工業(yè)協(xié)議是工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品之間用于數(shù)據(jù)采集或控制的通信。在工業(yè)自動(dòng)化的初期，通信在很大程度上是一種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化供應(yīng)商發(fā)明了自己的通信協(xié)議，以發(fā)展技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并在某種程度上鎖定他們的客戶群。當(dāng)然，這些年來(lái)這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化，供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)放了他們的協(xié)議，甚至將它們作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)待，以便擴(kuò)大應(yīng)用范圍。供應(yīng)商意識(shí)到，擁有最大產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)可供選擇的供應(yīng)商將更有可能贏得部分項(xiàng)目，如果不是整個(gè)項(xiàng)目的話。供應(yīng)商們也意識(shí)到成為自動(dòng)化所有領(lǐng)域的專家是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。讓我們探討幾種工業(yè)協(xié)議，以及那些可能與云應(yīng)用兼容的協(xié)議。

工業(yè)協(xié)議類型

隨著時(shí)間的推移，制造市場(chǎng)由一系列協(xié)議主導(dǎo)，這可以從自動(dòng)化產(chǎn)品的領(lǐng)先供應(yīng)商那里理解。在討論哪些最適合云之前，我們可以討論一些最常見(jiàn)的工業(yè)協(xié)議。其中包括協(xié)議名稱，如Modbus、EthernetIP、Profinet、CC Link、EherCAT等。其中許多協(xié)議以不同的形式提供，以解決不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——例如專用線與以太網(wǎng)——以及不同的目的（一般信息傳輸與確定性控制）。

多年來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化努力為我們帶來(lái)了OPC基金會(huì)的技術(shù)，該基金會(huì)最初基于Microsoft技術(shù)，利用COM和DCOM Windows技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用程序之間的通信。因此，OPC(過(guò)程控制的OLE——OLE是對(duì)象鏈接和嵌入的縮寫COM背后的技術(shù))問(wèn)世了。

#1: OPC

OPC帶來(lái)了訪問(wèn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是輪詢還是訂閱，以及不同數(shù)據(jù)類型的定義和如何處理它們(模擬和離散變量、歷史數(shù)據(jù)、警報(bào)和事件等)。隨著時(shí)間的推移，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化工作從以Windows技術(shù)為中心發(fā)展到與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，再到支持Linux并提供適用于基于互聯(lián)網(wǎng)的通信的功能。

#2: OPC UA

新標(biāo)準(zhǔn)被稱為OPC UA——OPC現(xiàn)在代表開(kāi)放式過(guò)程通信，UA代表統(tǒng)一架構(gòu)，這是一個(gè)取代許多早期標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。

#3: MQTT

另一種技術(shù)更側(cè)重于消息的傳輸，而不是消息的內(nèi)容，這種技術(shù)源于對(duì)帶寬有限的高度分布式基礎(chǔ)設(shè)施的需求，這種技術(shù)可以在上游石油和天然氣市場(chǎng)中找到。這個(gè)協(xié)議被稱為MQTT。近年來(lái)，它在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)中的應(yīng)用，尤其是在云通信方面，已經(jīng)變得非常流行。

#4: BACnet

垂直市場(chǎng)提出了獨(dú)特的要求，并促進(jìn)了獨(dú)特發(fā)展的需要。在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)領(lǐng)域，領(lǐng)先的協(xié)議稱為BACnet。在發(fā)電和配電領(lǐng)域，有許多協(xié)議，如IEC-61850、60870、DNP-3等。

隨著時(shí)間的推移，這些協(xié)議也存在于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，并且今天大多數(shù)都提供了以太網(wǎng)兼容性。

為什么云如此重要？

云計(jì)算的好處數(shù)不勝數(shù)，引人注目。它們包括:

• 資本費(fèi)用轉(zhuǎn)化為運(yùn)營(yíng)費(fèi)用
• 不再需要關(guān)注基礎(chǔ)架構(gòu)管理
• 利用可持續(xù)擴(kuò)展的架構(gòu)
• 隨時(shí)隨地為您的整個(gè)組織提供可訪問(wèn)性
• 利用領(lǐng)域?qū)＜业姆?wù)(安全、升級(jí)、解決方案開(kāi)發(fā))

云可以有多種形式，從微軟和亞馬遜等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者提供的解決方案，到針對(duì)目標(biāo)市場(chǎng)的更大規(guī)模的產(chǎn)品。最后，還有托管解決方案，將本地服務(wù)器轉(zhuǎn)移到云中的虛擬服務(wù)器，但仍完全由所有者的IT人員管理。

云計(jì)算的目的是通過(guò)減少系統(tǒng)管理和硬件擁有量以及利用他人提供的解決方案的能力來(lái)降低總擁有成本。這些第三方解決方案通常是專門為市場(chǎng)構(gòu)建的，并提供多租戶功能，讓服務(wù)提供商管理許多客戶，同時(shí)提供數(shù)據(jù)和用戶隔離。云計(jì)算的概念，尤其是對(duì)工業(yè)市場(chǎng)而言，仍處于起步階段，公司正在努力解決云連接和將數(shù)據(jù)托管在四面墻之外的想法。

但同樣，好處是引人注目的:降低了運(yùn)營(yíng)成本，領(lǐng)域?qū)＜议_(kāi)發(fā)了只需要連接到正確數(shù)據(jù)的垂直市場(chǎng)應(yīng)用程序。還有一個(gè)非常引人注目的好處。服務(wù)提供商有能力利用從大量客戶那里獲得的知識(shí)，為單個(gè)客戶提供更大的價(jià)值。因此，產(chǎn)品在一個(gè)環(huán)境中的故障模式可以通過(guò)從其他環(huán)境中學(xué)習(xí)到的故障模式來(lái)預(yù)測(cè)。這帶來(lái)了預(yù)測(cè)性分析的潛力，由來(lái)自類似用戶生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的結(jié)果和匿名化進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)連接到云時(shí)，重要的是要考慮哪些工業(yè)協(xié)議最適合應(yīng)用。

連接到云時(shí)需要考慮什么

利用基于云的解決方案的注意事項(xiàng)分為兩大類

• 安全性(與數(shù)據(jù)連接相關(guān)的訪問(wèn)安全性和網(wǎng)絡(luò)安全性)
• 傳輸(數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院唾|(zhì)量)

安全性通常通過(guò)使用VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))來(lái)管理。對(duì)于雙向通信和臨時(shí)通信來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)極好的解決方案，因?yàn)樗菫檫h(yuǎn)程故障排除目的而設(shè)置的。當(dāng)使用VPN進(jìn)行臨時(shí)訪問(wèn)時(shí)，客戶可以利用解決方案以非常有條理和可控的方式保護(hù)和代理對(duì)終端的訪問(wèn)。這可能包括批準(zhǔn)流程、訪問(wèn)窗口和時(shí)間限制，以及額外的身份驗(yàn)證級(jí)別。

對(duì)于向云的信息傳輸，使用發(fā)布-訂閱模型和連接代理來(lái)最大化安全性變得越來(lái)越流行。遠(yuǎn)程站點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)布到一個(gè)已知的非常安全的連接，數(shù)據(jù)的用戶(云應(yīng)用程序)將通過(guò)代理訂閱數(shù)據(jù)，從而消除了應(yīng)用程序?qū)Υ砺┒吹倪h(yuǎn)程通信細(xì)節(jié)的了解。微軟物聯(lián)網(wǎng)中心是這種技術(shù)的一個(gè)很好的例子。

云連接的工業(yè)協(xié)議

不是所有的工業(yè)協(xié)議都與云應(yīng)用兼容，也不應(yīng)該兼容。無(wú)需深入了解每種協(xié)議并定義它是否可以連接到云，只需說(shuō)連接性問(wèn)題的整體解決方案將是部署邊緣設(shè)備技術(shù)，一方面處理與您的it和OT環(huán)境的通信，另一方面處理云數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。這些設(shè)備開(kāi)始在市場(chǎng)上激增，其中一些內(nèi)置了特定的云連接，而另一些則采用了更多的工具包方法，可以靈活配置。大多數(shù)都將數(shù)據(jù)傳輸作為其唯一的功能，而其他的除了數(shù)據(jù)傳輸之外，還支持?jǐn)?shù)據(jù)建模、分析和可視化。

從OT的角度來(lái)看，我們?cè)俅斡懻摿藷o(wú)數(shù)的協(xié)議和它們被定義的目的。如前所述，有些網(wǎng)絡(luò)是為確定性性能而設(shè)計(jì)的，例如PLC和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的通信。諸如此類的協(xié)議很難在不影響其性能的情況下共享。數(shù)據(jù)共享將通過(guò)與控制器而不是控制網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。其他更通用的協(xié)議通常很容易連接到云網(wǎng)關(guān)(邊緣設(shè)備)，以便與云共享信息。

隨著時(shí)間的推移，以太網(wǎng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性能方面都有了很大的改進(jìn)，最初主要集中在同軸電纜上，現(xiàn)在集中在雙絞線上，速度超過(guò)1千兆位。最近的增強(qiáng)是在設(shè)備同步和流量整形能力方面。這些功能以及更多功能都屬于以太網(wǎng)增強(qiáng)的一個(gè)領(lǐng)域，稱為TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))。TSN能夠?qū)σ蕴W(wǎng)上的通信進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，并控制流量的帶寬。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，總體好處是通過(guò)簡(jiǎn)化的架構(gòu)和將所有信息暴露給云系統(tǒng)的能力，更強(qiáng)的故障排除能力——訪問(wèn)所有設(shè)備，降低成本。

安全可靠地連接

即使市場(chǎng)上有廣泛的工業(yè)協(xié)議，現(xiàn)在也可以直接或使用邊緣網(wǎng)關(guān)安全可靠地將幾乎任何自動(dòng)化解決方案連接到云。我們今天面臨的挑戰(zhàn)是在教育和辯護(hù)領(lǐng)域，但好處是很多的。