未來(lái),伴隨著(zhù)智能設備數量的不斷增長(cháng),人與人之間的通信業(yè)務(wù)的規模將會(huì )被更大數量的機器對機器(M2M)通信業(yè)務(wù)超越。目前,機器的數量已經(jīng)至少是人類(lèi)數量的4倍,未來(lái),M2M的通信具有巨大的市場(chǎng)潛力。 在串口通訊領(lǐng)域,串行通信協(xié)議主要包含了 EIA、USB和IEEE1394, 其中EIA中又包含了EIA-232、EIA-422、EIA485三種常見(jiàn)的通信接口協(xié)議,在工業(yè)領(lǐng)域EIA標準占據著(zhù)統治地位。USB則在IT領(lǐng)域被廣泛應用。IEEE1394作為高速串行總線(xiàn)和其純數字接口的特性,外加即插即用的功能,使其未來(lái)的前景被大多數人看好。
Modbus 協(xié)議
Modbus 協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )(例如以太網(wǎng))和其它設備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。有了它,不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò ),進(jìn)行集中監控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪(fǎng)問(wèn)其它設備的過(guò)程,如果回應來(lái)自其它設備的請求,以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在一Modbus網(wǎng)絡(luò )上通信時(shí),此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設備地址,識別按地址發(fā)來(lái)的消息,決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應,控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò )上,包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網(wǎng)絡(luò )上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網(wǎng)絡(luò )解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。
Modbus協(xié)議支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)絡(luò )。許多工業(yè)設備,包括PLC,DCS,智能儀表等都在使用Modbus協(xié)議作為他們之間的通訊標準。
OPC / OPC UA 協(xié)議
OPC全稱(chēng)是OLE for Process Control,是一個(gè)應用使能的技術(shù)標準,它的出現為基于Windows的應用程序和現場(chǎng)過(guò)程控制應用建立了橋梁。在過(guò)去,為了存取現場(chǎng)設備的數據信息,每一個(gè)應用軟件開(kāi)發(fā)商都需要編寫(xiě)專(zhuān)用的接口函數。由于現場(chǎng)設備的種類(lèi)繁多,且產(chǎn)品的不斷升級,往往給用戶(hù)和軟件開(kāi)發(fā)商帶來(lái)了巨大的工作負擔。通常這樣也不能滿(mǎn)足工作的實(shí)際需要,系統集成商和開(kāi)發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性的即插即用的設備驅動(dòng)程序。在這種情況下,OPC標準應運而生。
OPC是為了連接數據源(OPC服務(wù)器)和數據的使用者(OPC應用程序)之間的軟件接口標準。數據源可以是PLC,DCS,條形碼讀取器等控制設備。隨控制系統構成的不同,作為數據源的OPC服務(wù)器即可以是和OPC應用程序在同一臺計算機上運行的本地OPC服務(wù)器,也可以是在另外的計算機上運行的遠程O(píng)PC服務(wù)器。OPC接口既可以適用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把最下層的控制設備的原始數據提供給作為數據的使用者(OPC應用程序)的HMI(硬件監督接口)/SCADA(監督控制與數據采集),批處理等自動(dòng)化程序,以至更上層的歷史數據庫等應用程序,也可以適用于應用程序和物理設備的直接連接。所以OPC接口是適用于很多系統的具有高厚度柔軟性的接口標準。
OPC UA基于OPC基金會(huì )提供的新一代技術(shù),提供安全,可靠和獨立于廠(chǎng)商的,實(shí)現原始數據和預處理的信息從制造層級到生產(chǎn)計劃或ERP層級的傳輸。通過(guò)OPC UA ,所有需要的信息在任何時(shí)間,任何地點(diǎn)對每個(gè)授權的應用,每個(gè)授權的人員都可用。 這種功能獨立于制造廠(chǎng)商的原始應用,編程語(yǔ)言和操作系統。 OPC UA是目前已經(jīng)使用的OPC 工業(yè)標準的補充,提供重要的一些特性,包括如平臺獨立性,擴展性,高可靠性和連接互聯(lián)網(wǎng)的能力。 OPC UA不再依靠DCOM,而是基于面向服務(wù)的架構(SOA),OPC UA的使用更簡(jiǎn)便?,F在,OPC UA已經(jīng)成為獨立于微軟,UNIX或其他的操作系統企業(yè)層和嵌入式自動(dòng)組建之間的橋梁。
無(wú)論是以工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )還是在基于以太網(wǎng)技術(shù)的IT網(wǎng)絡(luò ),或是基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的電信網(wǎng)絡(luò ),基于TCP/IP的通信協(xié)議被廣泛應用,通過(guò)IP尋址,設備之間可以建立通訊聯(lián)系,再以各種應用層的通訊協(xié)議進(jìn)行交流互動(dòng)。
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