Исследование оптимизации промышленных коммуникационных систем на основе протоколов Modbus и OPC UA: создание интеллектуального и взаимосвязанного промышленного будущего

Категории

блог

Последний блог

Emerson Introduces Next-Gen Industrial PCs to Boost Automation and Spare Parts Management
Emerson Launches PACSystems™ RX3i CPS400: A New SIL2 Safety Controller for Modern Industrial Protection
ABB Strengthens China's Robotics Leadership with Three New AI-Powered Robot Families
ABB Releases First EPD for Its DCS Controllers
ABB Introduces Ethernet-APL Connectivity to ProcessMaster Flowmeters, Transforming Data Access in Hazardous Industries
Исследование оптимизации промышленных коммуникационных систем на основе протоколов Modbus и OPC UA: создание интеллектуального и взаимосвязанного промышленного будущего
Анализ влияния технологии искусственного интеллекта на парадигму проектирования логики управления ПЛК
Продвижение Индустрии 4.0 с помощью решений облачных вычислений

ТЕГИ

CC-PUIO31 51454220-176 330180-12-00 16710-13 CI840A 3BSE041882R1 Т9451 330103-02-06-10-02-05 DSQC663 3HAC029818-001 SPW481-13 S1

Исследование оптимизации промышленных коммуникационных систем на основе протоколов Modbus и OPC UA: создание интеллектуального и взаимосвязанного промышленного будущего

Nov 08, 2025

Модернизация промышленных коммуникаций для стимулирования развития интеллектуального производства
На фоне ускоренной трансформации мировой обрабатывающей промышленности в сторону интеллектуальности и цифровизации промышленные системы связи стали важнейшим компонентом конкурентоспособности предприятий. Будь то передача сигналов между устройствами или взаимодействие данных между системами, стабильность и совместимость протоколов связи напрямую влияют на эффективность производства и надёжность данных.
В настоящее время Modbus и OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), наиболее представительные протоколы связи в промышленной сфере, переживают революционный процесс конвергенции и оптимизации. Благодаря их взаимодополняющему применению предприятия могут создать эффективный и надёжный коммуникационный мост между традиционными системами автоматизации и современным промышленным Интернетом вещей (IIoT).

От Modbus к OPC UA: технологическая эволюция промышленных коммуникаций
С момента своего появления в 1970-х годах компанией Modicon протокол Modbus стал «универсальным языком» промышленной полевой связи благодаря своей открытости, простоте и стабильности.
Modbus поддерживает различные методы связи, включая последовательную связь (Modbus RTU/ASCII) и Ethernet (Modbus TCP/IP), и широко используется в ПЛК, датчиках, преобразователях частоты и других устройствах. Однако, в связи с быстрым ростом числа промышленных устройств и усложнением архитектур систем, традиционный протокол Modbus постепенно начал демонстрировать ограничения в плане масштабируемости структуры данных, безопасности и кроссплатформенной коммуникации.

Для решения этих проблем был разработан протокол нового поколения OPC UA.
OPC UA не только поддерживает кроссплатформенный доступ к данным, но и предлагает объектно-ориентированное моделирование данных, встроенные механизмы безопасности и возможности интернет-коммуникаций. По сравнению с Modbus, OPC UA обеспечивает более интеллектуальное взаимодействие между различными брендами и системами, предоставляя предприятиям прочную основу для интеграции данных «от цеха до облака».

Оптимизация конвергенции: преодоление последней мили промышленных данных

В практических промышленных приложениях многие предприятия по-прежнему в первую очередь используют Modbus для своих систем оборудования, в то время как MES-системы верхнего уровня, SCADA или облачные платформы, как правило, используют OPC UA для управления данными.
Это создаёт коммуникационный «разрыв» — данные на стороне устройства сложно беспрепятственно подключить к информационному уровню. Для решения этой проблемы ключевым направлением исследований в области промышленных коммуникационных систем стала «Оптимизация конвергенции Modbus и OPC UA».

Исследования и практика показывают, что путем создания шлюза Modbus-OPC UA или сервера преобразования протоколов можно достичь следующих целей оптимизации:

Взаимодействие данных: достижение автоматического сопоставления данных между подчиненными устройствами Modbus и узлами сервера OPC UA.
Повышение безопасности: использование механизмов шифрования и аутентификации OPC UA для компенсации недостатков Modbus на уровне безопасности.
Унифицированное управление: поддержка передачи данных через OPC UA. Клиенты UA получают доступ к данным устройств Modbus для централизованного мониторинга.
Оптимизация производительности: механизмы кэширования данных и пакетной передачи данных снижают нагрузку на сеть и повышают скорость отклика.
Кроме того, исследовательская группа оптимизировала систему для решения проблем с задержками связи, потерей пакетов данных и совместимостью протоколов. Например, использование многопоточного асинхронного механизма связи и алгоритмов сжатия данных существенно повышает эффективность связи в крупномасштабных сетях устройств.

Перспективы применения: ключевой соединительный слой для интеллектуального производства
Архитектура связи, основанная на интеграции Modbus и OPC UA, продемонстрировала широкие перспективы применения во многих отраслях:
На умных фабриках он обеспечивает сквозную взаимосвязь данных: от сбора данных с базовых датчиков до анализа на облачной платформе верхнего уровня;
В системах мониторинга энергоресурсов OPC может использоваться... Стандартный интерфейс UA обеспечивает унифицированное управление многомарочным оборудованием.
В нефтехимической, металлургической и водоочистной промышленности эта архитектура связи обеспечивает высокую стабильность и безопасность системы, поддерживая круглосуточную непрерывную работу.
Что еще важнее, это исследование оптимизации не только решает болевую точку «сосуществования старых и новых протоколов», но и предоставляет предприятиям реальный путь постепенного перехода к промышленному Интернету и цифровым двойникам.

Заключение: На пути к новой эре взаимосвязанной промышленности

Развитие промышленных протоколов связи — это не только технологическое новшество, но и фундаментальный инженерный проект для интеллектуального производства.
Благодаря исследованиям в области интеграции и оптимизации протоколов Modbus и OPC UA предприятия могут внедрить более безопасную, интеллектуальную и открытую архитектуру связи, сохраняя при этом инвестиционную ценность традиционного оборудования.
В будущем, с дальнейшим развитием технологий 5G, периферийных вычислений и искусственного интеллекта, промышленные коммуникационные системы перестанут быть изолированными каналами передачи информации, а станут настоящими «нейронными сетями данных», позволяющими заводскому оборудованию достичь комплексного восприятия, реагирования в реальном времени и самооптимизации.
На этой волне промышленного интеллекта интеграция Modbus и OPC UA, несомненно, продолжит играть связующую и ключевую роль, продвигая мировое производство к более эффективной, взаимосвязанной и интеллектуальной новой эре.