TCP是基于传输层的协议(如图4所示)，协议文件可从RFC793得到，使用广泛，面向连接的可靠协议。
它能把报文分解为数段，在目的站再重新装配这些段，支持重新发送未被收到的段，提供两台设备间的全双工连接，允许它们高效地交换大量数据。
TCP使用滑动窗口协议来高效使用网络。由于TCP很少干预底层投递系统的工作，它适应各种投递系统；且提供流量控制，能使各种不同速率的系统进行通信。报文段是TCP所使用的基本传输单元，用于传输数据或控制信息。
TCP是使用端口(Socket)号把信息传到上层，为用户提供不同服务，端口号跟踪同一时间内通过网络的不同会话。RFC1700中定义了众所周知的特殊端口号，常用端口如表2所列。其中502端口是自动化公司唯一所拥有的端口号码。
组建网络时，必须选择一种网络通信协议，使得用户之间能相互进行“交流”。
协议是网络设备用来通信的一套规则，可理解为一种彼此都能听懂的公用语言。如在网络层使用IP协议，在传输层使用TCP协议，就构成了目前常用的TCP/IP协议，
现在几乎所有厂商和操作系统都支持它。同时，TCP/IP也是Internet的基础协议。
如在应用层使用工业上事实标准的Modbus协议(如图5所示)，就构成了完整工业以太网应用。
Modbus是开放协议，IANA(Internet Assigned Numbers Authority, 互联网编号分配管理机构)给Modbus协议赋予TCP端口502，Modbus协议可免费从得到。
Modbus是标准协议，它已提交给IETF(Internet Engineering Task Force, 互联网工程任务部)，将成为Internet标准。
因自1978年，工业自动化行业已安装了百万计串口Modbus设备和十万计Modbus TCP/IP设备，拥有超过300个Modbus兼容设备厂商，还有90%的第三厂家I/O支持Modbus TCP/IP，所以是使用广泛的事实标准。
Modbus的普及得益于使用门坎很低，无论用串口还是用以太网，硬件成本低廉，Modbus和Modbus TCP都可以免费得到，不需交任何费用，且在网上有很多免费资源，如C/C++、JAVA样板程序、ActiveX控件、各种测试工具等，所以用户使用很方便。
另外，几乎可找到任何现场总线到Modbus TCP的网点，方便用户实现各种网络之间的互联。
如果使用TCP/IP以太网的5层：
第一层：物理层，提供设备的物理接口，与市售的介质/网络适配器相兼容；
第二层：数据链路层，格式化信号到源/目的硬件地址的数据帧；
第三层：网络层，实现带有32位IP地址的IP报文包；
第四层：传输层，实现可靠性连接、传输、查错、重发、端口服务、传输调度；
第五层：应用层，Modbus协议报文。
2. Modbus TCP数据帧在TCP/IP以太网上传输，支持Ethernet II和802.3两种帧格式。图6所示，Modbus TCP数据帧包含报文头、功能代码和数据3部分。
MBAP报文头(MBAP、Modbus Application Protocol、Modbus应用协议)分4个域，共7个字节，如表3所示。
共有3种类型分别为：
(1) 公共功能代码(如表4所示)：已定义好的功能码，保证其唯一性，由Modbus.org认可；
(2) 用户自定义功能代码有两组，分别为65～72和100～110，无需认可，但不保证代码使用的 唯一性。如变为公共代码，需交RFC认可；
(3) 保留的功能代码，由某些公司使用在某些传统设备的代码，不可作为公共用途。