连接工业协议和云

插图：© IoT For All --> 工业协议是工业自动化产品之间用于数据采集或控制的通信方式。在工业自动化初期，通信是产品之间显著的竞争差异，自动化厂商发明了自己的通信协议，以建立技术优势，并在一定程度上锁定客户群。当然，多年来这种情况已发生变化，厂商开放了它们的协议，甚至将其视为行业标准，以扩大应用。厂商们认识到，拥有最多产品生态系统的供应商更有可能赢得项目的部分，甚至整个项目。厂商也认识到，要在自动化所有领域都成为专家非常困难。让我们探讨几种工业协议及其在云应用中的兼容性。"即使现在市场上的工业协议种类繁多，但现在几乎任何自动化解决方案都可以安全地连接到云端，无论是直接连接还是通过边缘网关。" -Thomas BurkeTweet**工业协议的类型** 随着时间的推移，制造市场被一套协议主导，这主要来自自动化产品领先供应商。在讨论哪些协议最适合云平台之前，我们可以先了解一些最常用的工业协议。这些协议包括Modbus、EthernetIP、Profinet、CC-Link、EtherCAT等。这些协议的许多形式被用来应对不同的拓扑结构——如专用线与以太网——以及不同的用途（一般信息传输与确定性控制）。多年来标准化的努力带来了来自OPC基金会的技术，最初是基于微软技术的，利用COM和DCOM Windows技术进行应用程序之间的通信。因此，我们得到了OPC（面向过程控制的OLE——OLE是对象链接和嵌入的缩写——COM技术的基础）。**#1：OPC** OPC带来了数据访问的标准，不管是轮询还是订阅，以及对不同数据类型及其处理方式的定义（如模拟与数字变量、历史数据、报警和事件等）。随着时间推移，这种标准化努力从以Windows技术为中心转变为与操作系统无关，支持Linux，并实现了适用于基于互联网通信的功能。**#2：OPC UA** 新的标准称为OPC UA——现在OPC代表开放过程通信，UA代表统一架构，一种标准替代了众多早期的协议。**#3：MQTT** 另一种技术，更专注于消息的传输而相对不太关注消息内容，源于在上游油气市场中对分布式基础设施和有限带宽的需求。这种协议称为MQTT。近年来，它在工业自动化市场，特别是云通信领域中变得非常流行。**#4：BACnet** 垂直市场提出了独特的需求，并推动了独特发展的需求。在楼宇自动化系统（BAS）领域，主流协议称为BACnet。在电力生产和分配领域，有诸如IEC-61850、60870、DNP-3等多种协议。随着时间推移，这些协议也适用于各种网络拓扑结构，如今大多数都支持以太网兼容性。**为什么云如此重要？** 云计算的好处众多且具有吸引力。其中包括： - 将资本支出转化为运营支出 - 不再需要专注于基础设施管理 - 利用持续可扩展的架构 - 为整个组织提供随时随地的访问能力 - 利用来自领域专家的服务（如安全、升级和解决方案开发） 云计算可以有多种形式，从由微软和亚马逊等行业领先者提供的解决方案，到面向特定市场的定制方案，再到仅托管的解决方案，即将本地服务器迁移到云中的虚拟服务器，但仍由用户IT团队完全管理。云计算的目的是通过减少系统管理和硬件拥有成本，以及利用他人提供的解决方案，从而降低总体拥有成本。这些第三方解决方案通常是为特定市场量身打造的，支持多租户功能，让服务提供商管理多个客户，同时提供数据和用户隔离。云计算的概念，特别是在工业市场上，仍处于起步阶段，企业正在努力解决云连接和将数据托管在外部的问题。但无论如何，其优势是显而易见的：运营成本的减少以及垂直市场应用的开发，这些应用只需连接到正确的数据即可。还有一个非常吸引人的优势：服务提供商能够利用他们从大量客户中获得的知识，为单个客户创造更大的价值。因此，一个环境中产品的故障模式可以通过其他环境中学到的故障模式进行预测。这带来了预测分析的潜力，通过从类似生态系统用户的匿名数据中学习和调整分析结果，提高预测的准确性。在连接到云时，考虑哪些工业协议最适合应用非常重要。**连接到云时需要考虑什么？** 在使用基于云的解决方案时，考虑因素可以分为两个主要类别： 1. **安全性**（包括访问安全和数据连接相关的网络安全） 2. **传输**（数据传输的可靠性和质量） 安全性通常通过虚拟专用网络（VPN）进行管理。这是双向通信和临时通信的绝佳解决方案，因为它专为远程故障排除设置。使用VPN进行临时访问时，客户可以利用解决方案以系统化和受控的方式安全地中介访问终端。这可以包括审批流程、访问窗口和时间限制，以及额外的认证级别。 在向云端传输信息方面，使用发布-订阅模型和连接中介来最大化安全性变得越来越普遍。远程站点会将数据发布到一个已知且非常安全的连接上，而数据使用者（云端应用）则通过中介订阅数据，这使得应用程序无需了解远程通信的详细信息，这代表了潜在的漏洞。例如，微软的IoT Hub就是这种技术的典范。**适用于云连接的工业协议** 并非所有工业协议都与云应用兼容，也不应该都兼容。在不深入讨论每种协议及其是否可连接云端的前提下，总体解决方案是部署边缘设备技术，这些设备可以在一侧处理与IT和OT环境的通信，另一方面满足云数据传输的要求。这些设备在市场上开始普及，有些具备特定的云连接功能，有些则提供灵活的工具包方法以实现配置的灵活性。大多数设备专为数据传输而设计，而其他一些则还支持数据建模、分析和可视化等功能，除了数据传输之外。从OT角度来看，我们再次谈到的是众多协议及其被定义的目的。如前所述，某些网络设计用于确定性性能，例如PLC与伺服驱动器之间的通信。这类协议若共享使用，可能会对其性能造成影响。数据共享将通过与控制器的通信，而不是控制网络上的设备实现。其他一些更通用的协议往往可以轻松连接到云网关（边缘设备），以与云共享信息。以太网在拓扑结构和性能方面得到了显著改进，最初是以同轴电缆为主，现在则是通过双绞线传输，速度超过1Gbps。最近的一项改进是在设备同步和流量整形方面。这些功能以及其他功能属于以太网增强的一个领域，称为TSN（时间敏感网络）。TSN实现了在以太网上优先通信的能力，并能控制流量带宽。从长远来看，整体效益体现在更强的故障排除能力——通过访问所有设备，降低运营成本——通过简化架构和将所有信息暴露给云系统。**安全且安全地连接** 尽管目前市场上的工业协议种类繁多，但现在几乎任何自动化解决方案都可以安全地连接到云端，无论是直接连接还是通过边缘网关。我们目前面临的挑战主要在于教育和论证，但其好处是显而易见的。 TweetShareShareEmail 自动化楼宇自动化云软件连接以太网 --> 自动化楼宇自动化云软件连接以太网