Modbus ist eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Kommunikationsprotokolle in der Industrie. Es dient dem Datenaustausch zwischen Steuerungen, Gateways und Feldgeräten wie Energiezählern, Sensorik, Antrieben und Remote-I/O. Das Protokoll ist bewusst schlicht: Daten werden als Register gelesen oder geschrieben, ohne semantische Beschreibung des Inhalts.
Genau diese Einfachheit ist der Grund, warum Modbus seit Jahrzehnten in der Fertigung präsent ist – und warum Brownfield-Anlagen es noch auf Jahre hinaus mitbringen werden.
Modbus RTU vs. Modbus TCP
Beide Varianten teilen dieselbe Register-Logik, unterscheiden sich aber im Transport.
Modbus RTU läuft über serielle Leitungen, typischerweise RS-485. Es arbeitet nach dem Master-Slave-Prinzip: Ein Master fragt ab, Slaves antworten. Robust und günstig – aber mit begrenzter Bandbreite und reinem Polling-Charakter.
Modbus TCP läuft über Ethernet via TCP/IP nach dem Client-Server-Prinzip. Es lässt sich einfacher in IT/OT-Netze integrieren, bietet höhere Bandbreite und ist über Standard-Switches betreibbar.
Die Merkrege lautet: RTU ist seriell, TCP ist Netzwerk. Die Datenlogik dahinter ist in beiden Fällen nahezu identisch.
Register-Logik: Wie Modbus Daten beschreibt
Modbus überträgt keine semantischen Objekte wie „Temperatur in Grad Celsius" oder „Maschinenzustand aktiv". Es überträgt Adressräume mit vier Typen: Coils (einzelne Bits, schalt- und lesbar), Discrete Inputs (einzelne Bits, nur lesbar), Input Registers (16-Bit-Werte, nur lesbar) und Holding Registers (16-Bit-Werte, lesen und schreiben).
Was ein Register bedeutet – Einheit, Skalierung, Vorzeichen, Byte-Reihenfolge – kommt ausschließlich aus der Herstellerdokumentation oder einem Datenmodell im Gateway oder SCADA-System. Ohne diese Kontextinformation sind Modbus-Rohwerte nicht interpretierbar.
Typische Use Cases im Shopfloor
Modbus wird eingesetzt für Energie- und Medienmessung (Strom, Druckluft, Gas, Wasser), für Temperatur-, Durchfluss- und Drucksensorik, für einfache Zustände und Zähler aus Peripheriegeräten sowie für die Gateway-Anbindung von Bestandsgeräten an SCADA, Edge oder MES.
Modbus und MES: Der realistische Datenpfad
Ein MES spricht Modbus selten direkt an. Der typische Pfad lautet: Gerät (Modbus RTU oder TCP) → Gateway, PLC, SCADA oder Edge → standardisierte Schnittstelle wie OPC UA, MQTT oder REST → MES oder BI.
Für Cloud-native MES-Plattformen, die Brownfield-Anlagen integrieren wollen, ist ein Edge Gateway mit Modbus-Treiber der pragmatische Weg: Das Gateway übernimmt Protokollübersetzung, Datennormalisierung und Kontextualisierung – statt Modbus-Rohwerte direkt in höhere Systeme zu leiten. Entscheidend sind dabei saubere Tag-Namen und Einheiten, konsistente Zeitstempel-Logik und eine klare Definition, wo ein Wert final interpretiert wird.
Sicherheit bei Modbus TCP
Modbus hat historisch keinen eingebauten Authentifizierungs- oder Verschlüsselungsmechanismus. In vernetzten OT/IT-Umgebungen muss Sicherheit deshalb über Netzsegmentierung, Firewall-Regeln, VPN oder Zero-Trust-Konzepte und granulare Zugriffskontrollen hergestellt werden. Offene Modbus-TCP-Ports direkt im Unternehmensnetz sind ein relevantes Sicherheitsrisiko.
Typische Fehler
Falsche Skalierung oder Byte-Reihenfolge verwandelt 12,3 in 1230 oder einen negativen Wert – und bleibt unbemerkt, bis Kennzahlen nicht stimmen. Zu aggressives Polling überlastet Geräte und erzeugt Aussetzer. Register zu „raten" statt zu dokumentieren macht Integrationen langfristig nicht wartbar. Und Schreiboperationen ohne Absicherung können unerwünschte Setpoints oder Outputs auslösen.
FAQ
Was ist der Unterschied zwischen Modbus und OPC UA? Modbus ist ein einfaches Register-Protokoll ohne semantische Beschreibung der Daten. OPC UA ist ein umfassendes Kommunikationsframework mit Informationsmodell, Sicherheitsmechanismen und standardisierten Datentypen. In der Praxis werden beide kombiniert: Modbus auf Feldebene, OPC UA als standardisierte Schicht darüber – oft über ein Gateway.
Kann Modbus für Echtzeit-Daten genutzt werden? Bedingt. Modbus-RTU und -TCP sind polling-basiert, keine event-getriebenen Protokolle. Reaktionszeiten hängen von Poll-Rate und Netzwerklast ab. Für Echtzeit-kritische Steuerungsaufgaben sind modernere Protokolle wie PROFINET oder EtherNet/IP besser geeignet. Für Monitoring und Datenerfassung reicht Modbus in den meisten Anwendungsfällen.
Wie viele Register kann man pro Anfrage lesen? Das hängt von der Implementierung ab, aber typisch sind bis zu 125 Holding Registers pro Read-Request. Für Performance-optimiertes Polling werden zusammenhängende Register in einer Abfrage gebündelt statt einzeln abgefragt.
Ist Modbus noch zeitgemäß? Für neue Anlagen gibt es modernere Alternativen. Modbus bleibt aber relevant, solange Bestandsgeräte es sprechen – und das ist in produzierenden Betrieben noch auf Jahre der Fall. Der pragmatische Ansatz: Modbus am Gerät lassen und über Gateway oder Edge in standardisierte Protokolle übersetzen.
