UDP送信とは？基本概念の整理

2025年6月6日

UDPとTCPの違い

UDP（User Datagram Protocol）は、OSI参照モデルのトランスポート層に属し、コネクション確立を行わずにデータグラムを送出する方式です。TCPのような再送制御や順序保証はありませんが、ヘッダが小さく遅延も少ないため、リアルタイム性が要求される産業機器で広く利用されています。

制御盤でUDPを採用するメリット

低オーバーヘッド：パケット生成・解析処理が軽量で、PLCやマイコンの負荷を抑制できます。
低遅延：コネクション確立が不要なため、指令値を即時に伝達できます。
実装容易：多くのPLCが標準機能として sendto() 相当の命令を備えており、マイコン側もライブラリで簡単に受信処理を実装できます。

制御盤からマイコンへ値を渡す仕組み

全体構成

送信側（PLC／制御盤）
- 送信先 IP アドレスとポート番号を設定
- 指令値をバイト列に整形し、周期タスクで sendto()
受信側（マイコン）
- イーサネット／Wi-Fi モジュールを初期化
- 指定ポートで待ち受け、データグラムを取り込み

データフォーマット設計のポイント

項目	推奨例	解説
先頭バイト	コマンドID（0x01 など）	受信後の処理を分岐しやすくします。
データ部	32bit 浮動小数点 × n	速度・温度などの実数値を効率的に格納できます。
シーケンス	16bit 連番	欠落や入れ替わりの検出に利用します。
CRC	CRC-16	UDP のチェックサムに加え、上位層で冗長性を確保します。

送信周期とリアルタイム性

例：20 ms 周期（50 Hz）で速度指令を送信すると、産業用サーボ制御でも遅延許容範囲内に収まります。
周期ジッタを抑えるため、PLC では「割込みタスク」や「高速スキャン」で送出すると安定します。

Arduino（Ethernet シールド）を例とした受信プログラム

必要なハードウェア

マイコン本体（Arduino Uno など）
W5500 搭載 Ethernet シールド
100 BASE-TX 対応のスイッチングハブまたはルータ

サンプルコード解説

以下は固定 IP（192.168.0.50）、ポート 50000 で受信待機し、ASCII 文字列をシリアルモニタへ出力する最小構成です。

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192, 168, 0, 50);
const unsigned int localPort = 50000;

EthernetUDP Udp;
char packetBuffer[32];

void setup() {
  Ethernet.begin(mac, ip);  // IP 設定
  Udp.begin(localPort);     // ポートをバインド
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    int len = Udp.read(packetBuffer, sizeof(packetBuffer) - 1);
    packetBuffer[len] = '\0';   // 文字列終端
    Serial.print(F("受信: "));
    Serial.println(packetBuffer);
    // ここで数値変換・CRC 判定などを実装
  }
}

ESP32 では WiFiUDP クラスが同一メソッド名を提供しているため、コードをほぼ流用できます。