技术 | 解析工业互联网中的三大通信协议

近几年来，工业4.0智能制造、工业互联网、互联网+先进制造等被看作是以智能制造为主导的“第四次工业革命”。 它的理念源自信息技术与工业技术的融合，通过信息物理系统（CPS）实现产品全生命周期中各制造单元间相互独立地自动交换信息、触发动作和实现控制，将制造业向智能化转型。目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，实现人、产品与机器之间的互动。

数字化时代需要“数据”

随着信息物理融合系统以及物联网的发展，数据已经成为制造业发展的重要因素。世界各地间的连接正变得日益紧密，数以十亿计的智能设备和机器产生大量的数据，在虚拟世界和现实世界之间搭起了桥梁。

全球的制造业企业都在努力转变为数字化企业，使产品更加智能，使生产产品的机器更加智能，但大部分企业，尤其是中小型企业的技术力量有限，资金普遍紧张，在数字化转型过程中困难重重。首当其冲的就是相当大的一部分现有设备无法集成接入物联网平台，数据不能自动获取及解析。

通过上图不难看出，工业互联网中边缘层也是基础层，它首先要解决的就是各家厂商多类型的设备接入、多源的数据类型解析及格式统一、海量数据的管理及分析计算。

三大通信协议

OPC通信协议：

OPC通信协议（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）是一个工业标准，管理这个标准国际组织是OPC基金会，OPC基金会现有会员已超过220家，OPC的宗旨是在Microsoft COM、DCOM和Active X技术的功能规程基础上开发一个开放的和互操作的接口标准，这个标准的目标是促使自动化/控制应用、现场系统/设备和商业/办公室应用之间具有更强大的互操作能力。 

下图：OPC技术基础构成

OPC特点：

任何客户机都可以与服务器联接，即插即用的互操作性是其目标：

• 高效性：优化快速传输数据

• 灵活性：接纳所有类型的客户机及服务器

• 可以支持所有编程语言C, C++, VB, Java, HTML, DHTML

Modbus通信协议：

Modbus通信协议是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。MODBUS 是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。MODBUS 功能码是 MODBUS请求/应答PDU 的元素。

Modbus特点：

• 标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。

• 可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

• 帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

• Modbus网络传输

CAN总线：

CAN总线是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

CAN总线特点：

• 网络各节点之间的数据通信实时性强

• 开发周期短

• 已形成国际标准的现场总线

附一种基于SaaS模式的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）数据采集与监视控制系统：

（本文转自IMS智能制造公众号）

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文 / 李文权

编辑 / 党博文