連接工業(yè)協(xié)議和云

　　工業(yè)協(xié)議是工業(yè)自動化產品之間用于數(shù)據(jù)采集或控制的通信。在工業(yè)自動化的初期，通信在很大程度上是一種競爭優(yōu)勢，自動化供應商發(fā)明了自己的通信協(xié)議，以發(fā)展技術優(yōu)勢，并在某種程度上鎖定他們的客戶群。當然，這些年來這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化，供應商已經(jīng)開放了他們的協(xié)議，甚至將它們作為行業(yè)標準來對待，以便擴大應用范圍。供應商意識到，擁有最大產品生態(tài)系統(tǒng)可供選擇的供應商將更有可能贏得部分項目，如果不是整個項目的話。供應商們也意識到成為自動化所有領域的專家是一項挑戰(zhàn)。讓我們探討幾種工業(yè)協(xié)議，以及那些可能與云應用兼容的協(xié)議。

　　工業(yè)協(xié)議類型

　　隨著時間的推移，制造市場由一系列協(xié)議主導，這可以從自動化產品的領先供應商那里理解。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，以解決不同的拓撲結構——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)。

　　多年來的標準化努力為我們帶來了OPC基金會的技術，該基金會最初基于Microsoft技術，利用COM和DCOM Windows技術進行應用程序之間的通信。因此，OPC(過程控制的OLE——OLE是對象鏈接和嵌入的縮寫COM背后的技術)問世了。

　　#1: OPC

　　OPC帶來了訪問數(shù)據(jù)的標準，無論是輪詢還是訂閱，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)、警報和事件等)。隨著時間的推移，這項標準化工作從以Windows技術為中心發(fā)展到與操作系統(tǒng)無關，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

　　新標準被稱為OPC UA——OPC現(xiàn)在代表開放式過程通信，UA代表統(tǒng)一架構，這是一個取代許多早期標準的標準。

　　#3: MQTT

　　另一種技術更側重于消息的傳輸，而不是消息的內容，這種技術源于對帶寬有限的高度分布式基礎設施的需求，這種技術可以在上游石油和天然氣市場中找到。這個協(xié)議被稱為MQTT。近年來，它在工業(yè)自動化市場中的應用，尤其是在云通信方面，已經(jīng)變得非常流行。

　　#4: BACnet

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

　　隨著時間的推移，這些協(xié)議也存在于各種拓撲結構中，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?

　　云計算的好處數(shù)不勝數(shù)，引人注目。它們包括:

　　資本費用轉化為運營費用

　　不再需要關注基礎架構管理

　　利用可持續(xù)擴展的架構

　　隨時隨地為您的整個組織提供可訪問性

　　利用領域專家的服務(安全、升級、解決方案開發(fā))

　　云可以有多種形式，從微軟和亞馬遜等行業(yè)領導者提供的解決方案，到針對目標市場的更大規(guī)模的產品。最后，還有托管解決方案，將本地服務器轉移到云中的虛擬服務器，但仍完全由所有者的IT人員管理。

　　云計算的目的是通過減少系統(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降低總擁有成本。這些第三方解決方案通常是專門為市場構建的，并提供多租戶功能，讓服務提供商管理許多客戶，同時提供數(shù)據(jù)和用戶隔離。云計算的概念，尤其是對工業(yè)市場而言，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:降低了運營成本，領域專家開發(fā)了只需要連接到正確數(shù)據(jù)的垂直市場應用程序。還有一個非常引人注目的好處。服務提供商有能力利用從大量客戶那里獲得的知識，為單個客戶提供更大的價值。因此，產品在一個環(huán)境中的故障模式可以通過從其他環(huán)境中學習到的故障模式來預測。這帶來了預測性分析的潛力，由來自類似用戶生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的結果和匿名化進行調整。當連接到云時，重要的是要考慮哪些工業(yè)協(xié)議最適合應用。

　　連接到云時需要考慮什么

　　利用基于云的解決方案的注意事項分為兩大類

　　1.安全性(與數(shù)據(jù)連接相關的訪問安全性和網(wǎng)絡安全性)

　　2.傳輸(數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院唾|量)

　　安全性通常通過使用VPN(虛擬專用網(wǎng)絡)來管理。對于雙向通信和臨時通信來說，這是一個極好的解決方案，因為它是為遠程故障排除目的而設置的。當使用VPN進行臨時訪問時，客戶可以利用解決方案以非常有條理和可控的方式保護和代理對終端的訪問。這可能包括批準流程、訪問窗口和時間限制，以及額外的身份驗證級別。

　　對于向云的信息傳輸，使用發(fā)布-訂閱模型和連接代理來最大化安全性變得越來越流行。遠程站點將數(shù)據(jù)發(fā)布到一個已知的非常安全的連接，數(shù)據(jù)的用戶(云應用程序)將通過代理訂閱數(shù)據(jù)，從而消除了應用程序對代表漏洞的遠程通信細節(jié)的了解。微軟物聯(lián)網(wǎng)中心是這種技術的一個很好的例子。

　　云連接的工業(yè)協(xié)議

　　不是所有的工業(yè)協(xié)議都與云應用兼容，也不應該兼容。無需深入了解每種協(xié)議并定義它是否可以連接到云，只需說連接性問題的整體解決方案將是部署邊緣設備技術，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�求。這些設備開始在市場上激增，其中一些內置了特定的云連接，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，還支持數(shù)據(jù)建模、分析和可視化。

　　從OT的角度來看，我們再次討論了無數(shù)的協(xié)議和它們被定義的目的。如前所述，有些網(wǎng)絡是為確定性性能而設計的，例如PLC和伺服驅動器之間的通信。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)共享將通過與控制器而不是控制網(wǎng)絡上的設備進行通信來實現(xiàn)。其他更通用的協(xié)議通常很容易連接到云網(wǎng)關(邊緣設備)，以便與云共享信息。

　　隨著時間的推移，以太網(wǎng)在拓撲結構和性能方面都有了很大的改進，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1千兆位。最近的增強是在設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)增強的一個領域，稱為TSN(時間敏感網(wǎng)絡)。TSN能夠對以太網(wǎng)上的通信進行優(yōu)先級排序，并控制流量的帶寬。從長遠來看，總體好處是通過簡化的架構和將所有信息暴露給云系統(tǒng)的能力，更強的故障排除能力——訪問所有設備，降低成本。

　　安全可靠地連接

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

　　作者：Thomas Burke