工業(yè)4.0時(shí)代，機(jī)器、傳感器與系統(tǒng)的高效聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心，而選對(duì)通信協(xié)議，直接決定了系統(tǒng)的流暢度、可靠性和擴(kuò)展性。但面對(duì)MQTT、REST、OPC UA這三大主流協(xié)議，很多工程師都會(huì)陷入選擇困境：輕量級(jí)傳輸該用哪個(gè)？工業(yè)設(shè)備互聯(lián)選誰(shuí)更安全？云平臺(tái)集成哪款更適配？......

今天我們將探討最常見(jiàn)的通信協(xié)議，從它們的工作原理，到它們的優(yōu)勢(shì)和局限，助您輕松找到合適的標(biāo)準(zhǔn)，確保您的應(yīng)用程序盡可能順暢、高效、可靠地運(yùn)行。

MQTT、REST 和 OPC UA 什么區(qū)別？

下圖是通信協(xié)議及其最適合應(yīng)用的簡(jiǎn)要介紹。這些通信標(biāo)準(zhǔn)并不是完全獨(dú)立運(yùn)作的，它們常常相互結(jié)合，使得一種協(xié)議的優(yōu)勢(shì)能夠彌補(bǔ)另一種協(xié)議的缺陷。例如，你經(jīng)常會(huì)看到"OPC UA over MQTT"，即以MQTT消息的形式傳輸OPC UA數(shù)據(jù)，以提高安全性并節(jié)省帶寬。

什么是 MQTT？

用于物聯(lián)網(wǎng)通信的輕量級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。MQTT基于公共訂閱模式，即設(shè)備和應(yīng)用程序（或 "MQTT 客戶端"）向中央代理發(fā)布"主題"數(shù)據(jù)。其他應(yīng)用程序或客戶端可以通過(guò)代理訂閱這些主題，以接收相關(guān)信息。

特征

• 異步通信
• 帶寬和設(shè)備資源要求低
• 各種服務(wù)質(zhì)量（QoS）等級(jí)（0-2 級(jí)）可讓用戶在可靠性和網(wǎng)絡(luò)效率之間找到完美的平衡。QoS 0可用于頻繁的非關(guān)鍵數(shù)據(jù)，而QoS 1和QoS 2可用于必須進(jìn)行交付確認(rèn)的報(bào)文。

何時(shí)使用？

MQTT非常適合小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和平臺(tái)。它也是用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大協(xié)議。因此，它經(jīng)常被用作預(yù)測(cè)性維護(hù)中的通信協(xié)議。這就是為什么MQTT在我們的digiBOX放大器中起著至關(guān)重要的作用；通過(guò)將MQTT與openDAQ結(jié)合使用，我們可以輕松地將digiBOX與各種云應(yīng)用程序和分析流程集成在一起。

MQTT實(shí)戰(zhàn)

場(chǎng)景：一家汽車(chē)制造商希望實(shí)時(shí)記錄機(jī)器的傳感器數(shù)據(jù)，以便更早地發(fā)現(xiàn)異常。

MQTT的發(fā)布-訂閱原則使其成為理想的通信協(xié)議。傳感器不斷向中央MQTT代理商發(fā)送數(shù)據(jù)，由后者將數(shù)據(jù)分發(fā)到相關(guān)系統(tǒng)。工程師利用這些數(shù)據(jù)監(jiān)控機(jī)器性能和環(huán)境參數(shù)，從而優(yōu)化機(jī)器運(yùn)行的各個(gè)方面。最重要的是，數(shù)據(jù)傳輸快速可靠。因此，工程師們可以快速解決問(wèn)題，而且可以放心，因?yàn)樗麄儾粫?huì)錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)警示信號(hào)或優(yōu)化產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。

什么是 REST？

一種基于HTTP請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)界面架構(gòu)風(fēng)格。使用REST時(shí)，服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口（REST API）提供資源。然后，客戶端應(yīng)用程序使用唯一地址對(duì)資源進(jìn)行尋址。然后，應(yīng)用程序使用GET、POST、PUT或DELETE等HTTP方法來(lái)檢索、創(chuàng)建、更改或刪除數(shù)據(jù)。

特征

• 客戶服務(wù)器模式
• 無(wú)狀態(tài) - 所有應(yīng)用程序接口請(qǐng)求都自成一體，相互獨(dú)立
• 多層架構(gòu)支持可擴(kuò)展性。由于客戶端只知道接口，因此實(shí)際的技術(shù)實(shí)現(xiàn)仍然是隱藏的。

何時(shí)使用？

由于REST基于常用的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此比其他協(xié)議更容易使用，也更容易集成到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施中。因此，各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和云平臺(tái)都在使用REST API。不過(guò)，您也可以使用REST API與工業(yè)設(shè)備進(jìn)行通信。

REST實(shí)戰(zhàn)

場(chǎng)景：一家工業(yè)設(shè)備傳感器制造商正在尋找一種將傳感器數(shù)據(jù)從生產(chǎn)車(chē)間傳輸?shù)街醒朐破脚_(tái)的方法。

在這種情況下，REST API使機(jī)器和云之間的標(biāo)準(zhǔn)化HTTP通信變得簡(jiǎn)單。它們還易于與現(xiàn)有的MES和ERP系統(tǒng)集成，使制造商能夠快速啟動(dòng)和運(yùn)行，并將干擾降到最低。而且，如果制造商的生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，REST可確保制造商的分析和優(yōu)化流程也能隨之?dāng)U大。

什么是 OPC UA？

一種工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)，用于自動(dòng)化設(shè)備和軟件系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。它已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，橫跨各個(gè)行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。來(lái)自不同制造商的機(jī)器和設(shè)備可以使用OPC UA以標(biāo)準(zhǔn)格式提供數(shù)據(jù)，或接收數(shù)據(jù)用于控制目的。OPC UA需要一個(gè)能夠在專(zhuān)有接口和OPC UA標(biāo)準(zhǔn)之間進(jìn)行"翻譯"的OPC UA服務(wù)器才能運(yùn)行。

特征

• 獨(dú)立于平臺(tái)且可擴(kuò)展
• 集成認(rèn)證和加密安全機(jī)制
• 支持復(fù)雜的信息建模
• 技術(shù)抽象

何時(shí)使用？

MES或ERP系統(tǒng)等軟件應(yīng)用程序使用OPC UA客戶端檢索數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)娇刂破鳌Ｎ覀兊腃lipX單通道信號(hào)調(diào)理器采用了OPC UA，可將工業(yè)設(shè)備連接成一個(gè)具有凝聚力的通信系統(tǒng)--所有這些都是圍繞無(wú)縫數(shù)據(jù)采集而構(gòu)建的。

OPC UA實(shí)戰(zhàn)

場(chǎng)景：一家制造公司希望其生產(chǎn)車(chē)間的PLC和SCADA控制系統(tǒng)之間能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信。

OPC UA能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化，因此非常適合這一應(yīng)用。它還能映射復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型，確保無(wú)論制造商的生態(tài)系統(tǒng)變得多么復(fù)雜，正確的信息每次都能到達(dá)正確的位置。由于OPC UA集成了安全層，制造商知道其數(shù)據(jù)也不會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)犯罪分子的攻擊。

無(wú)縫通信打造更智能的系統(tǒng)

通信協(xié)議沒(méi)有放之四海而皆準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。MQTT為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)提供了輕量級(jí)效率REST為基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施提供了簡(jiǎn)單性和可擴(kuò)展性，而OPC UA則為工業(yè)環(huán)境帶來(lái)了強(qiáng)大、安全的數(shù)據(jù)交換。有時(shí)，更明智的方法是混合方法——將協(xié)議分層，結(jié)合它們的優(yōu)勢(shì)，平衡它們的劣勢(shì)。無(wú)論您是連接機(jī)器、傳感器還是云系統(tǒng)，了解它們背后的協(xié)議都有助于您構(gòu)建更智能、更快速、更安全的系統(tǒng)。

官網(wǎng)：

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