大家好，今天我要和大家聊聊三個(gè)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域非常重要的通信協(xié)議：EtherNet/IP、ModBus和OPC UA。它們作為三大主流的工業(yè)通信協(xié)議，在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中扮演著至關(guān)重要的角色，它們各自獨(dú)特的特性和優(yōu)勢(shì)使得邊緣計(jì)算系統(tǒng)能夠高效、靈活地與各種工業(yè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與控制。

EtherNet/IP、ModBus和OPC UA工業(yè)通信協(xié)議

EtherNet/IP，作為基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以其高速、可靠和易于集成到現(xiàn)有IT網(wǎng)絡(luò)中的特點(diǎn)，在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中尤為受歡迎。通過EtherNet/IP，網(wǎng)關(guān)能夠無縫連接基于CIP（Common Industrial Protocol）的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程控制，為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

EtherNet/IP的工作原理其實(shí)和以太網(wǎng)差不多，都是通過發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包來進(jìn)行通信。不過，它還有一些特殊的地方。首先，EtherNet/IP能夠處理模擬信號(hào)，也就是說，它可以把連續(xù)變化的信號(hào)，比如溫度、濕度，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這樣就可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸了。其次，EtherNet/IP的實(shí)時(shí)性非常好，可以快速地響應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中的各種變化。

而ModBus，這一歷史悠久且廣泛應(yīng)用的協(xié)議，以其簡(jiǎn)單性和靈活性著稱。在邊緣計(jì)算場(chǎng)景中，ModBus協(xié)議支持多種物理層接口，如RS-232、RS-485等，使得網(wǎng)關(guān)能夠輕松接入傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和指令下發(fā)。即便是在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，ModBus也能通過其主從站架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

ModBus的工作原理是基于串行通信的。也就是說，數(shù)據(jù)是一點(diǎn)一點(diǎn)地傳輸?shù)?，不像以太網(wǎng)那樣是一整包數(shù)據(jù)。這種通信方式雖然速度相對(duì)較慢，但勝在簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，而且成本低。

至于OPC UA（OLE for Process Control Unified Architecture），則是一種面向未來的、安全的通信協(xié)議。在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中，OPC UA不僅提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)建模和交換能力，還通過其內(nèi)置的安全機(jī)制，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院蜋C(jī)密性。這使得OPC UA成為連接邊緣計(jì)算與云端、實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨廠商數(shù)據(jù)共享的理想選擇。

OPC UA的工作原理是基于客戶端-服務(wù)器架構(gòu)的?？蛻舳丝梢韵蚍?wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器則會(huì)返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這種通信方式非常適合跨系統(tǒng)通信，比如連接不同的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和軟件平臺(tái)。

EG系列邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中的工業(yè)協(xié)議支持

 在EG系列邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中，我們可以使用不同的Node-RED節(jié)點(diǎn)，來輕松完成與不同的工業(yè)協(xié)議的對(duì)接工作。在EtherNet/IP對(duì)接的時(shí)候，由于EtherNet/IP采用網(wǎng)口通信，所以需要確定網(wǎng)關(guān)的LAN口與PLC的IP在同一網(wǎng)段。然后從左側(cè)拖入對(duì)應(yīng)的PLC節(jié)點(diǎn)，并配置節(jié)點(diǎn)設(shè)置項(xiàng)和數(shù)據(jù)點(diǎn)位設(shè)置信息，就能完成該協(xié)議的通信了。具體可以參考這里。

而針對(duì)ModBus協(xié)議，EG邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，不僅支持使用modbus請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)/modbus解析節(jié)點(diǎn)匹配設(shè)置來解析數(shù)據(jù)，還支持使用modbus讀/modbus寫/modbus服務(wù)等多個(gè)特色功能節(jié)點(diǎn)，方便用戶對(duì)接該協(xié)議。

最后是對(duì)于OPC UA，EG網(wǎng)關(guān)提供了Browse節(jié)點(diǎn)快速瀏覽/訂閱OPC UA Server中的數(shù)據(jù)標(biāo)簽。Server節(jié)點(diǎn)用于將EG8200邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合OPC UA的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在本地，以供局域網(wǎng)內(nèi)的OPC UA客戶端讀寫。EG邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)還提供了Client節(jié)點(diǎn)用于和OPC UA服務(wù)端通信。支持匿名登錄和用戶名密碼登錄。這些節(jié)點(diǎn)可以幫助用戶非?？焖俚赝瓿身?xiàng)目部署，節(jié)約項(xiàng)目開發(fā)成本。

其實(shí)，EG系列邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)是多協(xié)議支持的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。

• 數(shù)據(jù)協(xié)議支持：標(biāo)準(zhǔn)的modbus協(xié)議、OPCUA協(xié)議、支持99%的PLC協(xié)議（西門子s7系列、三菱網(wǎng)口mc協(xié)議、AB、Beckhoff（倍福）、歐姆龍fins協(xié)議、PANASONIC（松下）、LS產(chǎn)電、羅克韋爾、匯川、基恩士、臺(tái)達(dá)、信捷、麥格米特、安川、永宏、富士、豐煒、通用電氣等），當(dāng)前對(duì)非標(biāo)協(xié)議可以通過JS語言去解析實(shí)現(xiàn)；

• 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持：TCP/MQTT/UDP/HTTP/websocket等協(xié)議；

• 行業(yè)協(xié)議支持：環(huán)境規(guī)約HJ212、電力DLT645-2007 、IEC104、CJT188協(xié)議。

總結(jié)

EtherNet/IP、ModBus和OPC UA在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用，不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性，還提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院托?。隨著工業(yè)4.0和智能制造的深入發(fā)展，這些協(xié)議將繼續(xù)在邊緣計(jì)算領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程。