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【盟通杂谈】为什么现代工业需要工业协议？

ai 2025/7/3 8:54:30

共识与标准是人类社会构筑的基石之一。在我们日常生活中，有一种我们每天都在使用的重要“标准”——那就是语言。无论是中文、英语还是其他语言，它们都是我们用来沟通的工具，通过统一的语法和词汇，我们可以清晰地表达和理解彼此的意思。

标准化往往也是产业前进的目标之一，对于生产来源、类型、尺寸等参数各异的工业生产设备来说，如何传递数据，进行“对话”则是自动化生产过程中不可避免的要素。因此，在现代工业中，设备之间也需要一种标准化的“语言”来进行有效的沟通和协作。这种“语言”，就是我们所说的工业协议。

工业协议的历史背景

工业协议的起源可以追溯到20世纪中期，当时工业自动化开始逐步发展。然而，早期的自动化系统面临许多挑战，例如不同设备之间缺乏统一的通信标准，导致数据交换困难。为了克服这些挑战，各种工业协议应运而生，以标准化的通信规则，解决设备之间的互操作性问题。

在20世纪70年代，许多工厂开始引入数控机床（CNC），这些机器需要与其他设备（如测量仪器和控制系统）进行数据交换。然而，由于各家设备制造商使用不同的通信协议，这些设备之间无法直接通信。这不仅导致生产效率低下，还增加了出错的风险。为了解决这个问题，许多工厂采用了Modbus协议，这是一种早期的工业协议，通过这一标准化的通信规则，实现了设备之间的无缝连接和高效数据交换。从此，生产过程得到了大幅提升，设备之间的协同工作更加流畅。

工业协议的定义

工业协议是一套标准化的通信规则，由主要设备厂商与协会制定、维护与推广，确保不同设备之间，在使用相同的工业协议时能够无缝连接和协同工作。例如，EtherCAT、OPC UA、CAN/CANopen和EtherNet/IP等协议，都是为了实现这一目标而设计的。

广义上，工业协议也包含对应的软硬件层级、接口、连线形式与工业设备等内容。此外，这些协议还涵盖了设备之间的通信方式、数据格式以及传输协议，以确保信息能够准确无误地传递。同时，工业协议的实施还需考虑兼容性和可扩展性，以满足未来技术发展和升级的需求。

工业协议的作用

1. 数据传输的标准化

工业协议通过统一的数据传输格式和方法，确保不同设备之间可以无障碍地交换信息。这不仅提高了数据传输的效率，还减少了通信错误。

2. 系统互操作性

不同厂商的设备往往采用不同的技术和标准。工业协议通过提供统一的通信标准，使这些设备可以兼容工作，实现系统的互操作性。

3. 提高效率和安全性

标准化的通信规则不仅提高了生产过程的效率，还保障了数据的安全性。通过使用工业协议，企业可以更好地管理和监控生产过程，减少错误并提高生产率。

工业协议的分化

在当前的智能工业网络中，针对各种情形和需求的工业协议也顺势诞生。不同的工业协议在不同的应用场景中发挥着重要作用。

例如：有些协议专用于高速和实时控制的场合，如自动化生产线和运动控制系统；有些协议则适用于需要高安全性和可靠性的数据传输场合，如工业物联网（IIoT）；还有一些协议被广泛应用于嵌入式控制系统，特别是在汽车工业和工业自动化领域；此外，也有协议专为高效数据传输的自动化控制系统而设计。

这些多样化的需求推动了工业协议的分化和发展，使得它们能够更好地满足各类工业应用的具体要求。

工业协议协会

在工业协议的发展和推广过程中，各类行业协会发挥着至关重要的作用。这些协会不仅负责制定和维护工业协议标准，还致力于推广这些标准在全球范围内的应用。行业协会通常由制造商、供应商、学术机构以及行业专家组成，通过合作和交流，确保协议的不断优化和升级。

例如：EtherCAT Technology Group（ETG）推动EtherCAT协议在高速和实时控制场合的应用；OPC Foundation致力于推广OPC UA标准，保障其在工业物联网中的安全和可靠应用；CAN in Automation（CiA）则支持CAN/CANopen协议在嵌入式控制系统中的广泛使用；而ODVA（Open DeviceNet Vendors Association）推广EtherNet/IP协议，确保其在自动化控制系统中的高效数据传输。

这些协会通过制定和推广标准，推动了工业自动化系统的高效和稳定运行。

未来展望

在工业4.0和物联网的推动下，工业协议的重要性愈加凸显。新兴技术和趋势将继续影响工业协议的发展，推动智能制造和自动化技术的进步。