Modbus RTU vs. Modbus TCP — serieller Bus oder Ethernet?
Modbus ist seit den 1970ern der kleinste gemeinsame Nenner der Automatisierung — und existiert in zwei Welten: RTU über die serielle RS-485-Leitung und TCP über Ethernet. Register, Funktionscodes und Datenmodell sind identisch, die Unterschiede stecken in Verkabelung, Topologie und Tempo.
Modbus RTU
Der serielle Klassiker der Anlagentechnik: Einer fragt, alle Geräte antworten nur auf Zuruf.
Modbus TCP
Modbus TCP bringt das einfache Modbus-Frage-Antwort-Prinzip ins Ethernet-Netzwerk, über Standard-Port 502.
Modbus RTU
- Erschienen
- 1979, von Modicon veröffentlicht
- Pflege heute
- Modbus Organization (offener De-facto-Standard)
- Übertragung
- binär (RTU) über serielle Leitung, meist RS-485 Zweidraht
- Rollen
- Master/Slave, neu auch Client/Server genannt
- Adressen
- 1 bis 247 je Gerät, 0 = Broadcast (nur Schreiben, keine Antwort)
- Wichtige Funktionscodes
- 02/04 Eingänge und Messwerte lesen, 03 Halteregister lesen, 06/16 Register schreiben
Modbus TCP
- Standard
- Modbus Application Protocol, gepflegt von der Modbus Organization
- Ursprung
- Modbus 1979 von Modicon; TCP-Variante seit Ende der 1990er
- Transport / Medium
- TCP/IP über Standard-Ethernet (Switches, normale Netzwerktechnik)
- Port / Adressierung
- TCP-Port 502; Gerät wird über seine IP-Adresse angesprochen
- Nachrichten-Kopf
- Kleiner Adress-Kopf (MBAP) vor jeder Nachricht mit vier Angaben: laufende Nummer der Anfrage (Transaktions-ID), Protokoll-Kennung, Länge, Geräte-Nummer (Unit-ID)
- Fehlersicherung
- Keine Prüfsumme (CRC) nötig; TCP und Ethernet erkennen Übertragungsfehler selbst
// Wofür sie gemacht sind
Modbus RTU: gut geeignet für
- Einfache, robuste Anbindung vieler Messgeräte über eine einzige Zweidraht-Leitung, weil das Protokoll extrem schlank ist.
- Bestandsanlagen und günstige Geräte, weil praktisch jedes industrielle Gerät Modbus versteht.
- Situationen, in denen es nur auf Zahlenwerte ankommt (Temperatur, Strom, Drehzahl), weil Register genau dafür gemacht sind.
- Lange Kabelwege in elektrisch gestörter Umgebung, weil RS-485 als Zweidraht-Technik sehr störfest ist.
- Projekte mit knappem Budget, weil weder Lizenzkosten noch teure Hardware nötig sind.
Modbus RTU: weniger geeignet für
- Schnelle Ereignis-Meldungen (z. B. ein Alarm sofort), weil Geräte nie von selbst senden und der Master erst nachfragen muss. Besser: MQTT oder OPC UA.
- Grosse Datenmengen wie Bilder, Logs oder Dateien, weil ein Telegramm auf gut 250 Bytes (maximal 125 Register) begrenzt ist. Besser: Ethernet-basierte Protokolle.
- Anlagen mit vielen gleichberechtigten Teilnehmern, weil es immer nur einen Master gibt. Besser: Bussysteme, bei denen mehrere Geräte gleichberechtigt senden dürfen (z. B. CAN aus der Fahrzeugtechnik oder der Industrie-Ethernet-Standard PROFINET).
- Kommunikation über das Internet, weil Modbus RTU keinerlei Verschlüsselung oder Anmeldung kennt. Besser: Modbus TCP im geschützten Netz oder OPC UA.
Modbus TCP: gut geeignet für
- Einfache Zahlenwerte lesen und schreiben, weil Modbus bewusst schlicht ist und nur mit Registern (nummerierten Speicherfächern für Zahlenwerte) arbeitet.
- Herstellerübergreifende Verbindungen, weil fast jedes Industriegerät Modbus versteht und der Standard offen und kostenlos ist.
- Mehrere Frager gleichzeitig, weil über TCP mehrere Frager (Clients) parallel dieselbe Steuerung befragen können.
- Alte serielle Geräte ins Netzwerk holen, weil ein Gateway die Brücke von Modbus RTU zu Modbus TCP schlägt.
- Schnelle Eigenentwicklungen, weil das Protokoll so einfach ist, dass sich Anbindungen mit wenig Aufwand programmieren lassen.
Modbus TCP: weniger geeignet für
- Sicherheitskritische oder öffentlich erreichbare Netze, weil Modbus TCP weder verschlüsselt noch Passwörter kennt: dann gehört es in ein abgeschottetes OT-Netz oder man nutzt OPC UA mit eingebauter Sicherheit.
- Komplexe Datenstrukturen mit Namen und Einheiten, weil Modbus nur nackte Zahlen ohne Beschreibung liefert: dafür ist OPC UA mit seinem selbsterklärenden Katalog die bessere Wahl.
- Ereignisse, die das Gerät von selbst melden soll, weil bei Modbus immer der Client fragen muss: für Push-Meldungen passt MQTT besser, ein Melde-Protokoll, bei dem Geräte von selbst senden.
- Harte Echtzeit im Millisekunden-Takt, etwa für Bewegungssteuerung, weil Modbus TCP dafür nicht ausgelegt ist: dort nutzt man PROFINET oder EtherCAT, spezielle Echtzeit-Industrienetze.
// Wann was?
Nimm Modbus RTU, wenn …
- Nimm Modbus RTU, wenn du Bestandsgeräte anbindest: unzählige Energiezähler, Frequenzumrichter und Sensoren haben nur eine RS-485-Schnittstelle.
- Nimm Modbus RTU für lange Leitungen ohne Netzwerk-Infrastruktur: RS-485 überbrückt bis etwa 1200 Meter mit einem simplen verdrillten Adernpaar, ganz ohne Switches.
- Nimm Modbus RTU in elektrisch rauer Umgebung: die differenzielle Zweidraht-Übertragung ist robust und die Verkabelung günstiger als Ethernet je Teilnehmer.
- Nimm Modbus RTU, wenn ein einzelner Master mit wenigen Geräten und moderatem Polling-Takt auskommt — typisch bis 32 Geräte pro Segment ohne Repeater.
Nimm Modbus TCP, wenn …
- Nimm Modbus TCP, wenn mehrere Systeme gleichzeitig lesen sollen: über Ethernet können parallel mehrere Clients zugreifen, bei RTU blockiert der eine Master den Bus.
- Nimm Modbus TCP, wenn Tempo zählt: 100-MBit-Ethernet gegen typischerweise 9600 bis 115200 Baud macht bei vielen Registern den Unterschied zwischen Sekunden und Millisekunden.
- Nimm Modbus TCP, wenn ohnehin ein Ethernet-Netz existiert: keine separate Busverkabelung, Standard-Switches, einfache Diagnose per Wireshark auf Port 502.
- Nimm Modbus TCP, wenn die Anlage wachsen soll: IP-Adressierung statt der 247 Slave-Adressen und Baudraten-Abstimmung eines seriellen Strangs.
Technisch ist Modbus TCP fast immer die bequemere Wahl — schneller, mehrere Clients, Standard-Netzwerktechnik. In der Praxis entscheidet aber der Gerätepark: was nur RS-485 hat, spricht RTU, und ein Gateway holt diese Geräte für kleines Geld ins Ethernet. Wichtig für beide Varianten: Modbus kennt weder Authentifizierung noch Verschlüsselung, gehört also in ein segmentiertes Netz und niemals direkt ans Internet.
// Häufige Fragen
Kann ich Modbus-RTU-Geräte in ein Modbus-TCP-Netz einbinden?
Ja, mit einem Modbus-Gateway (auch Modbus-Bridge genannt): es hängt mit RS-485 am seriellen Strang und stellt die Geräte über Port 502 im Ethernet bereit. Die Unit-ID im TCP-Telegramm adressiert dabei den jeweiligen seriellen Slave. Achte auf die Timeouts: die serielle Seite ist deutlich langsamer, als es TCP-Clients erwarten — setze die Timeouts entsprechend hoch.
Ist Modbus sicher?
Nein. Weder RTU noch das klassische TCP kennen Authentifizierung oder Verschlüsselung — wer das Netz erreicht, kann Register lesen und schreiben. Es gibt zwar Modbus/TCP Security mit TLS (Port 802), in realen Geräten ist es aber kaum verbreitet. Praktischer Schutz heisst deshalb: eigenes Netzsegment, Firewall-Regeln und Schreibzugriffe nur für definierte Quellen.
