Ihr Wegweiser für
industrielle Netzwerke

Modbus-TCP

Das Modbus-Protokoll ist seit seiner Entwicklung im Jahr 1979 ein De-facto-Standard für die industrielle Kommunikation. Es ist effektiv, einfach zu implementieren und sowohl für Anbieter von Geräten als auch für Anwender frei verfügbar.

Ursprünglich ist das Modbus-Protokoll für die serielle Kommunikation zwischen Geräten entwickelt worden. Nach seiner Veröffentlichung bot es lange Zeit die einzige Möglichkeit, Steuerungssysteme unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren zu lassen. Als Modbus/ TCP hat es den Einzug der Ethernet-Kommunikation in der Automatisierung maßgeblich mit vorangetrieben. Dabei bietet dieser Ansatz eine ganze Reihe von Vorteilen – für Entwickler genauso wie für Anwender. Die Kombination eines vielseitigen und weit verbreiteten Netzwerks (Ethernet) mit einem universellen allgegenwärtigen Netzwerk-Standard (TCP/IP) und einer herstellerneutralen Darstellung der Daten (Modbus) ergibt ein wirklich offenes System für den Austausch von Prozessdaten. Darüber hinaus ist es extrem einfach auf allen Geräten zu implementieren, die TCP/IP unterstützen. In seiner heutigen Ausprägung bietet Modbus/TCP schnelle, flexible und effektive Kommunikation in industriellen Netzen.

Modbus/TCP setzt ausschließlich auf offene Standards. Gerade durch den Einsatz von TCP/IP hat es den Sprung ins Internet-Zeitalter bravourös geschafft: Modbus/TCP ist das einzige industrielle Kommunikationsprotokoll, das über einen eigenen so genannten „Well known port (Port 502)“ verfügt, der es im Internet routingfähig macht. Dies befähigt es auch für Fernzugriffe über das Internet.

Der Modbus-Protokollstack im ISO/OSI-Referenzmodell

ISO/OSI-SCHICHT Protokoll Einheit
7 Anwendungsschicht
(Application Layer)
Anwendungsorientiert Modbus Daten
6 Darstellungsschicht
(Presentation Layer)
     
5 Sitzungsschicht
(Session Layer)
     
4 Transportschicht
(Transport Layer)
Transportorientiert TCP
(Transmission Control Protocol)
Segmente
3 Vermittlungsschicht
(Network Layer)
  IP
(Internet Protocol)
Pakete
2 Sicherungsschicht
(Data Link Layer)
  Ethernet (802.3),
WLAN (802.11)
Rahmen
(Frames)
1 Bitübertragungsschicht
(Physical Layer)
    Bits

Im ISO/OSI-Modell ist das Modbus-Protokoll in der Schicht 7 angesiedelt, der so genannten Anwendungsschicht. Es bietet eine Client-/Server-Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten, die über verschiedene Busse oder Netzwerke verbunden sind. Das Protokoll definiert ein Verfahren für den Austausch von Nachrichten und ist deshalb unabhängig von den darunter liegenden physikalischen Schichten. Daher existieren verschiedene Implementierungen des Protokolls auf unterschiedlichen Kommunikationsmedien, wie beispielsweise Ethernet, RS-232 oder RS-485, Funkstrecken, Glasfasern oder Mobilfunk. Besonders vorteilhaft beim Modbus-Protokoll ist, dass es auch auf einfachen Controllern sehr leicht zu implementieren ist – der Zeitaufwand für Programmierung, Anwendung und Fehlerbeseitigung ist gering. Daher kann das Protokoll auf allen Gerätetypen zur Kommunikation eingesetzt werden – also beispielsweise auf Speicherprogrammierbaren Steuerungen, Motion-Controllern, Bedienterminals, dezentralen E/A, in SCADA-Systemen sowie auf allen möglichen Peripherie-Geräten, die im Automatisierungs- Umfeld genutzt werden.

Quellenangabe: Informationen über Modbus-TCP mit freundlicher Unterstützung des VDE-Verlags und Thomas Hammermeister. Weiterführende Informationen s. Fachbuch "Industrielle Kommunikation mit Feldbus und Ethernet", ISBN 978-3-8007-3297-5.