隨著工業自動化需求的增加，工業協議和M2M機器通信逐漸遷移到IIoT工業物聯網。
如果在沒有引用物聯網的情況下，現在很多的連接設備都無法想象。但是，在構思物聯網之前的很久，工業環境中的設備已經在進行通信了。
隨著發展，它迎來了機器到機器(M2M)的時代。這些早期簡單的點對點交換迅速發展，使用通用網絡將車間和後臺更緊密地聯繫在一起。這被稱為工業4.0，現在，隨著這些工廠隨時隨地都可以訪問，“工業物聯網（IIoT）”這個術語已經佔據了主導地位。
這種自然演變不僅反映了數據的收集和傳輸是如何呈指數級增長的，而且還反映了IIoT如何允許控制遵循相同的路徑。構建IIoT在很大程度上依賴於通信。許多基本要求已經到位，而其他要求才剛剛開始出現。從工程角度來看，將所有這些互連性整合到一個強大且經濟實惠的外形中，對於開發人員來說是一個極大的挑戰。
廣泛的要求
作為一項跨行業的倡議，物聯網總體上正在從幾個角度加以解決，但似乎很清楚它的實施需要層次結構。互聯網為海量數據傳輸提供了理想的支柱，但它並不適用於實時控制; 啟用Internet的協議內置了太多的延遲。
簡單來說，在連接的家庭中，所有設備可以使用本地網絡連接和控制，並且可以通過因特網訪問。在本地控制設備時使用互聯網是可能但不切實際的; 例如，可能需要幾秒鐘才能關閉燈光，或者電視需要更換頻道。因此，“設備頭像”的概念正在獲得動力，其中每個設備在雲中也具有虛擬版本。在本地，設備直接通過局域網控制。遠程控制將通過互聯網傳遞，在那裡它是指示要改變的化身。然後，這些變化將轉發給他們的真實世界同行。
在工業環境中，由於需要“硬實時”控制，在設備之間發送/接收小數據包，因此更加複雜。這裡的基本要求是分組在確定的時間內可靠地到達。早期的工業協議隨著時間的推移不斷髮展，例如HART協議（高速可尋址遠程傳感器）。
該協議具有使用傳統4-20mA點對點連接的區別，現在它通過一對電線支持模擬和數字信令。物理接口使用頻移鍵控（FSK），將邏輯“1”（標記）表示為中心頻率為1.2kHz的正弦波，將邏輯“0”（空格）表示為中心頻率為2.2的正弦波千赫。這些數字表示可以在4至20mA範圍內的模擬電流水平之上進行調製，使其成為工業應用的通用協議。
此外，該協議可以使用微控制器（MCU）實現，其中合適的HART調制解調器提供物理接口。如果MCU具有能夠運行生成和識別FSK頻率所需的算法的ALU，則甚至可以使用當前的DAC / ADC轉換器來實現這一點。
雖然HART協議也可以用於多點配置，但它可能仍然不適用於每個工業應用，並且幾乎肯定不會用於連接到Internet。這種適當協議的“混合搭配”在工業控制中是流行的，幾乎沒有證據表明它很快就會發生變化。
適合工作的正確工具
專門用於因特網通信的協議的使用在工業環境中具有許多限制。除了延遲之外，可能還需要在工業環境中對事件加時間戳，這是TCP / IP等常用網絡協議不支持的功能。
以太網是互聯網的“公眾面孔”，因為它是大多數人與之接口的方式。雖然以太網上使用的互聯網協議確實不適合實時控制，但實際上，當使用正確的協議時，以太網也可以提供強大而可靠的工業網絡基礎設施。
有許多針對工業部門的協議使用以太網作為接口。最值得注意的可能是EtherCAT。這只是基於以太網的協議之一，現在構成了IEC 61158規範定義的現場總線系列的一部分。由於它使用與以太網相同的物理接口，因此EtherCAT協議可以使用具有以太網MAC的微控制器實現。
在工業拓撲中，實際執行動作的設備（電動機，加熱器，泵，致動器等）傳統上由PLC（可編程邏輯控制器）直接控制。IIoT的當前趨勢是使用低延遲的實時協議（例如現場總線系列中的協議）來網絡PLC。儘管名稱和多年的努力，仍然沒有共同的現場總線標準，並且引用它的許多協議不一定是可互操作的。因此，PLC需要支持多種協議，以便在更加網絡化的工業環境中運行。
也許最廣泛部署的現場總線技術是PROFIBUS，但還有許多其他技術，包括PROFINET，CAN和Modbus。現在許多微控制器都集成了CAN接口，而添加Modbus可以通過UART實現，並在MCU上運行的應用程序中實現協議。
軟件支持
雖然在IIoT中部署用於控制的許多協議在低成本MCU中實施起來相對簡單，但期望進行高水平整合似乎是合理的。更強大的MCU將用於處理網絡拓撲中的更廣泛的協議。
此時，操作系統的使用（以及工業控制，實時操作系統或RTOS）可能是有益的。在MCU上運行RTOS對硬件提出了某些要求，現在反映在向32位架構（如ARM Cortex-M系列）的轉變中。
MCU和處理器提供商現在與RTOS供應商密切合作以確保通信堆棧和實時內核在其硬件上高效運行並不罕見。Analog Devices的Blackfin 16/32位嵌入式處理器得到Micrium的μC/ OS實時操作系統的密切支持，該系統具有TCP / IP，USB，CAN總線和Modbus等中間件。
對高度集成的嵌入式處理器上運行的這些工業協議的需求反映在這樣一個事實上：更多的RTOS供應商現在提供用於工業控制的協議棧作為集成到其技術中的中間件。
結論
創建提供遠程控制並維持實時控制的工業網絡將需要混合的通信協議。目前半導體供應商瞭解這一點，並且已經提供了一系列能夠提供使IIoT成為現實所需的硬件接口和處理能力的設備。同樣清楚的是，目前工業領域中使用的協議仍將在IIoT中佔有一席之地。
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