Modbus RTU 통신 완벽 정리 – 개념부터 활용까지

Modbus RTU는 산업 자동화 및 제어 시스템에서 널리 사용되는 직렬 통신 프로토콜이다.
PLC, 센서, 계측기, 모터 드라이버 등 다양한 장비 간 데이터를 교환하는 데 사용되며,
RS485 또는 RS232 기반으로 작동한다.

이번 글에서는 Modbus RTU의 개념, 동작 원리, 프레임 구조, Modbus TCP와의 차이점, 주요 활용 분야 및 장점까지 상세히 알아보겠다.

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1. Modbus RTU란?

Modbus RTU는 Modbus 프로토콜의 한 형태로, RS485 또는 RS232 직렬 통신을 기반으로 동작하는 프로토콜이다.
RTU(Remote Terminal Unit) 형식으로 데이터를 송·수신하며, 바이너리(Binary) 형식으로 데이터 전송이 이루어진다.

✅ 산업용 장비(PLC, 센서, 모터 드라이버) 간 통신을 위한 표준 프로토콜
✅ RS485, RS232 직렬 통신을 기반으로 동작 (2선식 또는 4선식 지원)
✅ 마스터-슬레이브(Master-Slave) 방식으로 통신

📌 Modbus RTU는 산업 현장에서 가장 많이 사용되는 직렬 통신 프로토콜 중 하나이다.

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2. Modbus RTU의 주요 특징

① 마스터-슬레이브(Master-Slave) 방식

Modbus RTU 네트워크는 1개의 마스터(Master)와 다수의 슬레이브(Slave) 장치로 구성된다.

• 마스터(Master): 데이터를 요청하는 장치 (예: PLC, SCADA, HMI)
• 슬레이브(Slave): 마스터의 명령을 받아 데이터를 전송하는 장치 (예: 센서, 모터, 계측기)

✅ 마스터 1개 + 최대 247개의 슬레이브 장치 연결 가능 (RS485 기준)

📌 Modbus RTU는 마스터가 명령을 보내고, 슬레이브가 응답하는 구조이므로 충돌이 발생하지 않는다.

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② RS485, RS232 기반 직렬 통신 지원

통신 방식 RS232 RS485

최대 슬레이브 수	1개	최대 247개
통신 방식	포인트 투 포인트 (1:1)	멀티드롭 (1:N)
최대 전송 거리	15m	1200m
노이즈 저항성	낮음	높음

✅ RS485는 다중 노드 연결과 장거리 통신이 가능하여 Modbus RTU에서 가장 많이 사용된다.

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③ Modbus RTU 프레임 구조

Modbus RTU 데이터는 프레임(Frame) 단위로 전송되며,
각 프레임은 **슬레이브 주소, 기능 코드, 데이터, CRC(오류 검출 코드)**로 구성된다.

필드 길이(바이트) 설명

슬레이브 주소	1	데이터 요청 대상 슬레이브 ID (1~247)
기능 코드	1	읽기(0x03), 쓰기(0x06) 등 명령 코드
데이터	가변	레지스터 주소, 값 등 데이터 포함
CRC (오류 검출)	2	데이터 무결성 확인 (CRC-16)

✅ CRC-16 체크섬을 사용하여 데이터 오류를 검출할 수 있다.

📌 Modbus RTU는 바이너리(Binary) 형식으로 데이터를 전송하여 통신 속도가 빠르고 효율적이다.

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3. Modbus RTU vs. Modbus TCP 차이점

구분 Modbus RTU Modbus TCP

통신 방식	RS485, RS232 직렬 통신	Ethernet (TCP/IP 기반)
데이터 형식	바이너리(Binary)	패킷(Packet) 기반
네트워크 구조	마스터-슬레이브	클라이언트-서버
최대 장치 수	247개 (RS485 기준)	IP 주소 기반, 제한 없음
통신 거리	최대 1200m	거리 제한 없음 (인터넷 사용 가능)

📌 Modbus RTU는 RS485 기반의 직렬 통신을 사용하며, Modbus TCP는 이더넷을 통해 네트워크 통신이 가능하다.

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4. Modbus RTU의 동작 원리

1️⃣ 마스터(Master)가 슬레이브(Slave)에게 명령 요청 (예: 센서 데이터 읽기, 모터 제어 명령 등)
2️⃣ 슬레이브(Slave)가 마스터(Master)에게 응답 (요청한 데이터 전송 또는 확인 메시지 반환)
3️⃣ CRC 오류 검출을 통해 데이터 무결성 확인
4️⃣ 마스터는 다른 슬레이브에게 순차적으로 명령을 전송하며, 네트워크를 관리

✅ 이 과정에서 마스터만 데이터를 요청할 수 있으며, 슬레이브끼리는 직접 통신하지 않는다.

📌 Modbus RTU는 간단한 프로토콜 구조를 가지고 있어, 산업 자동화에서 널리 사용된다.

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5. Modbus RTU의 활용 분야

🏭 산업 자동화 – PLC, 센서, 모터 드라이버, SCADA 시스템 연결
⚡ 전력 및 에너지 관리 – 전력 미터, 스마트 미터 데이터 수집
🚆 교통 시스템 – 철도 신호 제어, 승강기 관리 시스템
🏢 빌딩 자동화 – HVAC(공조 시스템), 조명 제어, 환경 모니터링
💉 의료 장비 – 실시간 데이터 수집 및 원격 모니터링

✅ Modbus RTU는 다양한 산업 분야에서 센서 및 제어 시스템을 연결하는 표준 프로토콜이다.

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6. Modbus RTU 설정 및 구성 방법

📌 기본 통신 설정

• 통신 속도(Baud Rate): 9600bps, 19200bps, 38400bps, 115200bps 등
• 데이터 비트(Data Bits): 8비트
• 패리티 비트(Parity Bit): 없음(None), 짝수(Even), 홀수(Odd) 선택 가능
• 정지 비트(Stop Bit): 1비트 또는 2비트

✅ 통신 속도(Baud Rate)와 패리티 비트 설정이 일치해야 정상적인 통신이 가능하다.

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7. Modbus RTU의 장점과 단점

✅ 장점

✔ 산업 표준 프로토콜 – 대부분의 장비에서 지원
✔ RS485 기반으로 장거리(최대 1200m) 통신 가능
✔ 구조가 단순하고, 구현이 쉬워 유지보수 용이

❌ 단점

❌ 마스터-슬레이브 방식으로, 슬레이브 간 직접 통신 불가능
❌ Modbus TCP보다 네트워크 확장성이 낮음
❌ 에러 검출(CRC)은 가능하지만, 보안 기능(암호화)이 없음