浅谈工业大数据数据采集常见的工业协议

工业大数据是未来工业在全球市场竞争中发挥优势的关键。无论是德国工业4.0、美国工业互联网还是《中国制造2025》，各国制造业创新战略的实施基础都是工业大数据的搜集和特征分析，及以此为未来制造系统搭建的无忧环境。本书基于工业4.0的时代背景，通过深入剖析未来工业的商业模式和智能服务体系的创新技术变革，论述如何通过工业大数据的分析和应用去预测需求、预测制造，整合产业链和价值链，发现用户的价值缺口，发现和管理不可见的问题，实现为用户提供定制化的产品和服务。

在工业大数据领域的从业者有很大一部分是传统IT从业人员，对于工业控制协议比较陌生，因此再做工业大数据采集时，对于各类工业协议有时容易搞不清楚，我简单把在做工业大数据采集时常见的几种工业协议整理了一下，以便搞清这些工业协议的概念和区别。

为了容易理解，我把常见的工业协议按照OSI(Open System Interconnect)参考模型分到了不同层次，注意，这只是为了容易理解和区分各类协议，实际上，随着各种协议的发展，很多自身都跨越了很多层次，能够实现多层协议的功能，我们做的划分只是它最重要的功能所处的协议层。

 

接下来，按照从低到高的顺序，介绍一下上面图中这几种常见的工业协议。

1、RS232

在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口是目前最常用的一种串行通讯接口。RS-232-C是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数(“RS-232-C”中的“-C”只不过表示RS-232的版本，所以与“RS-232”简称是一样的) 。。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。

 

2、RS485

随着企业信息化法发着的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。

485通讯接口一个对通讯接口的硬件描述，它只需要两根通讯线，即可以在两个或两个以上的设备之间进行数据传输。这种数据传输的连接，是半双工的通讯方式。在某一个时刻，一个设备只能进行发送数据或接收数据。而RS232是全双工，最少3条通信线(RX,TX,GND)，因为使用绝对电压表示逻辑，由于干扰，导线电阻等原因，通讯距离不远，低速时几十米也是可以的。

在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通讯介质，RS485网的设备间要想相互通信息只有通过“主(Master)”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是"从(Slave)"设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的，具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题 。

 

3、CAN

控制器局域网CAN( Controller Area Network)属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。

由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。