揭开工业4.0物联网通信协议的神秘面纱

“工业4.0”这个术语现在很热门，但将现有机器和工业设备转换成连接的工业物联网系统有多可行?将设备连接到物联网的好处有很多，但就像采用新技术的任何步骤一样，重要的是要了解那些决定产品成功或失败的关键因素。由于物联网连接是整个工业物联网(IIOT)系统的主干，因此在选择将要使用的物联网通信协议类型时，应该格外小心。

尽早确定正确的数据集成协议对于构建成功的物联网系统至关重要。

在实施物联网时，关于如何传输数据的决策通常非常复杂。幸运的是，工业物联网数据连接的标准化，以及模拟 工具 的进步，使得在数据连接和集成方面做出更好、更明智的决策变得更加容易。

物联网数据集成清单

在考虑将哪种协议用于您的工业4.0数据集成时，该清单中包括的6个最重要考虑因素需要牢记。

1. 范围

(1) 它是什么?

范围描述物联网系统中设备之间传输数据的距离。

(2) 为什么重要?

如果您想要的物联网网络需要远距离传输数据，那么使用专为短距离通信而设计的协议将不会起作用。范围也可以作为一种安全措施，通过使用具有特别短范围的协议，进而限制数据的移动。

2. 带宽

(1) 它是什么?

在规定的时间段内可以传输的数据量。

(2) 为什么重要?

每个协议都根据定义的数据包大小传输数据。典型传输中的数据量应与所选协议能够容纳的数据包大小相匹配。使用比需要发送的数据大得多的数据包是低效的。另一方面，将大块数据分割成许多较小的数据包进行传输会导致不必要的处理。

3. 功耗

(1) 它是什么?

设备传输数据所需的电量。

(2) 为什么重要?

在设计依赖电池供电的产品时，这是一个特别重要的考虑因素。数据传输过程的功率效率将影响设备的电池寿命，进而影响运行成本。

4. 安全

(1) 它是什么?

在传输的各个阶段和存储过程中为保护数据而采取的措施。

(2) 为什么重要?

当数据从一个设备移动到另一个设备时，它会变得很脆弱且易受攻击。安全性是希望为其产品引入数据连接的公司的主要关注点之一。幸运的是，有许多技术可以实现物联网的安全连接，包括端口保护、认证和加密。

5. 连接控制

(1) 它是什么?

设备在典型用例中处于连接状态的时间和行为。

(2) 为什么重要?

当设备连接时，它会消耗电量并消耗带宽。因此，有些设备可以控制它们何时连接以及何时处于脱机状态。这种对连接的控制也与物联网系统的稳健性密切相关，即设备在应用时保持连接，而不会意外脱离网络。

6. 互操作性

(1) 它是什么?

一个连网的设备、传感器或应用程序与另一个(通常来自不同的制造商、主机或供应商)通信的能力。

(2) 为什么重要?

在某些情况下，建立一个最佳且灵活的物联网网络将需要集成许多并非来自同一供应商的元素。或者，技术的进步可能会导致用户希望切换到更好的设备来替换现有物联网设置中的旧元素。互操作性方面的能力是物联网产品价值的核心。

工业物联网(IIoT)协议一览

目前，三种最常见的物联网通信协议是MQTT、AMQP和COAP。

(1) MQTT——消息队列遥测传输

MQTT以前被称为“SCADA协议”，它是一种易于实现、轻量级、经ISO批准的消息传递协议，特别适用于远程通信和带宽受限的情况。MQTT的发布订阅、低功耗、小尺寸和通过最小化数据包的高效数据分发使其成为工业物联网部署和移动应用的最佳选择。

(2) AMQP——高级消息队列协议

AMQP是一种开放标准的、功能丰富的消息队列协议，它提供可靠和安全的消息队列、路由和定向。AMQP提供了高度的互操作性，允许各种各样的通信模式和消息传递应用。

(3) CoAP——受限应用协议

CoAP专门用于连接资源受限的设备，如有限的电源或小内存。对CoAP的新扩展允许将几个CoAP资源作为一个组来定义和处理，并减少了传输时间。

如何选择

那么，您应该从哪里开始呢?根据上面的6点清单，您可以首先根据6个因素中的每一个来分解产品的数据连接要求，然后，选择最符合这些要求的工业物联网数据连接协议。