BACnetとModbus の比較
Neuron Team
目次
はじめに
ビルオートメーションや産業用制御システムの分野では、様々なデバイスやシステムのシームレスな統合と運用を確保するために、通信プロトコルが重要な役割を果たしています。BACnetとModbusは、最も広く認知され、採用されている2つのプロトコルです。この2つのプロトコルは異なる目的で使用され、それぞれ独自の利点と制限があります。この記事では、これらの2つのプロトコルの詳細な比較を行い、その特徴、応用分野、適したシナリオを明らかにすることを目的としています。オートメーションエンジニア、システムインテグレーター、あるいはこれらのプロトコルに興味がある方なら、この比較を通じて、BACnetとModbusの長所と短所を理解し、実際の応用で適切な選択ができるようになるはずです。
BACnetプロトコルの概要
BACnetは、Building Automation and Control Networksの略で、ビルオートメーションと制御システム専用に設計された通信プロトコルです。異なるデバイスやシステム間の相互運用性を確保し、効果的な情報交換と連携を可能にするオープンな標準規格です。
歴史と発展
BACnetは1995年に、ビルオートメーション業界における統一された通信プロトコルの必要性に応えるために初めて導入されました。そのオープン性により、様々な専門家グループによって広く採用され、継続的な発展を遂げてきました。導入以来、BACnetはANSI/ASHRAE標準規格となり、世界中で広く使用されています。
主な特徴
BACnetは、異なるメーカーのデバイス同士でも通信可能な相互運用性が特徴です。幅広いオブジェクトとサービスをサポートしているため、高い柔軟性を持ち、様々なアプリケーションに適応できます。
応用分野
主にビルオートメーションで使用され、空調システム、照明制御、セキュリティシステムなどのビル管理機能間の通信を facilitates します。
BACnetプロトコルの詳細な紹介は、BACnetプロトコル: 基本概念、構造、オブジェクトモデル解説をご覧ください。
Modbusプロトコルの概要
Modbusは、産業オートメーション環境で広く使用されているシリアル通信プロトコルです。シンプルで堅牢なことで知られ、多くの産業現場でデファクトスタンダードとなっています。
歴史と発展
Modbusは1970年代後半に、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)用のシンプルで費用対効果の高い通信プロトコルの必要性を満たすために、Modicon(現Schneider Electric)によって開発されました。
主な特徴
Modbusは、シンプルであることで知られており、実装と保守が容易です。マスター/スレーブアーキテクチャを採用しているため、産業用ネットワークの通信構造がシンプルになります。
応用分野
Modbusは、製造、輸送、公益事業など、PLC、センサー、その他の産業用デバイスを接続するのに使用されています。
Modbusプロトコルの詳細な紹介は、Modbusプロトコルの解明: RTU、TCP、ASCII、Plusをご覧ください。
BACnet vs Modbus: 並列比較
以下の表は、プロトコルレベルでのBACnetとModbusの主な違いを示しています:
| 特徴/プロトコル層 | BACnet (ANSI/ASHRAE Standard 135) | Modbus (シンプルで堅牢なプロトコル) |
|---|---|---|
| 開発時期 | 1995年 | 1970年代後半 |
| 設計目的 | ビルオートメーションと制御システム用のオープン標準を作成する | プログラマブルロジックコントローラ(PLC)用のシンプルで効率的な通信プロトコルを設計する |
| 標準化組織 | ANSI/ASHRAE | Modicon(現Schneider Electric)が開発、現在はオープンスタンダード |
| ネットワークトポロジー | スター、リング、バスなど、複数のトポロジーをサポート | 主にマスター/スレーブアーキテクチャだが、ピアツーピアネットワークもサポート |
| 伝送メディア | イーサネット、IP、ARCNET、LonTalk、MSTPなど、様々なメディアをサポート | 通常はRS-485シリアルリンクで使用されるが、イーサネットもサポート |
| データ単位 | 抽象データ型(デバイスオブジェクト、プロパティなど)を使用 | レジスタやコイルなどの概念を使用 |
| 通信メカニズム | ポイントツーポイントおよびブロードキャスト/マルチキャスト通信をサポート | マスター/スレーブ通信 |
| 速度と効率 | 比較的遅いが、豊富な機能とデータ型を提供 | 高速、シンプルさが効率的なデータ伝送につながる |
| 相互運用性 | 異なるメーカーのデバイス間の相互運用性を重視 | 広くサポートされているが、相互運用性のために追加の設定が必要な場合がある |
| セキュリティ | 認証や暗号化などのセキュリティ機能を提供 | 基本プロトコルにはセキュリティ機能は含まれていない |
| 応用分野 | 主に空調、照明、セキュリティシステムなどのビルオートメーションに使用 | PLC、センサーなど、産業オートメーションで広く使用されている |
| 設定の複雑さ | 設定が複雑になる可能性があり、プロトコルの深い理解が必要 | 設定がシンプルで、実装と保守が容易 |
| スケーラビリティ | スケーラビリティが高く、大規模で複雑なシステムをサポート | 中小規模のシステムに適しているが、シンプルさが大規模システムでのスケーラビリティを制限する |
| 国際的な認知度 | ビルオートメーションのグローバルな分野で標準として国際的に認知されている | 特に産業オートメーションの分野で、国際的に広く認知されている |
実際のユースケース
あるプロトコルを選択することによる実際の影響を説明するために、いくつかのケーススタディを考えてみましょう:
ビルオートメーション
大規模な商業ビルでは、空調、照明、セキュリティなどの各システムを統合できるため、BACnetが選択されました。その結果、高い相互運用性と効率性を備えたビル管理システムが確立されました。
製造プラント
ある製造プラントでは、シンプルさとPLCとセンサー間の高速で信頼性の高い通信の必要性から、Modbusを選択しました。その結果、Modbusシステムの低コストでシンプルなメンテナンスの恩恵を受けました。
スマートファクトリー
BACnetとModbusのプロトコルは排他的ではなく、一部のシナリオでは併用することができます。スマートファクトリー向けのIoTプラットフォームを構築するシナリオでは、空調、照明、セキュリティシステムの状態監視と制御にBACnetを使用し、生産設備の状態監視と動作制御にModbusを使用することができます。
選択ガイド
BACnetとModbusのどちらを使用するかを決定する際は、以下の要因を考慮してください:
- コスト: シンプルさから、Modbusの方がコスト効率が良い可能性があります。
- 複雑さ: BACnetはより多くの機能を提供しますが、実装が難しい場合があります。
- スケーラビリティ: BACnetの柔軟性により、より大規模で複雑なシステムに適している可能性があります。
- 特定の要件: 関連するデバイスの種類や必要な通信速度など、アプリケーションの特定のニーズを考慮してください。
NeuronEX: BACnetとModbusの両プロトコルをサポートする産業用ゲートウェイ
NeuronEXは、産業分野に特化したソフトウェアで、機器データの収集とエッジでのインテリジェントな分析に焦点を当てています。主に産業現場に展開され、産業機器の通信、産業用バスプロトコルの取得、産業システムのデータ統合、エッジレベルでのデータフィルタリングと分析、AIアルゴリズムの統合、IIoTプラットフォームとの統合を容易にします。NeuronEXは、マルチプロトコルアクセス機能を提供し、Modbus、OPC UA、Ethernet/IP、BACnet、Siemens、Mitsubishiなど、数十の産業用プロトコルへの同時アクセスをサポートしています。
NeuronEX BACnetプラグインは、クライアントとして機能し、BACnetデバイスにアクセスすることができます。詳細については、BACnet/IP | NeuronEX DocsとBACnetデータをMQTTにブリッジ: インテリジェントビルディングをより良く実装するためのソリューションをご覧ください。
NeuronEX Modbusプラグインはマスターとして機能し、スレーブデバイスにアクセスすることができます。詳細については、Modbus RTU | NeuronEX DocsとModbusデータをMQTTにブリッジしてIIoTを実現: ステップバイステップチュートリアルをご覧ください。
結論
BACnetとModbusはともに、それぞれの長所と短所を持つ強力なプロトコルです。BACnetは相互運用性と豊富な機能により、ビルオートメーションに優れています。一方、Modbusはシンプルで信頼性の高い通信を必要とする産業アプリケーションに非常に適しています。これら2つのプロトコルの違いを理解することは、プロジェクトに適したプロトコルを選択し、効果的なシステム統合とパフォーマンスを確保するために不可欠です。