淺談工業(yè)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集常見的工業(yè)協(xié)議

工業(yè)大數(shù)據(jù)是未來工業(yè)在全球市場競爭中發(fā)揮優(yōu)勢的關(guān)鍵。無論是德國工業(yè)4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還是《中國制造2025》，各國制造業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略的實施基礎(chǔ)都是工業(yè)大數(shù)據(jù)的搜集和特征分析，及以此為未來制造系統(tǒng)搭建的無憂環(huán)境。本書基于工業(yè)4.0的時代背景，通過深入剖析未來工業(yè)的商業(yè)模式和智能服務(wù)體系的創(chuàng)新技術(shù)變革，論述如何通過工業(yè)大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用去預(yù)測需求、預(yù)測制造，整合產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈，發(fā)現(xiàn)用戶的價值缺口，發(fā)現(xiàn)和管理不可見的問題，實現(xiàn)為用戶提供定制化的產(chǎn)品和服務(wù)。

在工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的從業(yè)者有很大一部分是傳統(tǒng)IT從業(yè)人員，對于工業(yè)控制協(xié)議比較陌生，因此再做工業(yè)大數(shù)據(jù)采集時，對于各類工業(yè)協(xié)議有時容易搞不清楚，我簡單把在做工業(yè)大數(shù)據(jù)采集時常見的幾種工業(yè)協(xié)議整理了一下，以便搞清這些工業(yè)協(xié)議的概念和區(qū)別。

為了容易理解，我把常見的工業(yè)協(xié)議按照OSI(Open System Interconnect)參考模型分到了不同層次，注意，這只是為了容易理解和區(qū)分各類協(xié)議，實際上，隨著各種協(xié)議的發(fā)展，很多自身都跨越了很多層次，能夠?qū)崿F(xiàn)多層協(xié)議的功能，我們做的劃分只是它最重要的功能所處的協(xié)議層。

接下來，按照從低到高的順序，介紹一下上面圖中這幾種常見的工業(yè)協(xié)議。

1、RS232

在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進行通訊。RS-232-C接口是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232-C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識號，C表示修改次數(shù)(“RS-232-C”中的“-C”只不過表示RS-232的版本，所以與“RS-232”簡稱是一樣的) 。。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。

2、RS485

隨著企業(yè)信息化法發(fā)著的需要，企業(yè)在儀表選型時其中的一個必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號輸出簡單過程量，后來儀表接口是RS232接口，這種接口可以實現(xiàn)點對點的通信方式，但這種方式不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS485解決了這個問題。

485通訊接口一個對通訊接口的硬件描述，它只需要兩根通訊線，即可以在兩個或兩個以上的設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。這種數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接，是半雙工的通訊方式。在某一個時刻，一個設(shè)備只能進行發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。而RS232是全雙工，最少3條通信線(RX,TX,GND)，因為使用絕對電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時幾十米也是可以的。

在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想相互通信息只有通過“主(Master)”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)，這個主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個主設(shè)備，其余全部是"從(Slave)"設(shè)備。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護等問題 。

3、CAN

控制器局域網(wǎng)CAN( Controller Area Network)屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。是由德國博世公司在20世紀(jì)80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設(shè)計而越來越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，具有自動關(guān)閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)實際可達(dá)110個。

由于CAN總線本身的特點,其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。