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。在工业自动化的初期，通信在很大程度上是一种竞争优势，自动化供应商发明了自己的通信协议，以发展技术优势，并在某种程度上锁定他们的客户群。当然，这些年来这种情况已经发生了变化，供应商已经开放了他们的协议，甚至将它们作为行业标准来对待，以便扩大应用范围。供应商意识到，拥有最大产品生态系统可供选择的供应商将更有可能赢得部分项目，如果不是整个项目的话。供应商们也意识到成为自动化所有领域的专家是一项挑战。让我们探讨几种工业协议，以及那些可能与云应用兼容的协议。

工业协议类型

随着时间的推移，制造市场由一系列协议主导，这可以从自动化产品的领先供应商那里理解。在讨论哪些最适合云之前，我们可以讨论一些最常见的工业协议。其中包括协议名称，如Modbus、EthernetIP、Profinet、CC Link、EherCAT等。其中许多协议以不同的形式提供，以解决不同的拓扑结构——例如专用线与以太网——以及不同的目的（一般信息传输与确定性控制）。

多年来的标准化努力为我们带来了OPC基金会的技术，该基金会最初基于Microsoft技术，利用COM和DCOM Windows技术进行应用程序之间的通信。因此，OPC(过程控制的OLE——OLE是对象链接和嵌入的缩写COM背后的技术)问世了。

连接工业协议和云

#1: OPC

OPC带来了访问数据的标准，无论是轮询还是订阅，以及不同数据类型的定义和如何处理它们(模拟和离散变量、历史数据、警报和事件等)。随着时间的推移，这项标准化工作从以Windows技术为中心发展到与操作系统无关，再到支持Linux并提供适用于基于互联网的通信的功能。

#2: OPC UA

新标准被称为OPC UA——OPC现在代表开放式过程通信，UA代表统一架构，这是一个取代许多早期标准的标准。

#3: MQTT

另一种技术更侧重于消息的传输，而不是消息的内容，这种技术源于对带宽有限的高度分布式基础设施的需求，这种技术可以在上游石油和天然气市场中找到。这个协议被称为MQTT。近年来，它在工业自动化市场中的应用，尤其是在云通信方面，已经变得非常流行。

#4: BACnet

垂直市场提出了独特的要求，并促进了独特发展的需要。在楼宇自动化系统(BAS)领域，领先的协议称为BACnet。在发电和配电领域，有许多协议，如IEC-61850、60870、DNP-3等。

随着时间的推移，这些协议也存在于各种拓扑结构中，并且今天大多数都提供了以太网兼容性。

为什么云如此重要？

云计算的好处数不胜数，引人注目。它们包括:

  •  资本费用转化为运营费用
  •  不再需要关注基础架构管理
  •  利用可持续扩展的架构
  •  随时随地为您的整个组织提供可访问性
  •  利用领域专家的服务(安全、升级、解决方案开发)

云可以有多种形式，从微软和亚马逊等行业领导者提供的解决方案，到针对目标市场的更大规模的产品。最后，还有托管解决方案，将本地服务器转移到云中的虚拟服务器，但仍完全由所有者的IT人员管理。

云计算的目的是通过减少系统管理和硬件拥有量以及利用他人提供的解决方案的能力来降低总拥有成本。这些第三方解决方案通常是专门为市场构建的，并提供多租户功能，让服务提供商管理许多客户，同时提供数据和用户隔离。云计算的概念，尤其是对工业市场而言，仍处于起步阶段，公司正在努力解决云连接和将数据托管在四面墙之外的想法。

但同样，好处是引人注目的:降低了运营成本，领域专家开发了只需要连接到正确数据的垂直市场应用程序。还有一个非常引人注目的好处。服务提供商有能力利用从大量客户那里获得的知识，为单个客户提供更大的价值。因此，产品在一个环境中的故障模式可以通过从其他环境中学习到的故障模式来预测。这带来了预测性分析的潜力，由来自类似用户生态系统的数据的结果和匿名化进行调整。当连接到云时，重要的是要考虑哪些工业协议最适合应用。

连接到云时需要考虑什么

利用基于云的解决方案的注意事项分为两大类

1.安全性(与数据连接相关的访问安全性和网络安全性)
2.传输(数据传输的可靠性和质量)

安全性通常通过使用VPN(虚拟专用网络)来管理。对于双向通信和临时通信来说，这是一个极好的解决方案，因为它是为远程故障排除目的而设置的。当使用VPN进行临时访问时，客户可以利用解决方案以非常有条理和可控的方式保护和代理对终端的访问。这可能包括批准流程、访问窗口和时间限制，以及额外的身份验证级别。

对于向云的信息传输，使用发布-订阅模型和连接代理来最大化安全性变得越来越流行。远程站点将数据发布到一个已知的非常安全的连接，数据的用户(云应用程序)将通过代理订阅数据，从而消除了应用程序对代表漏洞的远程通信细节的了解。微软物联网中心是这种技术的一个很好的例子。

云连接的工业协议

不是所有的工业协议都与云应用兼容，也不应该兼容。无需深入了解每种协议并定义它是否可以连接到云，只需说连接性问题的整体解决方案将是部署边缘设备技术，一方面处理与您的it和OT环境的通信，另一方面处理云数据传输的要求。这些设备开始在市场上激增，其中一些内置了特定的云连接，而另一些则采用了更多的工具包方法，可以灵活配置。大多数都将数据传输作为其唯一的功能，而其他的除了数据传输之外，还支持数据建模、分析和可视化。

从OT的角度来看，我们再次讨论了无数的协议和它们被定义的目的。如前所述，有些网络是为确定性性能而设计的，例如PLC和伺服驱动器之间的通信。诸如此类的协议很难在不影响其性能的情况下共享。数据共享将通过与控制器而不是控制网络上的设备进行通信来实现。其他更通用的协议通常很容易连接到云网关(边缘设备)，以便与云共享信息。

随着时间的推移，以太网在拓扑结构和性能方面都有了很大的改进，最初主要集中在同轴电缆上，现在集中在双绞线上，速度超过1千兆位。最近的增强是在设备同步和流量整形能力方面。这些功能以及更多功能都属于以太网增强的一个领域，称为TSN(时间敏感网络)。TSN能够对以太网上的通信进行优先级排序，并控制流量的带宽。从长远来看，总体好处是通过简化的架构和将所有信息暴露给云系统的能力，更强的故障排除能力——访问所有设备，降低成本。

安全可靠地连接

即使市场上有广泛的工业协议，现在也可以直接或使用边缘网关安全可靠地将几乎任何自动化解决方案连接到云。我们今天面临的挑战是在教育和辩护领域，但好处是很多的。

作者：Thomas Burke