Modbus TCP

Kommunikationslösungen für Modbus TCP Netzwerke

  • Modbus TCP Embedded Modul KUNBUS-COM

    KUNBUS-COM

    Leistungsfähiges Kommunikationsmodul für Modbus TCP Netzwerke

  • Modbus TCP Embedded Modul KUNBUS-IC

    KUNBUS-IC

    Kompakte Aufsteckplatine im DIL-32-Format für Modbus TCP Netzwerke

  • Modulares Gateway

    Modulares Gateway

    Gateway zur Anbindung eines Modbus TCP Netzes an andere Netzwerkprotokolle

  • KUNBUS-TAP 2100 für Modbus TCP

    TAP 2100

    Handlicher Netzwerkmonitor für alle gängigen Real-Time Ethernet Netze

Wir bieten für Modbus TCP Netzwerke embedded Module in den Versionen KUNBUS-COM sowie KUNBUS-IC an. Mit unserem modularen Gateway kann eine Vielzahl an gängigen industriellen Netzwerke unkompliziert an ein Modbus TCP Netzwerk angebunden werden. Sollten Sie individuelle Schnittstellengeräte benötigen, können wir Ihnen selbstverständlich auch eine kundenspezifische Lösung nach Ihren Anforderungen entwickeln.

Modbus TCP Grundlagen

Modbus TCP stellt in erster Linie keine Neuerung dar. Das schon im Jahre 1979 angewendete Modbus Protokoll wurde vielmehr um die Übertragungstechnik des Ethernet-TCP/IP erweitert. Modbus TCP gilt heute als Internet-Draft-Standard, der offen konzipiert wurde und aus der Entwicklung von Schneider Automation stammt. Damit das Internet standardisiert werden konnte, floss die Entwicklung in die Organisation Internet Engineering Task Force, kurz IETF, ein. Das gesamte Modell sowie auch die entsprechenden Dienste von Modbus blieben somit unverändert, TCP/IP stellt lediglich die neue Übertragungsbasis in der Modbus TCP Technologie dar.

Die Modbus TCP Technologie ist ein etablierter sowie offener Standard in der industriellen Kommunikation und wird neben EtherCat, Powerlink, EtherNet/IP sowie Profinet IO vermehrt eingesetzt. Die Grundlage für Modbus TCP setzt sich aus verschiedenen industriellen Seriengeräten, einer stabilen Spezifikation sowie aus der entsprechenden Grundlagentechnologie zusammen. Weiter ist zu nennen, dass es nach der Implementierung des Ethernet Standards in der Automatisierungstechnik noch immer kein einheitliches Anwendungsprotokoll gibt und dieses auch in naher Zukunft nicht existieren wird. Dennoch sind die Industrieverbände in einer regen Diskussion darüber befindlich, nur aber die

Installationsrichtlinien konnten bisher flächendeckend zentral reguliert werden. Daher existieren heute zwei unterschiedliche Lösungen, nämlich die Feldbus-on-Ethernet-Lösungen sowie die entsprechenden Systeme für die verteilte Automatisierung.

Verteilte Automatisierung

Im Bereich der verteilten Automatisierung sind Profinet CBA und IDA aufzuführen. Damit zwischen verteilten, intelligenten Geräten in der Automatisierung eine reibungslose Kommunikation gewährleistet werden kann, sind die beiden Systeme auf Basis eines ganzheitlichen, integrierten Systems definiert. Da sich jedoch verteilte Systeme essentiell von dezentralen Systemen unterscheiden, stellt diese Tatsache neue Herausforderungen an Programmierung und Entwicklung dar.

Feldbus-on-Ethernet

Bei den Feldbus-on-Ethernet Systemen verhält es sich aber anders. Das entsprechende Feldbusprotokoll wurde hier nämlich mit der neuen Übertragungstechnik Ethernet-TCP/IP erweitert, was es relativ unverändert beließ. Hierzu sind sowohl EtherCat, EtherNet/IP, Profinet IO als auch Modbus-TCP zu zählen. Da die Entwickler sowie Ingenieure bei der Anwendung nicht neu umdenken müssen, ist Modbus TCP unkompliziert zu handhaben. Damit wird die Datenübertragung zwischen den entsprechenden Geräten und Feldbussen in der industriellen Kommunikation (Automatisierung) zuverlässig und zeitsparend.

Es sind drei verschiedene Modbus Varianten existent:

  • Modbus TCP (Client-Server-Kommunikation auf Basis von Ethernet-TCP/IP)
  • Modbus RTU (zeitlich versetzte Übertragung via RS-485 und RS-232)
  • Modbus Plus (ein Token-Passing-Netzwerk ermöglicht High-Speed-Datenübertragung)



Das Anwendungsprotokoll ist einheitlich geregelt und unterscheidet sich daher nicht bei den Varianten Modbus TCP, RTU oder Plus. Daher ist auch das für den Zugriff notwendige Objektmodell einheitlich geregelt. Hierbei bestimmt das eingesetzte Übertragungsmedium, welches Anwendungsprotokoll verwendet wird. Die Basis bildet die oben erwähnte Client-Server-Übertragung. Hierbei sendet der Client ein Request-Telegramm aus. Dieses stellt einen Dienstaufruf dar, welcher eine Server-Antwort in Form eines Response-Telegramms zur Folge hat. Der Vorteil bei Modbus TCP liegt dabei klar auf der Hand. Während Standard-Modbus die Übertragung einer CRC-Prüfsumme sowie der Slave-Adresse übernehmen muss, wickelt bei Modbus-TCP das entsprechende TCP-Protokoll diese Funktion ab.

Das Modbus TCP Mapping

Modbus TCP greift also bei der Datenkommunikation in Ethernet-Netzwerken auf das „Transport Control Protocol“ zurück, damit die Übertragung des Anwenderprotokolls zustande kommt. Hierbei spielt das Encapsulation-Prinzip eine entscheidende Rolle. Das TCP Telegramm beinhaltet zu diesem Zweck einen Nutzdatencontainer, innerhalb dessen sowohl die Daten als auch die Parameter eingebettet werden, Encapsulation = Einbettung. Ein MBAP (Modbus Application Header) wird während der Einbettung erzeugt. MBAP ermöglicht anschließend das eindeutige interpretieren der entsprechenden, erhaltenen Befehle sowie Parameter. Dabei ist es von hoher Bedeutung, dass die Einbettung von nur einem TCP/IP-Telegramm innerhalb des Modbus-Anwendertelegramms möglich ist.

Die Verbindungsorientierte Arbeitsleistung von Modbus TCP ist ein weiterer wichtiger Faktor. Hierbei wird zunächst die TCP/IP-Verbindung zwischen Client und Server errichtet, bevor die Nutzdatenübertragung stattfinden kann. Die Portnummer 502 gilt als serverseitige Modbus-TCP-Nummer. Der automatische Aufbau der Verbindung erzeugt die vorteilhafte und sehr hohe Transparenz während dem Anwendungsprozess. Auch die beliebige Kommunikation von Daten ist dann uneingeschränkt möglich, wenn erst einmal die Verbindung zwischen Client und Server steht. Dabei können auch mehrere Verbindungen aufgebaut werden. Mögliche Einschränkungen für den Verbindungsaufbau ergeben sich ausschließlich aus der Leistungsfähigkeit der TCP/IP-Anschaltung.

Dabei ist bei Modbus TCP zwischen zwei Verbindungsvarianten zu unterscheiden:

  • Verbindung bleibt bei zyklischer Datenübertragung permanent bestehen.
  • Verbindung wird nach Bedarfsdatenübertragung bis zur nächsten Aktion unterbrochen.
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