「Modbus Melsec」の基礎から実践まで！MELSECシリーズでの接続・設定完全ガイド

「Modbus Melsecの設定がうまくいかない…」「MELSECとModbusデバイスが通信できない…」そんな悩みを抱えていませんか？

MELSECシリーズのPLCとModbus対応機器を接続するには、適切な通信設定とトラブル対応が欠かせません。

しかし、Modbus RTUとModbus/TCPの違いや、パラメータ設定の細かい調整に戸惑うことも多いでしょう。

本記事では、Modbus Melsecの基本から応用、トラブルシューティングまでを徹底解説します。

初心者から上級者まで、実践的なノウハウを身につけられる内容です。

通信の問題を解決し、安定したシステムを構築しましょう！

外資系エンジニア

この記事は以下のような人におすすめ！

• Modbus Melsecとは何か知りたい人

• ELSECシリーズとModbus対応機器の接続方法が分からない

• Modbus通信のトラブルシューティング方法が分からない

ModbusとMELSECシリーズの概要

産業オートメーションにおいて、異なるメーカーの機器同士が通信するためには、共通のプロトコルが必要です。

その中でも「Modbus」は広く使われている通信プロトコルであり、「MELSEC」は三菱電機が開発するPLC（Programmable Logic Controller）シリーズの名称です。

「Modbus Melsec」の組み合わせは、三菱電機のPLCと他のModbus対応機器を接続する際に重要なテーマです。

本記事では、まずModbusの基本概念を理解し、その後MELSECシリーズの特徴、そして両者の互換性について詳しく解説します。

1-1. Modbusプロトコルとは

Modbusは、産業用オートメーション機器で広く採用されている通信プロトコルです。

主にシリアル通信（RS-232/RS-485）やイーサネット（TCP/IP）を介して機器同士がデータをやり取りするために使用されます。

1-1-1. Modbusの基本的な仕組み

Modbusは「マスター（Master）」と「スレーブ（Slave）」の関係で通信を行います。

Modbusでは、マスター機器がスレーブ機器に対してデータの読み書きを指示することで、データ交換が行われます。

1-1-2. Modbusの通信方式の種類

Modbusにはいくつかの通信方式があります。

MELSECシリーズと接続する際には、どの方式を採用するかが重要です。

• Modbus RTU（Remote Terminal Unit）
  • RS-232/RS-485を使用
  • バイナリフォーマットでデータをやり取り
  • 高速でコンパクトな通信が可能
• Modbus ASCII
  • RS-232/RS-485を使用
  • テキストベースでの通信
  • 互換性の高い方式
• Modbus/TCP
  • Ethernet（TCP/IP）を使用
  • ネットワーク経由での接続が可能
  • 複数のデバイスと同時に通信可能

MELSECシリーズでは、Modbus/TCPやModbus RTUを使用して、他の機器との通信を行うことが一般的です。

1-2. MELSECシリーズPLCの特徴

MELSECシリーズは、三菱電機が開発する高性能なPLCシリーズです。

Modbusを用いた通信を行う際には、PLCの機能や対応プロトコルを理解しておく必要があります。

1-2-1. MELSECシリーズの種類と特長

MELSECシリーズには、用途に応じた複数のモデルが存在します。

MELSECシリーズのPLCは、Ethernetやシリアル通信を介してModbus対応機器と接続することができます。

1-2-2. MELSECシリーズでの通信方式

MELSECシリーズのPLCは、以下の通信方式を用いてModbus対応機器と接続できます。

• Ethernet（Modbus/TCP）: MELSEC iQ-RシリーズやMELSEC-Qシリーズで利用可能
• RS-232/RS-485（Modbus RTU/ASCII）: MELSEC-QシリーズやMELSEC-Fシリーズで利用可能
• CC-Linkとの併用: MELSEC独自のネットワークを利用しつつ、Modbusデバイスと接続可能

1-3. ModbusとMELSECの互換性と利点

MELSECシリーズのPLCとModbus対応機器を接続することで、多くの産業用機器と互換性を持たせることができます。特に、Modbusは多くのメーカーが採用している標準プロトコルであるため、異なるベンダーの機器とも容易に通信可能です。

1-3-1. Modbusを利用するメリット

MELSECシリーズでModbusを利用することには、以下のようなメリットがあります。

• 異なるメーカーの機器と接続可能
  Modbusはオープンなプロトコルであるため、MELSEC以外のPLCやセンサーとも通信できる。
• 低コストで拡張可能
  Modbus通信を活用することで、特別なネットワーク機器を使わずに機器を追加できる。
• シンプルなプロトコルで扱いやすい
  Modbusはシンプルな構造を持ち、エンジニアが短時間で習得しやすい。

1-3-2. MELSECシリーズとModbusの接続例

MELSECシリーズPLCとModbus機器を接続する典型的な例として、以下のようなシステムが考えられます。

このように、「Modbus Melsec」の組み合わせを活用することで、PLCを中心とした柔軟な産業用ネットワークを構築できます。

MELSECシリーズでのModbus通信の基本設定

MELSECシリーズのPLCを使ってModbus通信を実現するには、適切なハードウェアとソフトウェアの選定、そして正しい設定が不可欠です。

「Modbus Melsec」の組み合わせをスムーズに構築するために、具体的な手順を解説します。

2-1. 必要なハードウェアとソフトウェア

MELSECシリーズでModbus通信を行うには、対応するハードウェアと適切なソフトウェアが必要です。

ここでは、Modbus RTU（シリアル通信）とModbus/TCP（Ethernet通信）に分けて、必要な機材を説明します。

2-1-1. Modbus RTU（RS-485/RS-232）の場合

Modbus RTU通信を行うには、PLCとModbus機器をRS-485またはRS-232で接続する必要があります。

また、通信速度（ボーレート）やパリティ設定を、Modbus対応機器と統一することが重要です。

2-1-2. Modbus/TCP（Ethernet）の場合

Modbus/TCPを使用する場合は、Ethernetを介して通信を行います。

Modbus/TCPでは、PLCとModbus機器がIPアドレスを持つため、ネットワーク設定が必要になります。

2-1-3. 必要なソフトウェア

Modbus通信を設定するためには、三菱電機のGX Worksシリーズを使用します。

2-2. MELSEC-QシリーズでのModbus設定手順

MELSEC-QシリーズでModbus RTUやModbus/TCP通信を行うための設定手順を解説します。

2-2-1. Modbus RTUの設定手順（RS-485）

1. 通信モジュールの取り付け
   • QJ71C24N-R2をMELSEC-Qシリーズに装着する。
2. シリアル通信のパラメータ設定
   • GX Works2を開き、通信速度・パリティ・データビット長をModbus機器に合わせる。
3. Modbus RTUコマンドの設定
   • シリアル通信プロトコルを使用し、PLC側で「03（Read Holding Registers）」や「06（Write Single Register）」のコマンドを送信。
4. Modbusスレーブアドレスの設定
   • Modbus機器のスレーブアドレスを確認し、PLC側で適切に設定。
5. 通信テストの実施
   • PLCのラダープログラムを作成し、Modbus機器とデータ送受信のテストを実施。

2-2-2. Modbus/TCPの設定手順（Ethernet）

1. Ethernet通信モジュールの取り付け
   • QJ71E71-100をMELSEC-Qシリーズに装着。
2. IPアドレスの設定
   • GX Works2で、PLCおよびModbus/TCP機器のIPアドレスを設定。
3. Modbus/TCPのポート設定
   • 通常、502番ポートを使用（Modbus/TCPの標準ポート）。
4. Modbus通信コマンドの設定
   • 「Read Holding Registers（0x03）」や「Write Multiple Registers（0x10）」を利用。
5. 通信テストの実施
   • PLCプログラムを作成し、Modbus機器との接続を確認。

2-3. MELSEC iQ-RシリーズでのModbus設定手順

MELSEC iQ-Rシリーズは、高速処理と産業用IoTに対応したPLCです。Modbus通信もスムーズに設定できます。

2-3-1. Modbus RTUの設定手順

1. 通信モジュールの取り付け
   • RJ71C24をMELSEC iQ-Rシリーズに装着。
2. GX Works3での通信設定
   • 「シリアル通信設定」画面で、通信速度やパリティを設定。
3. Modbusコマンドの設定
   • 「03（Read Holding Registers）」などのコマンドを設定。
4. 通信テストの実施
   • Modbus機器とのデータ送受信を確認。

2-3-2. Modbus/TCPの設定手順

1. Ethernet通信モジュールの取り付け
   • RJ71EN71をMELSEC iQ-Rシリーズに装着。
2. ネットワーク設定
   • IPアドレスとサブネットマスクを設定。
3. Modbus/TCPのポート設定
   • 502番ポートを開放し、Modbus機器との通信を許可。
4. Modbus通信コマンドの設定
   • 「Read Holding Registers（0x03）」や「Write Single Register（0x06）」を設定。
5. 通信テストの実施
   • 実機でデータのやり取りを確認。

具体的な接続例と設定手順

MELSECシリーズのPLCを使用してModbus通信を行う場合、具体的な接続方法と設定手順を理解することが重要です。

「Modbus Melsec」の組み合わせでは、Modbus RTU（シリアル通信）やModbus/TCP（Ethernet通信）を利用し、各種Modbus対応デバイスとデータをやり取りします。

本記事では、MELSEC-QシリーズやMELSEC iQ-Rシリーズを用いた接続例、さらには他社製Modbusデバイスとの接続方法を詳しく解説します。

3-1. MELSEC-QシリーズとModbusデバイスの接続方法

MELSEC-Qシリーズは、高速で拡張性の高いPLCであり、**Modbus RTU（RS-485）およびModbus/TCP（Ethernet）**の両方の通信に対応可能です。

3-1-1. Modbus RTU（RS-485）での接続例

MELSEC-QシリーズとModbus RTU対応機器（例：インバーター）を接続する場合の構成は以下の通りです。

接続構成図

cssコピーする編集する[MELSEC-Q (QJ71C24N-R2)] ---[RS-485]--- [Modbus RTU対応インバーター]

接続手順

1. 通信モジュールの取り付け
   • QJ71C24N-R2（RS-485対応シリアル通信モジュール）をMELSEC-Qシリーズに装着。
2. 配線の確認
   • RS-485のA/B端子をModbusデバイスの対応端子と接続（A↔A、B↔B）。
   • 必要に応じて終端抵抗（120Ω）を追加。
3. 通信パラメータの設定（GX Works2）
   • ボーレート: 9600bps など（Modbus機器の仕様に合わせる）。
   • データビット: 8bit
   • パリティ: 偶数（Even）またはなし（None）
   • ストップビット: 1bit
4. Modbusコマンドの設定
   • 例：インバーターの周波数設定（アドレス40001）
   • 「Write Single Register（0x06）」コマンドを使用。
5. 通信テスト
   • GX Works2のシリアル通信デバッグツールを使って通信の成否を確認。

3-1-2. Modbus/TCP（Ethernet）での接続例

MELSEC-QシリーズでEthernet（Modbus/TCP）を使用する場合は、QJ71E71-100 Ethernet通信モジュールを用います。

接続構成図

cssコピーする編集する[MELSEC-Q (QJ71E71-100)] ---[Ethernet]--- [Modbus/TCP対応リモートI/O]

接続手順

1. Ethernetモジュールの取り付け
   • QJ71E71-100をMELSEC-Qシリーズに装着。
2. IPアドレスの設定
   • MELSEC側：192.168.1.1
   • Modbus/TCP機器側：192.168.1.2
3. Modbus通信設定
   • ポート番号: 502（Modbus/TCPのデフォルト）
   • 送信データ: 「Read Holding Registers（0x03）」
4. 通信テスト
   • MELSECのラダー回路を作成し、Modbus/TCP通信の成功を確認。

3-2. MELSEC iQ-RシリーズとModbus/TCPデバイスの接続方法

MELSEC iQ-Rシリーズは、Modbus/TCPを標準サポートしており、Ethernetを利用した通信が容易に設定できます。

3-2-1. Modbus/TCPでの接続構成

MELSEC iQ-Rシリーズは、**RJ71EN71（Ethernetモジュール）**を使用してModbus/TCPデバイスと接続します。

接続構成図

cssコピーする編集する[MELSEC iQ-R (RJ71EN71)] ---[Ethernet]--- [Modbus/TCP対応センサー]

3-2-2. 設定手順

1. Ethernetポートの設定
   • MELSEC iQ-RのGX Works3で、RJ71EN71のIPアドレスを設定（例: 192.168.1.10）。
2. Modbus/TCP通信の設定
   • ポート番号: 502
   • 通信タイムアウト: 100ms
   • 送信データ: 「0x03（Read Holding Registers）」を使用。
3. 通信テスト
   • MELSEC iQ-Rのプログラムを作成し、センサーからのデータ取得を確認。

3-3. 他社製Modbusデバイスとの通信設定例

MELSECシリーズは、他社製のModbus対応機器と容易に接続可能です。

具体的な例として、オムロンのModbus対応PLCやキーエンスのリモートI/Oとの接続方法を解説します。

3-3-1. オムロン製Modbusデバイスとの通信

オムロン製PLC（例: CJ2M-CPU31）とMELSEC-QシリーズをModbus RTUで接続する場合の設定例。

設定ポイント

• MELSEC-Qのシリアル通信パラメータをオムロンのModbus仕様に統一。
• 送信コマンド：「0x10（Write Multiple Registers）」を使用し、複数のデータを送信。

3-3-2. キーエンス製Modbus/TCPリモートI/Oとの通信

キーエンスのリモートI/Oユニット（NR-Xシリーズ）とMELSEC iQ-RをModbus/TCPで接続。

設定ポイント

• MELSEC iQ-RのRJ71EN71モジュールにキーエンス側のIPアドレスを登録。
• ポート番号 502を開放し、Modbusリクエストを送信。

トラブルシューティングとよくある問題の解決方法

「Modbus Melsec」を使用したシステムでは、PLCとModbus対応機器の通信が正常に行われないことがあります。

通信トラブルの原因は、ハードウェアの接続不良、設定ミス、ファームウェアの互換性などさまざまです。

本記事では、Modbus Melsecで発生しやすい問題とその解決方法を詳しく解説します。

4-1. 通信エラーの診断方法

Modbus通信が正常に動作しない場合、まずはエラーの診断を行うことが重要です。

Modbus通信では、一般的にエラーコードが返されるため、エラーの内容を確認し、適切な対処を行いましょう。

4-1-1. Modbusエラーコード一覧

Modbusには、通信時にエラーが発生した場合に返されるエラーコードがあります。以下の表は、代表的なエラーコードとその原因、対処法をまとめたものです。

4-1-2. 通信エラーの基本チェック

通信エラーが発生した場合、以下の手順で問題を特定します。

1. 配線の確認
   • Modbus RTU（RS-485）の場合、A/B端子の極性が逆になっていないか確認。
   • Modbus/TCP（Ethernet）の場合、IPアドレスとサブネットマスクの設定を確認。
2. 通信パラメータの確認
   • Modbus RTUでは、ボーレート・データビット・パリティ・ストップビットが一致しているかを確認。
   • Modbus/TCPでは、ポート番号（通常502番）が正しく設定されているかをチェック。
3. Modbus通信ツールを使用
   • 「Modscan」「Modbus Poll」などのModbus診断ツールを使用し、MELSEC側の通信状況をモニタリング。

4-2. 設定ミスによる接続不良の対処法

通信が確立できない原因の多くは「設定ミス」によるものです。

特に、「Modbus Melsec」の組み合わせでは、PLC側の通信設定とModbusデバイス側の設定が一致していることが重要です。

4-2-1. Modbus RTU（RS-485）接続時の設定ミス

Modbus RTUでよくある設定ミスとその解決策を以下にまとめます。

4-2-2. Modbus/TCP（Ethernet）接続時の設定ミス

Modbus/TCPの通信では、以下の設定ミスが発生しやすいです。

4-2-3. MELSECシリーズの設定見直し

MELSEC-QシリーズやMELSEC iQ-Rシリーズでは、GX Works2/3を使ってModbus通信の設定を行います。

設定を見直す際のチェックリストを以下に示します。

シリアル通信（Modbus RTU）の場合

• 通信モジュール（QJ71C24N-R2）が正しく認識されているか？
• 「シリアル通信プロトコル」でModbus対応コマンドが選択されているか？

Ethernet通信（Modbus/TCP）の場合

• 「Ethernetポート設定」に正しいIPアドレスが設定されているか？
• MELSECのラダー回路で「Read Holding Registers（0x03）」が正しく設定されているか？

4-3. ファームウェアのバージョンと互換性の確認

「Modbus Melsec」の通信が不安定な場合、MELSECシリーズやModbus対応機器のファームウェアのバージョン違いが原因となることがあります。

4-3-1. ファームウェアの互換性の確認方法

1. MELSECシリーズのファームウェアバージョンを確認
   • GX Works2/3の「診断情報」から、PLCのファームウェアバージョンをチェック。
2. Modbus対応機器のファームウェアを確認
   • メーカーの公式サイトで最新のファームウェアバージョンを取得。
3. 互換性リストを確認
   • 三菱電機の公式ドキュメントで、Modbus対応機器との互換性情報をチェック。

4-3-2. ファームウェア更新の注意点

• バックアップを取得
  • ファームウェア更新前に、PLCのプログラムやModbus機器の設定をバックアップする。
• 工場出荷状態に戻る可能性がある
  • 一部のModbus機器では、ファームウェア更新後に設定がリセットされるため、再設定が必要。

高度な設定と応用例

「Modbus Melsec」の基本的な通信設定を理解したら、次のステップとして高度な設定や応用に挑戦することで、より柔軟で効率的なシステムを構築できます。

本記事では、複数のModbusデバイスとの同時通信、セキュリティ対策、SCADAシステムとの連携について解説します。

5-1. 複数デバイスとの同時通信設定

産業用オートメーションでは、複数のModbus対応機器をMELSECシリーズのPLCと同時に通信させるケースが一般的です。

例えば、温度センサー、インバーター、リモートI/Oなどを1つのPLCで制御する場合があります。

5-1-1. Modbus RTU（RS-485）の場合

RS-485を使用するModbus RTUは、最大32台のスレーブデバイスと接続可能です。

ただし、バス型ネットワークのため、通信の衝突を防ぐ設定が重要です。

接続イメージ

設定ポイント

• 各デバイスのスレーブアドレスをユニークに設定する（例: 1, 2, 3…）
• ボーレート、パリティ、データビットを統一する
• 終端抵抗（120Ω）をバスの両端に設置する

5-1-2. Modbus/TCP（Ethernet）の場合

Ethernetを利用するModbus/TCPは、IPアドレスを使用するため、複数デバイスとの並列通信が可能です。

接続イメージ

[MELSEC iQ-R (RJ71EN71)] ---[Ethernet]--- [Modbusデバイス1（192.168.1.101）]
                                      ├--- [Modbusデバイス2（192.168.1.102）]
                                      ├--- [Modbusデバイス3（192.168.1.103）]

設定ポイント

• 各デバイスにユニークなIPアドレスを割り当てる
• Modbus/TCPのポート番号（通常502番）を統一する
• ラダー回路で複数デバイスへのリクエストを並列処理する

5-2. Modbus通信のセキュリティ対策

Modbusはシンプルで使いやすい通信プロトコルですが、セキュリティ機能が標準では備わっていないため、産業システムで使用する際には適切な対策が必要です。

5-2-1. Modbus RTUのセキュリティ対策

Modbus RTUは物理的なシリアル通信を使用するため、外部からの攻撃リスクは低いですが、以下の対策を推奨します。

• PLCとModbus機器の接続ポイントを制限し、不要なポートを開放しない
• 通信エラーや不正なModbusコマンドの履歴を記録し、定期的に監視する
• RS-485のネットワークに不要な機器が追加されていないかチェックする

5-2-2. Modbus/TCPのセキュリティ対策

Modbus/TCPはEthernetネットワークを使用するため、外部からの攻撃リスクが高くなります。

以下の対策を導入することで、セキュリティを向上させることができます。

• PLCの設定でModbus/TCP通信を許可するIPアドレスを制限する
• 重要なModbus通信をVPN経由で行い、不正アクセスを防ぐ
• Modbus/TCPの通信ポート（502番）のアクセス制御を設定する
• Modbus/TCP over TLSを使用し、通信を暗号化する（対応機器が必要）

5-3. SCADAシステムとの連携方法

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）は、工場やプラントの遠隔監視・制御を行うシステムです。

MELSECシリーズのPLCとSCADAを連携させることで、リアルタイムで設備の状態をモニタリングできます。

5-3-1. SCADAシステムとの基本的な接続方法

SCADAシステムは、Modbus/TCPを用いてPLCからデータを取得します。

接続イメージ

[SCADAシステム] ---[Ethernet]--- [MELSEC iQ-R (RJ71EN71)]
                                    ├--- [Modbus/TCP対応デバイス]
                                    ├--- [リモートI/O]

SCADA側の設定

• Modbus/TCPドライバを設定する
• PLCのIPアドレスを登録する
• データ更新間隔を最適化する（例: 1秒間隔）

MELSEC PLC側の設定

• Modbus/TCPのポート番号を502に設定する
• SCADAシステムからのリクエストに応じたデータマッピングを作成する
• 通信負荷を軽減するため、必要なデータのみ送受信する

5-3-2. SCADAとの連携でできること

SCADAと「Modbus Melsec」の組み合わせを活用することで、以下のような高度な監視・制御が可能になります。

• 工場内の温度、圧力、電流などのデータをリアルタイムで表示する
• SCADA側でModbusデータを記録し、トレンド分析を行う
• Modbusデバイスから異常値を検出した際にアラームを出力する
• SCADA画面からModbus機器のパラメータを変更し、遠隔制御を行う

参考資料と追加リソース

「Modbus Melsec」の設定や運用をスムーズに行うためには、信頼性の高い情報源を活用することが重要です。

本記事では、MELSECシリーズとModbusに関する公式マニュアルや技術資料、ユーザーコミュニティ、追加の学習リソースを紹介します。

6-1. 公式マニュアルと技術資料へのリンク

MELSECシリーズの公式情報やModbusプロトコルの詳細は、メーカーが提供する技術資料やマニュアルを参照するのが最も確実です。

6-1-1. 三菱電機の公式マニュアル

三菱電機は、MELSECシリーズのPLCに関する詳細な技術資料を提供しています。Modbus通信を設定する際には、以下のマニュアルが役立ちます。

ダウンロード方法

1. 三菱電機FAサイト（https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/）にアクセス
2. 「技術資料・マニュアル」セクションで、使用するPLCの型番を検索
3. 最新のマニュアルをダウンロード

6-1-2. Modbusプロトコルの公式資料

Modbusプロトコルの仕様について詳しく学ぶには、Modbus Organizationが提供する公式ドキュメントを参照するとよいでしょう。

ダウンロード方法

1. Modbus Organization公式サイト（https://modbus.org）にアクセス
2. 「Specifications」セクションから最新のプロトコル仕様をダウンロード

6-2. ユーザーコミュニティとフォーラム

「Modbus Melsec」の設定やトラブルシューティングで困ったときには、ユーザー同士が情報交換できるコミュニティやフォーラムが役立ちます。

6-2-1. 三菱電機の公式フォーラム

三菱電機は、FA機器のユーザー向けに技術サポートフォーラムを提供しています。ここでは、MELSECシリーズの設定方法やトラブル解決策についての情報交換が行われています。

• 三菱電機 FAサイトのQ&A掲示板
  • URL: https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/support/
  • MELSECシリーズに関する公式情報やFAQを閲覧可能

6-2-2. Modbus関連の技術フォーラム

Modbusに関する情報を得るには、以下の技術フォーラムが参考になります。

6-3. 追加の学習リソースとトレーニング情報

「Modbus Melsec」をより深く理解し、実践的なスキルを身につけるには、オンラインコースやトレーニングを活用するのが効果的です。

6-3-1. オンライン学習リソース

ModbusやMELSECシリーズのプログラミングを学ぶために、以下のオンライン学習サイトが役立ちます。

6-3-2. 公式トレーニングプログラム

三菱電機は、MELSECシリーズのユーザー向けに公式トレーニングを提供しています。これに参加することで、実機を使った実践的なModbus通信の設定を学ぶことができます。

申し込み方法

1. 三菱電機のFAトレーニングサイト（https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/）にアクセス
2. 「トレーニング・セミナー」セクションを確認
3. 希望のトレーニングコースを選択し、申し込みを行う