RS-422(アールエスヨンニーニー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

RS-422は、電子機器間でデータを送受信するためのシリアル通信インターフェース規格の一つである。正確には、米国電子工業会（EIA）が定めた電気的特性に関する標準規格であり、現在はTIA/EIA-422-Bとして知られている。この規格は、特にノイズ耐性が高く、長距離かつ高速なデータ伝送を可能にするために開発された。RS-232Cの後継として位置づけられ、主に産業用途や計測機器、POSシステム、セキュリティシステムなど、信頼性と安定した通信が求められる環境で広く利用されている。

RS-422の最も大きな特徴は、差動伝送方式を採用している点にある。これは、一本の信号線に対して基準となるグラウンド線（GND）を用いるシングルエンド伝送方式（RS-232Cなど）とは異なり、2本の信号線（一般的にAとB、または+と-と呼ばれる）を使ってデータを表現する方式である。具体的には、この2本の線間の電位差によってデータの論理値（1か0か）を判別する。例えば、A線の電圧がB線より高ければ論理1、低ければ論理0といった具合だ。この差動伝送には大きな利点がある。通信経路でノイズが発生した場合、そのノイズは通常、2本の信号線にほぼ均等に影響を与える。しかし、受信側で2本の線の電位差を読み取るため、両方の線に同時に乗ったノイズ成分は相殺され、実質的にノイズの影響を受けにくくなるのだ。これを同相ノイズ除去と呼ぶ。この高いノイズ耐性により、RS-422は工場のような電気的ノイズが多い環境でも安定した通信を実現できる。

また、RS-422はRS-232Cと比較して、電圧レベルが低いことも特徴である。RS-232Cが±5V～±15Vといった比較的高い電圧を使用するのに対し、RS-422では信号の電位差がわずか±2V～±6V程度と低い。低電圧で動作することで、消費電力を抑え、発熱も減少させる効果がある。同時に、差動伝送と相まって、より高速なデータ伝送が可能となる。RS-422の伝送速度は最大で10Mbps程度に達することができ、伝送距離は、例えば100kbps程度の速度であれば最大1.2kmまで対応可能である。これは、数百メートルが限界とされるRS-232Cを大きく上回る性能であり、長距離でのデータ伝送が必要なシステムにおいて非常に有利である。伝送速度と距離はトレードオフの関係にあり、速度が速くなるほど伝送できる距離は短くなる。

RS-422は基本的に全二重通信をサポートする。これは、送信用の信号線ペアと受信用の信号線ペアが独立して存在するため、データを同時に送受信できることを意味する。例えば、機器Aが機器Bにデータを送信している間にも、機器Bから機器Aへデータを送信することが可能だ。これは、双方向でリアルタイム性が求められるシステムにおいて重要な機能である。

通信形態としては、ポイント・ツー・ポイント（1対1）の接続が一般的だが、RS-422はマルチドロップ接続にも対応している。マルチドロップとは、1台の送信側デバイス（ドライバ）に対して、複数台の受信側デバイス（レシーバ）を接続する形態を指す。RS-422規格では、1台のドライバに対して最大10台のレシーバを接続することが可能である。これにより、例えば1台のマスターデバイスが複数のスレーブデバイスに対して、一斉に同じデータを送信するようなシステムを構築できる。ただし、このマルチドロップは、あくまで「一方向」の「1対N」通信に限定される点に注意が必要である。つまり、複数接続されたレシーバ側から、送信側ドライバへデータを返信することはできない。レシーバ側が送信機能を持たないため、双方向のマルチポイント通信は実現できない。

RS-422で使用されるケーブルは、差動伝送の利点を最大限に引き出すために、ツイストペアケーブルが推奨される。ツイストペアケーブルは、2本の信号線をより合わせて作られており、外部からの電磁ノイズが2本の線に均等に誘導されやすいため、ノイズ除去効果がさらに高まる。コネクタに関しては、RS-422規格自体が特定のコネクタ形状を定めているわけではない。そのため、D-sub 9ピンや15ピン、あるいは産業用途で使われるターミナルブロックなど、様々なコネクタが用途や機器に応じて利用される。

ここで、RS-422と関連する他のシリアル通信規格との違いについて触れておく。まず、RS-232Cと比較すると、RS-422は圧倒的に優れたノイズ耐性、高速性、長距離伝送能力を持つ。これは、差動伝送方式と低い電圧レベル設計によるものだ。RS-232Cが主にPCと周辺機器を近距離で接続する用途に利用されるのに対し、RS-422はより広範囲で過酷な環境での通信に適している。

次に、RS-485との関係性についてだが、RS-485はRS-422の電気的特性を基盤とし、さらに発展させた規格である。RS-422が一方向のマルチドロップ（1対N）に留まるのに対し、RS-485は「双方向」の「マルチポイント」通信を可能にする。つまり、複数のデバイス（ドライバ兼レシーバ）が同じバス上に接続され、どのデバイスも送信側にも受信側にもなれるため、双方向でデータをやり取りできる。RS-485は最大32台のデバイスをバス上に接続でき、ドライバの出力能力やレシーバの入力インピーダンスといった電気的特性が、複数のデバイスがバスを共有することに適応するように設計されている。そのため、RS-422はマスターがスレーブに一方的に指示を送るようなシステムに適しているのに対し、RS-485は複数のデバイスが互いに通信し合うような、より複雑なネットワーク構築に適していると言える。RS-422は、その高い信頼性と性能から、現在でも多くの産業分野で重要な通信インターフェースとして活用されている。