| 調整 | マルチマスターモードと応答の帰属 | 別々のPLCポートから、時間的に重なる読み取り要求を送信します。 |
| 分岐 | 8 / 16 / 24分岐、上流RS-485 | 納入されたハブの仕様と端子定義を確認します。 |
| タイミング | キュー待ち、再試行、オフライン時の待機 | 代表的な負荷条件で最悪応答時間を記録します。 |
| データの意味 | レジスタマップとバイト順序 | 同じ計器について、各PLCでデコードした値を比較します。 |
| 制御 | 初期導入は読み取り専用 | 書き込みを有効にする前に、制御権限とインターロックを別途設計します。 |
概念的な仕組みを示すものであり、内部回路、タイミング測定結果、端子配線手順を示すものではありません。
1. 複数のPLCを直接並列接続すると問題が生じるのはなぜですか？
改修は、単純な要望から始まることがよくあります。生産用PLCが計器を読み取り、エネルギー管理用PLCも同じ測定値を必要とし、その後に監視用PLCが追加されるというものです。各計器にはRS-485インターフェースが1つしかありません。目的は、複数の独立した測定回路を設けずに、既存設備を共有することです。PLCはプログラマブルロジックコントローラです。Modbus RTUはシリアルの要求・応答プロトコルであり、RS-485はその信号を伝送する電気的インターフェースです。
従来のModbusシリアルネットワークでは、1台のマスターが要求を送信し、指定されたアドレスのスレーブが応答します。複数のマスターのA線とB線を単純に接続すると、2台のPLCが同時に送信したり、先の応答が届く前に別の要求を開始したりする可能性があります。ケーブル上に電気的な信号があるだけでは、完全なデータが正しい要求元に届いたことにはなりません。一般的なシングルマスター・マルチスレーブハブは配線を拡張するものであり、マルチマスターの調整機能を自動的に提供するものではありません。
2. 役割の異なる2段構成：先に調整し、その後で分岐
マスター側ポート2個と現場側ポート1個を備えたFCC-D2M、またはマスター側ポート4個と現場側ポート1個を備えたFCC-D4Mを、マルチマスターモードで使用します。2台または4台の各PLCを、それぞれ専用のマスター側インターフェースに接続します。調整装置の現場側インターフェースを、下流ハブのRS-485上流ポートに接続します。バッファ付き装置は、異なるPLCからの要求を調整して順番に転送し、各応答をその要求を開始したPLCに返します。ここで説明するソリューションについて、FCTELEはこのカスケード構成と応答ルーティングを確認しています。
調整装置のポート説明にある「スレーブ1台」という表現は、現場側インターフェースが1つであることを指します。システム全体に計器を1台しか接続できないという意味ではありません。このインターフェースの後段に置くシングルマスター・マルチスレーブハブが、現場配線を分岐させます。選択肢は、8分岐のFC-D8JM、16分岐のFC-041719-16、または24分岐のFC-041719-24です。このソリューションでは、いずれの場合も上流インターフェースがRS-485の仕様を使用します。下流の分岐ハブに追加のPLCマスターを直接接続しないでください。
公開されているFCC-D2M/D4Mの情報では、最大10Kバイトの通信バッファと、設定可能なインターフェースパラメータが規定されています。これは通信調整の説明を裏付けるものです。ただし、装置がすべてのレジスタを独立してポーリングし、保存済みの同じ過去値をすべてのPLCに高速配信することを示すものではありません。そのようなレジスタデータのキャッシュ機能には、別途明示的な仕様が必要です。
3. 例：4台のPLCで32台のModbus計器を読み取る
電力量計や温度調節器など、32台の計器を含む建物または作業場の仮想プロジェクトを考えます。4台のPLCをFCC-D4Mの4個のマスター側ポートに接続します。その現場側ポートをFC-D8JMの上流ポートに接続します。FC-D8JMの8本の分岐を8つの区域に配線し、各分岐に4台のスレーブをデイジーチェーン接続します。計器は合計32台です。各現場分岐では、引き続きRS-485のバス配線方式に従います。分岐の末端に、任意の長いスター状のスタブ配線を追加しないでください。
システム全体でアドレス1–32を割り当てます。分岐1には1–4、分岐2には5–8を使用し、以降も同様に割り当てます。各分岐でアドレス1から振り直さないでください。一般的な分岐ハブは、個別にルーティングされるアドレス空間を作りません。同じ要求が複数の分岐に届く可能性があるため、アドレスが重複すると複数の計器が同時に応答するおそれがあります。同じ現場機器群にアクセスできるよう、すべてのPLCを同じアドレスとレジスタマップに基づいてプログラムしてください。
PLCが2台の場合は、第1段をFCC-D2Mに置き換えます。配線上、より多くの分岐が必要な場合、48台のスレーブに対する構成例として、各分岐に計器3台の16分岐、または各分岐に2台の24分岐があります。これらは構成の選択肢を説明する例であり、現場で接続可能な台数を保証するものではありません。ポート数、電気的なノード負荷、Modbusのアドレス指定、ポーリング周期時間は、それぞれ異なる制限を課すため、併せて確認する必要があります。
6つの構成：読み取りシステム数と現場区域数で選択
6つのケースはいずれも、バッファ付き調整装置1台と分岐ハブ1台を使用する、仮想的な読み取り専用データ収集構成です。すべてのPLCがRS-485 Modbus RTUマスター動作に対応している必要があります。共有ネットワーク全体でスレーブアドレスを一意にする必要があります。図はトポロジーを示すものであり、端子ピン配置、導入済みの顧客設備、実測されたシステム容量を示すものではありません。
ケース1：PLC 2台 + 8分岐、スレーブ24台
FCC-D2M + FC-D8JM：8分岐 × 計器3台 = スレーブ24台、アドレス1–24。
2つの読み取りシステムが、少数の区域に配置された計器を共有します。各分岐にスレーブ3台を接続した8分岐で、アドレス1–24を使用します。既存のシリアル計器を維持しながら、階や盤ごとに整理できます。
アドレス1–3分岐2
アドレス4–6分岐3
アドレス7–9分岐4
アドレス10–12分岐5
アドレス13–15分岐6
アドレス16–18分岐7
アドレス19–21分岐8
アドレス22–24
ケース2：PLC 4台 + 8分岐、スレーブ32台
FCC-D4M + FC-D8JM：8分岐 × 計器4台 = スレーブ32台、アドレス1–32。
生産、エネルギー管理、監視の各システムが現場計器を共有します。各分岐にスレーブ4台を接続した8分岐で、アドレス1–32を使用します。読み取りシステムを追加する際も、共有の下流ポートにかかる負荷の確認が必要です。
アドレス1–4分岐2
アドレス5–8分岐3
アドレス9–12分岐4
アドレス13–16分岐5
アドレス17–20分岐6
アドレス21–24分岐7
アドレス25–28分岐8
アドレス29–32
ケース3：PLC 2台 + 16分岐、スレーブ48台
FCC-D2M + FC-041719-16：16分岐 × 計器3台 = スレーブ48台、アドレス1–48。
2つの読み取りシステムが、より多くの現場区域に分散した機器にアクセスします。各分岐にスレーブ3台を接続した16分岐は、4つのゾーンにまとめることができます。分岐を増やすと配線は簡素化されますが、それ自体でポーリングが高速になるわけではありません。
アドレス1–3分岐2
アドレス4–6分岐3
アドレス7–9分岐4
アドレス10–12分岐5
アドレス13–15分岐6
アドレス16–18分岐7
アドレス19–21分岐8
アドレス22–24分岐9
アドレス25–27分岐10
アドレス28–30分岐11
アドレス31–33分岐12
アドレス34–36分岐13
アドレス37–39分岐14
アドレス40–42分岐15
アドレス43–45分岐16
アドレス46–48
ケース4：PLC 4台 + 16分岐、スレーブ64台
FCC-D4M + FC-041719-16：16分岐 × 計器4台 = スレーブ64台、アドレス1–64。
複数の読み取りシステムが、より多くの計器を共有します。各分岐にスレーブ4台を接続した16分岐で、アドレス1–64を使用します。4台のPLCによる高頻度の繰り返し読み取りを許可する前に、レジスタブロックとポーリング間隔を整理してください。
アドレス1–4分岐2
アドレス5–8分岐3
アドレス9–12分岐4
アドレス13–16分岐5
アドレス17–20分岐6
アドレス21–24分岐7
アドレス25–28分岐8
アドレス29–32分岐9
アドレス33–36分岐10
アドレス37–40分岐11
アドレス41–44分岐12
アドレス45–48分岐13
アドレス49–52分岐14
アドレス53–56分岐15
アドレス57–60分岐16
アドレス61–64
ケース5：PLC 2台 + 24分岐、スレーブ48台
FCC-D2M + FC-041719-24：24分岐 × 計器2台 = スレーブ48台、アドレス1–48。
計器が多数の盤に分散し、各盤のノード数は比較的少ない構成です。各分岐にスレーブ2台を接続した24分岐で、アドレス1–48を使用します。16分岐・スレーブ48台の例との主な違いは、物理的な配置です。
アドレス1–2分岐2
アドレス3–4分岐3
アドレス5–6分岐4
アドレス7–8分岐5
アドレス9–10分岐6
アドレス11–12分岐7
アドレス13–14分岐8
アドレス15–16分岐9
アドレス17–18分岐10
アドレス19–20分岐11
アドレス21–22分岐12
アドレス23–24分岐13
アドレス25–26分岐14
アドレス27–28分岐15
アドレス29–30分岐16
アドレス31–32分岐17
アドレス33–34分岐18
アドレス35–36分岐19
アドレス37–38分岐20
アドレス39–40分岐21
アドレス41–42分岐22
アドレス43–44分岐23
アドレス45–46分岐24
アドレス47–48
ケース6：PLC 4台 + 24分岐、スレーブ72台
FCC-D4M + FC-041719-24：24分岐 × 計器3台 = スレーブ72台、アドレス1–72。
共有データ収集構成が複数の作業区域にまたがります。各分岐にスレーブ3台を接続した24分岐で、アドレス1–72を使用し、6つのゾーンとして記録できます。ノード数が増える場合は、特にオフライン機器のタイムアウト時間と全体のポーリング周期を測定する必要があります。
アドレス1–3分岐2
アドレス4–6分岐3
アドレス7–9分岐4
アドレス10–12分岐5
アドレス13–15分岐6
アドレス16–18分岐7
アドレス19–21分岐8
アドレス22–24分岐9
アドレス25–27分岐10
アドレス28–30分岐11
アドレス31–33分岐12
アドレス34–36分岐13
アドレス37–39分岐14
アドレス40–42分岐15
アドレス43–45分岐16
アドレス46–48分岐17
アドレス49–51分岐18
アドレス52–54分岐19
アドレス55–57分岐20
アドレス58–60分岐21
アドレス61–63分岐22
アドレス64–66分岐23
アドレス67–69分岐24
アドレス70–72
製品の役割と関連情報
| 型番 / 製品情報 | インターフェース | このソリューションでの役割 |
|---|---|---|
| FCC-D2M | マスター側ポート2個 + 現場側ポート1個 | 2台のPLCからの要求を調整 |
| FCC-D4M | マスター側ポート4個 + 現場側ポート1個 | 4台のPLCからの要求を調整 |
| FC-D8JM | RS-485上流ポート1個 + 8分岐 | 分岐の拡張、チャネルごとの短絡検出と切り離し |
| FC-041719-16 | RS-485上流ポート1個 + 16分岐 | 現場配線の分散。選択したフィルタリングモードの通信速度を確認 |
| FC-041719-24 | RS-485上流ポート1個 + 24分岐 | 配線分岐の追加。このモデルの保護仕様を確認 |
16チャネルおよび24チャネルの製品ページにある古い段落の一部には、「8チャネル」という記載が残っていたり、電源範囲に不整合があったりします。このソリューションは、それらの矛盾するパラメータを根拠としていません。実際のポート、電源要件、端子配線は、納入された仕様の製品に付属する仕様書で確認してください。
4. 改修工事と保守における実用的な利点
第1に、既存の計器インターフェースを引き続き使用できます。各PLCは、Modbus RTUを使用し、自身のシリアルポートを通じて読み取りを継続します。読み取りシステムを追加するだけで、すべての計器をEthernet機器に置き換えたり、別の測定回路を追加したりする必要が生じるわけではありません。新しいPLCは、合意した設定で空いているマスター側ポートを使用できます。2台または4台を超えるPLCへの対応には、新たな設計が必要です。単純に追加のマスターを配線へ並列接続しないでください。
第2に、配線と機器の役割分担が明確になります。第1段は複数のPLCからのアクセスを管理し、第2段は現場を作業場、階、盤ごとに分割します。保守担当者は分岐単位で障害を追跡できます。公開されているFC-D8JMの情報には、チャネルごとのA–B間短絡検出、障害チャネルの自動切り離し、個別に絶縁された電源、状態表示灯が明記されています。これらの機能により、障害調査の対象範囲を絞り込めます。16チャネルおよび24チャネルのモデルについては、8チャネルモデルのすべての検出機能を継承していると考えず、それぞれ個別に確認してください。
システムインテグレーターにとって、2段構成は段階的な試運転にも役立ちます。まずPLC1台とスレーブ1台で検証し、次に複数PLC間の調整を確認し、最後に現場分岐を1本ずつ追加します。後で計器を増設する場合も、アドレス一覧、分岐一覧、PLCプログラムの整合性を維持できます。これは、区別のない1本の長いバスにすべての機器を混在させるよりも管理しやすい方法です。
5. 同時アクセスでスループットが倍増するわけではない
バッファを用いた調整によりPLCは同時に要求を送信できますが、共有の下流ポートは引き続きシリアル通信路です。各トランザクションには、要求の送信、スレーブの処理、応答の送信、必要な通信間隔が依然として必要です。バッファは要求の時間的な重なりをある程度吸収できますが、これらの時間をなくすことはできません。バッファ容量にも限りがあります。過負荷が継続すると、キュー待ちやタイムアウトのリスクが高まる可能性があります。
例えば、4台のPLCがそれぞれ32台の各スレーブから1つのデータブロックを読み取る場合、1巡で128回のトランザクションが発生する可能性があります。時間見積もりの例としてのみ、1回の完全なトランザクションに平均40ミリ秒かかると仮定し、その他のオーバーヘッドを一時的に無視します。この時点で、累積時間はすでに約5.12秒です。これは、いずれのモデルについても実測結果ではありません。オフラインのスレーブの応答待ち、再試行、フレーム長の違い、PLCプログラムのタイミングにより、周期はさらに長くなる可能性があります。
データの重要度に応じてポーリング頻度を設定してください。同じ機器の連続するレジスタの読み取りはまとめ、すべてのPLCが同じデータを最高速度で連続して再読み取りすることは避けてください。PLCのタイムアウトは、実際のキュー待ち時間とスレーブの応答時間をカバーする必要があり、調整装置の待機および再試行動作と併せて試運転時に検証・調整する必要があります。読み取り時刻が異なると、PLCごとに異なる値を受信する場合があります。同期したスナップショットや高速な閉ループ制御には、それらの要件に合わせて設計されたデータ収集アーキテクチャが必要です。
6. 配線、設定、受け入れ試験
まず、各スレーブの一意のアドレス、シリアル通信形式、読み出しファンクションコード、開始レジスタ、ブロック長、バイト順序、必要な更新周期を記録した機器一覧表を作成します。2台のPLCが同じアドレスを読み出す場合でも、レジスタ定義を項目ごとに確認してください。通信が成功しても、デコードされた工学値が正しいとは限りません。
バッファ搭載機器のマニュアルに従ってマルチマスターモードを選択し、マスター側ポートとフィールド側ポートを特定してください。設定モードに入る際に設定ツールが使用する設定を、確認せずに運用時の設定へコピーしてはいけません。分岐ハブは、上流側がRS-485のバージョンを選択してください。共有フィールドセグメント全体とそのスレーブでは、ボーレート、パリティ、ストップビットを一致させる必要があります。16チャネルおよび24チャネル機種の公開情報では、デジタルフィルタ有効時の通信速度は最大38,400 bpsとされています。フィルタ無効時に利用できる、より高い通信速度だけを基準に設定しないでください。
付属の端子定義に照らしてA/Bおよび信号基準線の接続を確認し、適切なツイストペアケーブルを使用してください。電気的セグメントごとに、終端、バイアス、接地を個別に確認してください。機器に終端抵抗が内蔵されている場合は、むやみに抵抗を追加しないでください。電源電圧と付属品は納入されたバージョンによって異なります。絶縁定格やサージ定格があるからといって、通信ポートに商用電源電圧を印加してよいわけではありません。
受入試験では、異なるPLCからそれぞれ異なるスレーブを読み出し、その後、同じスレーブに対して同時に要求を送信してください。値、要求元PLC、応答の返送先ポートを確認し、通常負荷時と高負荷時の最大待ち時間を記録します。次に、1台のスレーブのオフライン、応答の遅延、分岐の障害を模擬し、他の通信に実際に及ぼす影響を観察してください。最初は読み出し専用で運用してください。複数のPLCが同じレジスタに書き込む場合は、制御権とインターロックを別途定義してください。通信が順序どおりに行われるだけでは、制御コマンドの競合は防げません。
現場での疑問
1台のバッファ付きハブで数十台のスレーブに対応できますか？
この確認済みの構成では、マルチマスターコーディネーターを下流のシングルマスター・マルチスレーブ分岐ハブに接続し、そのハブに一意のアドレスを持つ複数のModbus RTUスレーブを接続します。1ポートにつき計器が1台だけとは限りません。最終的な接続機器数は、アドレス割り当て、電気的負荷、配線、ポーリング周期の要件によって決まります。
各分岐で同じスレーブアドレスを再利用できないのはなぜですか？
一般的な8分岐、16分岐、または24分岐のハブは、独立したModbusルーターの集合ではありません。1つの要求が複数の分岐に転送されることがあります。そのため、アドレスが重複するスレーブが同時に応答する可能性があり、共有ネットワーク全体でアドレスを割り当てる必要があります。
複数のPLCは、まったく同じ瞬間に同じレジスタを読み出しますか？
この構成では、それは保証されません。要求は順次トランザクションとして実行されるため、読み出しと次の読み出しの間にスレーブのデータが変化することがあります。通信バッファは、共通のタイムスタンプを持つデータスナップショットではありません。同期したデータが必要な場合は、データ収集アーキテクチャとアプリケーション層で対応する設計にしてください。
出典と適用上の制限
要求／応答およびアドレス指定の一般原則は、Modbus Organizationの 『Modbus over Serial Line仕様および実装ガイド V1.02』に従っています。製品固有の情報は、 『FCTELE バッファ搭載2/4マスターRS-485ハブ ユーザーマニュアル（中国語）』 および上記リンク先の製品情報に基づいています。FCTELEは、このソリューションにおける2段カスケード接続と、要求元PLCへの応答のルーティングを確認しています。ポーリングの例は計画用の説明例であり、現場試験の代わりにはなりません。
図では、FCTELEの製品写真を外観の参考として使用し、トポロジーと通信の説明にAIを活用しています。図中の線は端子のピン配置を定義するものではなく、汎用的に描かれたPLCや計器は、特定ブランドとの互換性が認証されていることを示すものではありません。実際のファームウェアとプロジェクトについて、データ収集範囲、ファンクションコード、フレーム長、遅延応答の処理、キューイング、障害復旧を確認してください。
関連記事： RS-485ハブと産業用イーサネットスイッチ：ネットワーク内での役割の違い; Modbus RTU/TCPゲートウェイの変換と応答タイミング.
機器選定のご相談は、 FCTELEまでお問い合わせください 。その際、PLC台数、スレーブ一覧、分岐の配置、シリアル通信形式、レジスタ範囲、希望する更新周期をお知らせください。これらの情報は、両段の機器と適切なタイムアウト設定の確認に役立ちます。
FCTELEの中国語技術記事の英訳： 複数PLC向けModbusハブソリューション — 中国語の原文記事。中国語の原文は2026年11月2日に公開されました。
