ソース：Modbus China Network（modbus.cn） -中国をリードするModbus通信プロトコル技術コミュニティ
この記事：Modbus RS-485配線完全マニュアル：ケーブル選択からデバッグまで·著者：modbus Technical Team·公開日2026- 0 7 - 0 1
RS-485配線はModbus 通信の最初のしきい値であり、原理が難しいからではなく、詳細が多すぎてフォールトトレランスが低すぎるため、無数の初心者をブロックしています。この記事では、A/Bライン識別、トポロジ構造、ワイヤ選択、シールド接地、端子抵抗とバイアス抵抗の構成、雷保護からデバッグとテストの全プロセスカバレッジまで、すべての提案は現場事故から来ており、各パラメータは建設に直接することができます。キーワード：RS-485配線、Modbus配線、終端抵抗、バイアス抵抗、シールド接地、ハンドトポロジ。
現場で最も一般的なシーン：機器がインストールされ、パラメータが装備され、プログラムが書かれ、電源がテストされ、通信ライトが点滅しません。マルチメータのA/Bラインを取ると、電圧は0.3 Vと1.8 Vの間でジャンプしており、5 Vの差動振幅は全くありません。ラインをチェックしてください-AとBは逆です。30分の作業が3時間の現場調査に変わりました。
RS-485ケーブルは、そのような風変わりな正直な人です：ルールは実際には非常に簡単ですが、あなたはそれに従わない、それは絶対にあなたにナンセンスではありません。
RS-485信号ラインを理解する：どれがAで、どれがBですか？
RS-485は、慣習的にA（またはD-）とB（またはD+）と呼ばれる2つの差動信号ラインのみで通信します。差動伝送とは、1本のラインの絶対電圧ではなく、2本のラインAとBの電圧差を比較することを意味します。
Bライン電圧がAライン電圧より200mV 以上高い場合（すなわち、B-A +200 mV）、ロジック1を表します。Aライン電圧がBライン電圧より200mV 以上高い場合（すなわち、B-A-200 mV）、ロジック0を示します。AとBの間の電圧差が±200mVの場合、これは不確実な状態です。受信側はこれが1か0かを知りません。
そのため、AとBが反転していないことを確認する必要があります。反転すると、送信側の論理1が受信側で論理0になり、Modbusフレームの各バイトが完全に混乱します。
1.1メーカーのA/B規格：すべてのメーカーが“A”と“B”をマークするわけではない。
これはRS-485配線の最もピットインです。異なるベンダーはAとBを逆に定義しています。“A =正（B+）、B =負（A-）”と表示されるものもあれば、“A = D-、B = D+”と表示されるものもあります。Modbus仕様自体はA/Bの命名方法を強制しておらず、差動信号の電気特性のみを規定している。
ですから、英語のマニュアルを手にした場合、ターゲットはD+、D-、Tx+、Tx-になる可能性があります。国産機器の場合は、A、B、GNDをマークすることができます。確認する方法は？Multimetterで。
1.2マルチメータでA/Bラインを決定する究極の方法
電源が入っているがアイドル状態（通信がない場合）には、マルチメータのDC電圧を使用してA対GNDとB対GNDの電圧をそれぞれ測定します。
アイドル状態（データ転送なし）では、バスのデフォルト状態はバイアス抵抗によって維持されます。Bラインの電圧はAラインよりも高くなります。典型的な値：B対地约 2.5V 〜 3.5V、A対地约 1.5V 〜 2.5V。
AがBよりも高いことが判明した場合、AとBの定義はテストしたデバイスとは正反対であり、互換性があります。
また、フィールドスピード計算もあります。まず、すべてのデバイスのAをAに、BをBに、GNDをGNDに接続します。電源投入後、マルチメータAC電圧レベルでA-B間電圧を測定します。通信が正常であれば、データ転送の瞬間に大きな電圧変動（数百ミリボルトから数ボルトの振幅）が見られます。変動がない場合、終端抵抗がないとバスがフローティングするか、A/B反転によってすべてのスレーブが同時に間違ったフレームを受信したと考えられます。
第二に、トポロジー：手をつないで、すべての枝を拒否するだけです。
2.1正しいトポロジー
RS-485バスは、“ハンドアンドハンド”デイジーチェーントポロジを使用する必要があります。つまり、1つのデバイスから出て、別のデバイスにのみ接続します。
ホスト― ― ― [1] ― ― [2] ― ― [3] ― ―.. [設備N][設備N]
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
120Ω---ピーター │ │ │ │ │ │ │ │ │
連続して連結する その-------120 Ω---
（末端抵抗）バスの両端には120Ωの終端抵抗があり、中間デバイスが直列に接続されます。
2.2絶対禁止の接続方法
スター·ジョインすべてのデバイスは同じ集中点から放射されます。
【設備1】【設備1】
ホスト→ [ノード] → [デバイス2]
【設備3】【設備3】ツリー分岐：バスの真ん中から分岐デバイスを分離します。
2.3現場における最後の手段の分岐対策
フィールド機器の物理的な位置が実際に手をつなぐことができない場合（例えば、1つの壁にデバイスの列が取り付けられ、別の壁にデバイスがあるなど）、スターを難しくしないでください。RS-485ディストリビュータ（ハブとも呼ばれます）を使用してバックボーンを複数の独立したネットワークセグメントに分割し、各ネットワークセグメントは依然として標準的なハンドハンドトポロジです。RS-485スプリッタは本質的にマルチポートリピータであり、各ポートに独立した駆動回路と受信回路があり、単純な銅線分岐の代わりに使用される。
第三に、ケーブルの選択：ラインが間違って、すべてが失われる
3.1シールドツイストペアRVSPを使用する必要があります
RS-485は、差動信号に依存してコモンモード干渉を抑制します。干渉信号は、A線とB線の両方の検出電圧がほぼ同じで、受信側で差動減算を行うと自然に相殺されます。ツイストペアは、AとBの2つのワイヤカップリング干渉ができるだけ同じであることを保証することができ、ツイスト間隔が均一で、ツイストがタイトで、干渉防止効果が良くなります。
| ケーブルの種類 | 利用可能か | 理由は |
|---|---|---|
| RVSP（シールド付きツイストペア、特性インピーダンス120Ω） | 最高の選択。 | RS-485用の設計 |
| RVV通常シース平行線 | 利用できません | ツイストペアではなく、干渉結合不平衡 |
| ケーブル（Cat 5 e/6 UTP） | 推奨しない。 | ツイストペアですが、特性インピーダンス100Ω、トータルシールドなし |
| 同軸ケーブル | 利用できません | シングルエンド信号と差動は概念ではありません。 |
| 普通のBV線（単芯硬線） | 利用できません | ツイストも差もなく、2本のアンテナと同等です。 |
ワイヤ径の要件：0.75 mm ²または1.0 mm ²（約AWG18-20）。0.5 mm ²は300メートル以内の理想的な環境でのみ走行でき、長距離や干渉の強い現場では0.75 mm ² 以上が必要です。
インピーダンス要件：120Ω。これは終端抵抗の120Ωと一致しており、100Ωのネットワークケーブルを置き換えることはできません。インピーダンスのミスマッチは、ケーブル遷移のすべての部分で信号が反射することを意味します。
3.2現場でよくある野路路
“485ラインが使用されるときに2つのコアからケーブルを取る”-ケーブルはUTP（非シールド）であり、ケーブル8コア内のツイストペアの4組は、あなたはそれらのペアの1つしか取りません、残りの6コア浮遊は6アンテナであり、ツイストペア干渉カップリングは大きな不均衡を導入します。もしあなたが必須です。ネットワークケーブル（現場にはネットワークケーブルしかありません）を使用して、使用しているペアだけを残して、2つのコア外套シールド層を接地します。これは直接ケーブルよりも強いですが、通常のRVSPよりも悪いです。
“485 信号ラインと220V電源を同じチューブに接続する”-インバータの一次側のPWM 波形によって電源ラインに励起されるEMIは、485差動信号の200mVスレッショルドを直接ドライバックすることができます。強い電気（電源コード、インバータ出力ライン）からの485ラインは、少なくとも30cmの平行距離を維持し、交差するときに直角にする必要があります。
第四に、シールド接地：単一点または二点？
RS-485は、低周波差動信号（標準ボーレートは最大115.2 kbps）を使用しており、低周波回路に属します。低周波回路の原理：単一点接地。
4.1ルール：シールドの単一点接地
シールド層はバスの一端でのみ大地に接する。もう一方は何も取らずにぶら下がっている。
なんで？両端が接地されている場合、2つの接地抵抗が異なるため、シールド層にループ電流（グランドループ）が発生します。シールド層を流れるこの電流自体が干渉源となります。シールドしないだけでなく、信号ラインにノイズを結合します。単一点接地はこのループを遮断する。
4.2どっちの端？
優先的にマスタ側（PLC、上位機、ゲートウェイ側）を接地します。理由：マスターステーションは通常、接地条件（標準配電盤、等電位接地列）が良く、フィールド機器側の接地条件が悪い（機器シェルが接続されていない接地杭を知らない）。
メインステーション側自体がフローティングシステム（機器にグランド端子がない）の場合は、シールド層をフィールド機器側の雷アース列に接続することができます。ポイントは、端のみです。
4.3 50メートル以上は？
バスの長さが50メートルを超える場合、フィールド電磁環境が特に過酷な場合（インバータ、高出力モータの隣にある）、単一点接地では不十分である可能性があります。シールドが長すぎると、単一点接地の効果が減衰します。この時の採用デュアルエンド接地 +直列抵抗シールド層の遠位端は直接地球に接続されていないが、100Ω ~ 1kΩの抵抗を介して地球に接続されている。抵抗はグランド·ループの電流を制限し、シールド層の両端の電位をあまり差がないようにします。
4.4 GND（信号グランド）の接続
多くのRS-485デバイスには、AおよびBラインに加えてGND（信号グランド）端子があります。GNDを接続しますか？
すべてのデバイスが同じ電源システム（同じ配電盤からDC 24 V）上にある場合、GNDに接続しないことができます。各デバイスのGNDはすでに電位です。
デバイスが独立した電源（それぞれ1つのスイッチング電源アダプタ）を使用している場合は、すべてのデバイスのGND 端子を接続する必要があります（注：GNDは接続されていません）。異なる電源のGND間には数ボルトから数十ボルトのコモンモード電圧差がある可能性があります。この差が485トランシーバのコモンモード範囲（標準-7 V ~+12 V）を超えると、トランシーバは燃え尽きるか、信号を認識しなくなります。GNDラインの機能は、すべてのデバイスの基準グランドを同じ電位にプルすることです。
端子抵抗：120Ωの2箇所
5.1終端抵抗の役割
伝送ライン上の信号の振る舞いは、パイプ内の水波と同様です。パイプは突然終わりに達し、波が跳ね返ってきます。RS-485ツイストペアの特性インピーダンスは約120Ωで、信号が突然ハイインピーダンス（オープン回路）に遭遇すると、エネルギーがどこにも消費されず、反射されます。反射波は元の信号に重ね合わせられ、リンギングとオーバーシュートを形成します。
端子抵抗は、バスの両端に120Ω抵抗を1つずつA線とB線に接続しているため、ケーブル終端インピーダンスは120Ωになります。ケーブル特性インピーダンスと一致し、信号が終端に到達すると抵抗によってエネルギーが吸収され、反射されません。
5.2どこに行く？
バスの両端のデバイスに1つずつ接続します。中間機器は接続しない。3つ以上の端子抵抗を接続すると、合計シャント抵抗は120Ω未満になり、485ドライバの負荷が増加し、信号振幅がローになります。
5.3終端抵抗を考慮する必要がある場合
短距離（50 m）、低ボーレート（≤ 96 00）、わずか2-3デバイス。このとき、信号の反射エネルギーは非常に小さく、端子抵抗なしでも正常に動作します。しかし、それは測定によって決定される必要があります-副作用はなく、保険の慣行です。
38400 以上のボーレートまたは100 m以上の距離では、終端抵抗が必要です。
6、バイアス抵抗：アイドル時のノイズ防止
6.1問題の背景
RS-485バスがアイドル状態（データを送信するデバイスがない）では、A線とB線の状態は不確実です。この時点でバスが完全に浮遊している場合（終端抵抗のみがAとBを引っ張っている場合）、わずかな電磁ノイズがA-B間で±200mV以上の電圧変動を引き起こす可能性があります。受信側では、不要なランダムバイトが表示されます。この現象は“アイドルノイズが通信中断をトリガする”と呼ばれ、マスターがクエリを送信し、スレーブが応答しないことを示します。スレーブの割込みサービスプログラムがCPUをアイドル乱数バイトでいっぱいになっているためです。
6.2バイアス抵抗の原理
バスの一端にプルアップ抵抗（A ~+3.3 V/5 V）とプルダウン抵抗（B ~ GND）を追加すると、アイドル時にラインBの電圧が自動的にAより200mV高くなります。バスはデフォルトで定義されたロジック1状態（アイドル状態）になります。この抵抗をバイアス抵抗（Fail-Safe Bias Resistor）と呼びます。
6.3計算方法は
標準的な485バスには120Ωの終端抵抗が2つあります（両端に接続）。バイアス抵抗を加えると、端子等価回路は、プルアップ抵抗Rpuを5 Vに接続→ 120Ω終端抵抗→プルダウン抵抗RpdをGNDに接続します。
アイドル時B-A ≥ 200mVを要求し、計算：
Rpu = Rpd = 680Ω、電源5 Vとすると、
アイドル時のA 点電圧= 5V × 680Ω //下端120Ωの半分/680Ω + 680Ω // R。
式：R実際のエンジニアリングでは、680Ωまたは560Ωを直接使用できます。一般的なシナリオ：Rpu = Rpd = 680Ω、バスの端に接続。
以下の表は、5 V電源時の一般的なバイアス抵抗値のアイドル電圧です。
| バイアス抵抗値R= Rpd | アイドル时のB - A电圧（约） | 適用可能なシーン |
|---|---|---|
| 1.5kΩ | 200mV | 臨界値、環境クリーンで利用可能 |
| 1kΩ | 300mV | 一般的な推奨 |
| 680Ω | 430mV | わずかな干渉のある環境 |
| 560Ω | 530mV | 干渉は大きいが小さすぎない。 |
| 470Ω | 640mV | 強い干渉だが、小さな電源。 |
バイアス抵抗は小さすぎないでください。485ドライバの有効信号振幅を小さくするには小さすぎ、バイアス電流が無駄になります。
市場に出回っている多くのRS-485シリアルカードやコンバータ（USBからRS-485モジュールへの変換など）は、すでに回路基板にバイアス抵抗を内蔵しているため、バスの端にバイアスをかける必要はありません。確認するために。マルチメータ電源オフを使用して、AからVCC、BからGNDの抵抗値を測定し、680Ω~1.5kΩの範囲で測定すると、バイアスが内蔵されています。
7.雷と過圧保護
RS-485 通信ラインが建物の外に出て2つの建物の間を走るときは、サージ保護を考慮する必要があります。RS-485トランシーバの耐圧は通常±12V~±15V程度であり、近距離落雷検出は数百ボルトから数千ボルトの瞬時電圧をもたらすことができ、トランシーバチップを直接燃やします。
7.1レベル3保護プログラム
RS-485の標準レベル3サージ保護は以下の通りです。
ファースト·レベル：A、Bラインは、保護地（PE）にそれぞれガス放電管（GDT）、圧力90V 〜 150V、放電増幅エネルギー。
レベル2。：A、BラインはPEにそれぞれTVS過渡抑制ダイオード（SMBJ 6.5 CA、ブレークダウン電圧6.5 Vなど）を接続し、残留電圧をクランプします。
レベル3 3AラインとBラインは、連続電流を制限するPTC自己回復ヒューズ（50mA ~ 100mAステージなど）を直列に接続します。
この3段階方式では、GDTは最大エネルギーを消費し、TVSは残りのスパイクを消費し、PTCは持続電流を制限します。実際の展開では、RS-485雷保護モジュールをバスの入り口（建物の外壁に貫通する場所）に集中的に設置し、通常の配線で屋内機器に信号を接続することができます。
7.2雷は信頼できる。
雷保護デバイスのグランド端は、低インピーダンスでグランド列に接続する必要があります。雷保護接地列の接地抵抗は4Ω以下でなければならない。雷保護装置が不適切なグランドにサージ電流を導入すると、グランドを通るサージ電流の高いインピーダンスは、瞬時に全体の“グランド電位”を上昇させ、コグランド結合を介してサージを通信チップに送り返すことになります。
8、デバッグプロセス：マルチメータからランニングパスまで
この順序でチェックするのが最も効果的です：
ステップ1：停電チェック
すべての機器が停電。マルチメータ抵抗レベルでA-B間のDC抵抗を測定します。終端抵抗が120Ωの場合、60Ω~120Ωの間にする必要があります（他のデバイスの入力インピーダンスに依存します）。抵抗がオープン状態の場合、ラインが切断されているか、終端抵抗が接続されていません。
A対グランド、B対グランドの抵抗を測定する-高抵抗（数十kΩ 以上）でなければなりません。短絡または低抵抗が検出された場合、ケーブルが破損したシェルまたはデバイスポートが破壊されます。
ステップ2：電源投入時にアイドル電圧をチェック
すべてのデバイスの電源が入りますが、プライマリ局はデータを送信しません（またはプライマリ局のプラグを抜きます）。マルチメータDC電圧で測定する：
- A対GND：1.5 V ~ 2.5 V程度であること。
- B対GND：2.5V~3.5V程度であること。
- A-B電圧：BはAより高くなければならず、差は約200mV~600mVです。
A-B電圧が0Vに近いか非常に小さい（ B電圧）場合は、バイアス抵抗が反転しているか、デバイス側でA/Bが反転している可能性があります。
ステップ3：単一スレーブ通信テスト
バス上の駅から1つずつ加算します。最初のスレーブステーション01のみが接続され、マスターステーションはレジスタをリードするコマンドを発行します（関数コード03、レジスタをリードする）。このデバイスの配線とパラメータは正しいです。No Response →スレーブアドレス、ボーレート、データビット/ストップビット/チェックビットの一致をチェックします。
多くの初心者は、“デバイスのデフォルトアドレス1，96 00，8 N 1”と考えていますが、デフォルトはベンダーによって異なります。1つはデフォルト、247です。ボーレートは4800、96 00、19200、115200のいずれかです。検査ビットは、无検査N、偶検査E、奇検査Oであり得る。仕様書には“デフォルト96 00，8 N 1”と書かれていますが、工場テストでエンジニアが19200に変更した可能性があります。このピットには近道はなく、仕様書にパラメータをチェックして同期するだけです。
ステップ4：機器全体の調整
1台が走った後、次の1台を追加。テストを追加します。すべてのデバイスを一度にハングアップして問題を探すのではなく、RS-485の故障は、バス全体をダウンさせる1つのデバイスの故障ですが、16台すべてがハングアップしている場合、誰がやったのかわかりません。
通信に問題が発生した場合は、バスが回復するかどうかを確認するためにそれを取り外します。このデバイスに問題があります（ポート破損、ボーレートの不一致、アドレス競合）。回復しない→前の数台の配線、終端抵抗、電源を確認してください。
ステップ5：波形を見る
マルチメータが問題を検出しないが、通信が正常でない場合、オシロスコープは究極の武器です。オシロスコーププローブ（差動プローブが最適で、2つのシングルエンドプローブでA-B演算を行うことができない場合）をA/Bラインにクロス接続し、マスターステーションをトリガしてModbusコマンドのフレームを送信します。
通常の波形は、アイドル時にBがAよりも高くなります（ロジック1）。送信開始時のクリアな方形波-低レベル（B）A）論理1です。方形波の立上り/立下りエッジは、明確なオーバーシュートやリンギングなしでクリアでなければなりません。フレームギャップ（3.5文字時間）は、オシロスコープ上の明らかな空き高レベル領域です。
深刻なリンギング（方形波の上部に複数の波線がある）が表示された場合、終端抵抗の選択が間違っているか、接続されていません。アイドル時に電圧が常にジッタし、振幅が±200mVを超える場合、バイアスが不十分かケーブルシールドがグランドになっていません。A-B電圧が常に通常よりもはるかに低い場合（例えば、振幅が3- 5 Vではなく1 V）、ドライバに過負荷がかかります（端子抵抗が並列に多すぎる、チップ駆動能力を超えるデバイスの数、またはデバイスポートが故障している）。
9.よくある故障の迅速な検査
| 現象とは | 最も可能性の高い理由 | チェック方法 |
|---|---|---|
| すべてのデバイスが通信しない | A/Bライン反転、オープンバス、バイアスなし | アイドル電圧、抵抗の測定 |
| ある道は正常で、ある道は異常です。 | デバイスのボーレート/アドレス/検証の不一致が正常ではない | 単一のテスト。 |
| 通信中断の継続 | 終端抵抗の欠如または接触不良、バスが長すぎる | オシロスコープで見る |
| たまに文字化け | シールドされていないアース、近接干渉源、バイアス不足 | 環境チェック、シールドチェック |
| デバイスの新規追加後のグローバル障害 | 新しいデバイスポートの破損またはA/B短絡 | 個別に分離。 |
| アイドル時にランダムデータを受信 | バイアス抵抗の欠如 | アイドル電圧とバイアスの測定 |
| 低い時は正常、高い時は不可 | ケーブルの品質不良または距離超過 | ボーレートの低減またはスイッチング |
十、施工検査リスト
接続が完了すると、1つずつ：
- [ ]トポロジは手をつないだデイジーチェーンで、星型や分岐はありません
- [ ]バスの両端に120Ωの終端抵抗を1つずつ接続する
- [ ]ケーブルはシールドツイストペア（RVSP）、ワイヤ径 ≥ 0.75 mm ²
- [ ]不要なケーブルコア処理済み（アンテナとして浮遊しない）
- [ ] 485ラインは強い電気距離≥ 30cm、交差時に垂直に通過します。
- [ ]シールド単一点接地（プライマリ局側を優先）
- [ ]すべての非共通ソースデバイスのGNDラインが直列接続されている
- [ ]屋外を通過する場合は、雷保護モジュールが取り付けられ、確実に接地されている
- [ ]バス上の1点にバイアス抵抗を設定している（またはコンバータ内蔵を確認する）。
- [ ]すべてのデバイスのAはA、BはB、GNDはGNDに接続します。
- [ ] 各デバイスのボーレート/アドレス/チェックビットが確認され、記録されています。
- [1点で走ることができ、全体で走ることができる。
このリストのそれぞれは、産業制御エンジニアが現場で費やしたコストの教訓です。配線は直感や運ではなく、ステップバイステップの検証です。
再び話す問題がある。
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