【基礎知識】パラレル通信とシリアル通信の違いとは？メリット・デメリットを分かりやすく解説

工場には様々な設備が日々稼働しています。

これらの設備は制御を行うためのＰＬＣやパソコンと接続されていて、様々な情報伝達が行われながら稼働しています。

機器同士が情報を伝達することを「通信」と呼び、大きく分けて次の2種類があります。

この記事では、これらの通信方式の違いについて詳しく解説していきます。

「パラレル」と「シリアル」｜言葉の意味について

まず通信方式の違いを解説する前に言葉の意味について考えてみましょう。

「パラレル」ってどんな意味？

「パラレル」という言葉は「平行」であったり「並列」といった意味があります。

パラレルワールドという言葉もありますが、これは僕たちの世界とは別の次元に並行して存在する仮想世界という意味ですよね。

つまり、それぞれの事柄が同時に並行して進むこと、これが「パラレル」です。

「シリアル」ってどんな意味？

「シリアル」という言葉には「一連の〜」とか「連続の〜」という意味があります。

ビジネス用語で「シリアルアントレプレナー」という言葉がありますが、これは新事業を何度も連続して立ち上げる起業家のことを指します。

前澤友作さんやイーロン・マスクさんみたいな人のことですね。

つまり、それぞれの事柄が順番に連続して進むこと、これが「シリアル」です。

パラレル通信ってなに？｜通信方式の特徴

パラレルの意味は「それぞれの事柄が同時に並行して進むこと」でした。

つまり、複数のデータを同時並行させて送受信を行う通信のことをパラレル通信と呼びます。

1つ例を挙げるなら、聖徳太子が10人の農民や武士たちからの話を同時に聞き分けたというエピソードが、まさにパラレル通信ですね。

10人が同時に話しかけるという状態は、まさに複数のデータを同時並行でやり取りしているようなものです。

実際の制御機器の通信もこれと同じで、様々な信号（話）を同時に制御装置間で送受信を行っています。

パラレル通信はデータを同時に送受信するので、一度に処理できるデータ量が多い代わりに、データ分の信号線を複数用意しなければならないデメリットが存在します。

実際のパラレル通信のイメージ

パラレル通信のイメージ図は次の通りです。

上の図は、職人Ａさんと職人Ｂさんがパラレル通信をしている様子を表した図です。

ＡさんとＢさんは、パラレル通信を通じて必要な仕事道具の連絡を取ろうとしています。

ＡさんとＢさんの間には合計7本の通信経路が通っており、それぞれの通信経路に「a1〜a7」という名前が割り当てられています。

この通信経路a1〜a7には”0″もしくは”1″というデータを入れることができ、あらかじめ次のように取り決めておきます。

例えば、ＡさんがＢさんに対して「プラスドライバーが欲しい」と伝えたければ、Ａさんはa1から”1″をＢさんに送信します。

ここで、イメージ図を見てみましょう。

AさんとBさんが行った通信内容を見てみると、a1から順番に「1」・「0」・「1」・「1」・「0」・「0」・「1」となっています。

「0」となっていれば何もいらない、「1」となっていればそのデータに対応した道具が必要という意味になるので、この場合は

「プラスドライバー・モンキーレンチ・ハンマー・充電ドリルが要るよ！」

と通信していることになります。

このように、個別のデータを同時にやり取りする方式がパラレル通信です。

シリアル通信ってなに？｜通信方式の特徴

シリアルの意味は「それぞれの事柄が連続で進むこと」でした。

つまり、複数のデータを1つずつ連続で送受信する通信のことをシリアル通信と呼びます。

パラレル通信のようにデータを同時に送受信するのではなく、順番に連続で送受信するところが大きな違いになります。

身近な例を挙げるなら、人気ラーメン店にお客さんが行列を作っている状態をイメージすると分かりやすいと思います。

お店の入口が1つしかないため、お客さんはお店の前に1列に並び、自分の番がくるまで順番に入店していくことになります。

案内する店員側も、並んでいるお客さんを先頭から1人ずつ連続で店内に通していきますよね。

つまり、ラーメン店は1つの入口（通信線）を使ってお客さんを受け入れ、注文（受信データ）をもらってラーメン（送信データ）を提供するということを連続で進めています。

実際のシリアル通信もこれと似たようなもので、1つの通信経路からデータを1つずつ順番に連続で送受信しています。

実際のシリアル通信のイメージ

シリアル通信のイメージ図は以下の通りです。

パラレル通信で使用したイメージ図をシリアル通信に置き換えました。

通信する内容はパラレル通信の時と同じですが、シリアル通信にすると通信経路の数が1本になります。

この経路を使用して、必要な道工具のデータを1つずつ連続で伝送します。

シリアル通信の場合は、通信を開始したら「順番にa1・a2・a3・a4・a5・a6・a7とデータを送るよ」というふうに決めておきます。

それではイメージ図を見てみましょう。

シリアル通信でAさんとBさんが行った通信内容を見てみると、連続で「0・1・0・1・1・0・0」と伝送しています。

「0」ならいらない、「1」ならその道具がいるという意味なので、通信した内容は「マイナスドライバー、ハンマー、六角レンチが必要」ということになります。

このように、データを1つの通信経路で順番に連続でやり取りするのがシリアル通信です。

パラレル通信のメリット・デメリット

パラレル通信のメリット・デメリットは以下の通りです。

パラレル通信のメリット

データ通信が高速

パラレル通信はデータ通信を複数の通信経路で同時に行うので、1つずつ通信を行うシリアル通信よりも高速というメリットがあります。

しかし、最近では高速なシリアル通信の技術が進んでいて、このメリットのためにパラレル通信を選ぶというケースはほとんど見られなくなっています。

簡単なハード回路で構築できる

設備間の制御装置同士で通信を行う場合、やり取りを行いたい信号数が少ない時などは簡単なハード回路を追加するだけで、手軽に実現できるのがパラレル通信の強みです。

複雑な通信設定や機器などが不要なため、工場設備間の簡単な連携やクレーン等との簡単な通信においては、まだまだパラレル通信の機器が現役で活躍しています。

パラレル通信のデメリット

通信線の本数が多くなる

パラレル通信は、やり取りするデータの数だけ通信経路が必要になるため、必然的に通信線の数が多くなります。

通信線の数が多くなると配線の数も多くなるため、配線作業の労務費や材料費が増えることになり、コストアップに繋がってしまいます。

通信の内容を後から追加するのが大変な場合がある

シリアル通信の場合は知識さえあれば、プログラムの変更で簡単に通信の内容を後からでも自由に変えたり追加したりすることが出来ます。

パラレル通信の場合は、通信の内容を後から追加するとなると配線を増やす必要が有り、状況によってはかなり面倒なケースが発生します。

設備間の距離が近い場合や追加する信号数が少ない場合は良いですが、距離が離れていたり信号数を沢山増やしたいという場合には、シリアル通信の方に軍配が上がります。

長距離の通信には不向き

パラレル通信の場合、複数に分かれたデータが正しいタイミングで到着するよう制御する必要があります。

通信のたびにデータの到着タイミングがバラバラだと、正常な通信ができないからですね。

通信距離が短ければ良いのですが、長距離の配線になると、ケーブルの長さや曲がり具合といった条件が影響し、到着のタイミングにバラツキが生じる可能性があります。

また、通信経路が多いことからノイズの影響を受けやすく、発生するノイズの量も必然的に増えます。

このような理由から、パラレル通信は長距離通信に不向きと言えるのです。

シリアル通信のメリット･デメリット

続いて、シリアル通信のメリット・デメリットです。

シリアル通信のメリット

配線が少なくてすむ

パラレル通信はデータ量が増えれば増えるほど配線の数を増やす必要がありますが、シリアル通信の場合はデータ量がどんなに多くても通信回線は基本的に1回線で済みます。

その為、データ量が多くなるほどパラレル通信よりもシリアル通信の方が、コストを大幅に抑えることができます。

通信の内容を後から変更しやすい

パラレル通信の場合は後から通信する信号を増やすことが難しい場合が多いですが、シリアル通信の場合は後から通信の内容やデータ量を増やすことになっても、大きな改造を伴わずに対応が可能です。

ただし、そのぶん通信内容を変更するにはプログラムを書き換えるソフトウェアの知識が必要になります。

通信距離を長くできる

シリアル通信の場合は1本の通信経路でデータを順番に処理していくので、通信距離が長くなったとしても、それぞれのデータの到着タイミングがズレるという心配がありません。

また、多少の影響は受けるものの、パラレル通信よりもノイズに強いという特徴も持っています。

これらの「タイミングのズレにくさ」と「ノイズへの強さ」という特徴を合わせ持つことにより、シリアル通信は通信距離を長くできるのです。

シリアル通信のデメリット

通信速度が遅い

パラレル通信と違って、1本の通信経路で順番にデータを処理していくという方式上、通信速度がどうしても遅くなるというデメリットがあります。

ただし、設備やシステム間の通信でこのデメリットが致命的になるケースは少なく、現在ではこのデメリットは技術革新によって段々解消されてきています。

機器の扱いが少し複雑になる

設備やシステムの間でシリアル通信を行う場合、実現には専用機器などのハードウェアに対する知識と、プログラムの構築といったソフトウェアに対する知識、これら両方の専門的な知見が不可欠です。

パラレル通信で別設備の制御装置同士を通信させる場合、一般的によく使われる入力部と出力部を繋ぐことさえ出来れば、専用の機器や知識が無くてもある程度の通信を実現することが可能です。

一方、シリアル通信の場合は簡単な内容の通信であっても、専用の機器を使用し相応のプログラムを作成する必要があります。

まとめ

以上、パラレル通信とシリアル通信の違いについて解説しました。

現在ではシリアル通信が主流になってきていますが、工場設備などのFA業界ではまだまだパラレル通信もよく使われています。

両方式にはそれぞれメリット・デメリットがありますので、状況に応じた最適な方法を選択して上手く活用しましょう。

	パラレル通信	シリアル通信
導入コスト	機器：安い 工事費：高い	機器：高い 工事費：安い
配線の多さ	多い	少ない
通信距離	短い	長い
通信速度	速い	遅い
改造の しやすさ	しにくい	しやすい