工业4.0时代，机器、传感器与系统的高效联网是数字化转型的核心，而选对通信协议，直接决定了系统的流畅度、可靠性和扩展性。但面对MQTT、REST、OPC UA这三大主流协议，很多工程师都会陷入选择困境：轻量级传输该用哪个？工业设备互联选谁更安全？云平台集成哪款更适配？......
今天我们将探讨最常见的通信协议，从它们的工作原理，到它们的优势和局限，助您轻松找到合适的标准，确保您的应用程序尽可能顺畅、高效、可靠地运行。
MQTT、REST 和 OPC UA 什么区别？
下图是通信协议及其最适合应用的简要介绍。这些通信标准并不是完全独立运作的，它们常常相互结合，使得一种协议的优势能够弥补另一种协议的缺陷。例如，你经常会看到"OPC UA over MQTT"，即以MQTT消息的形式传输OPC UA数据，以提高安全性并节省带宽。
什么是 MQTT？
用于物联网通信的轻量级网络协议。MQTT基于公共订阅模式，即设备和应用程序（或 "MQTT 客户端"）向中央代理发布"主题"数据。其他应用程序或客户端可以通过代理订阅这些主题，以接收相关信息。
特征
异步通信
带宽和设备资源要求低
各种服务质量（QoS）等级（0-2 级）可让用户在可靠性和网络效率之间找到完美的平衡。QoS 0可用于频繁的非关键数据，而QoS 1和QoS 2可用于必须进行交付确认的报文。
何时使用？
MQTT非常适合小型物联网设备和平台。它也是用于传感器网络的强大协议。因此，它经常被用作预测性维护中的通信协议。这就是为什么MQTT在我们的digiBOX放大器中起着至关重要的作用；通过将MQTT与openDAQ结合使用，我们可以轻松地将digiBOX与各种云应用程序和分析流程集成在一起。
MQTT实战
场景：一家汽车制造商希望实时记录机器的传感器数据，以便更早地发现异常。
MQTT的发布-订阅原则使其成为理想的通信协议。传感器不断向中央MQTT代理商发送数据，由后者将数据分发到相关系统。工程师利用这些数据监控机器性能和环境参数，从而优化机器运行的各个方面。最重要的是，数据传输快速可靠。因此，工程师们可以快速解决问题，而且可以放心，因为他们不会错过任何一个警示信号或优化产品的机会。
什么是 REST？
一种基于HTTP请求的网络界面架构风格。使用REST时，服务器通过网络接口（REST API）提供资源。然后，客户端应用程序使用唯一地址对资源进行寻址。然后，应用程序使用GET、POST、PUT或DELETE等HTTP方法来检索、创建、更改或删除数据。
特征
客户服务器模式
无状态 - 所有应用程序接口请求都自成一体，相互独立
多层架构支持可扩展性。由于客户端只知道接口，因此实际的技术实现仍然是隐藏的。
何时使用？
由于REST基于常用的互联网技术，因此比其他协议更容易使用，也更容易集成到现有的基础设施中。因此，各种网络服务、网络应用程序和云平台都在使用REST API。不过，您也可以使用REST API与工业设备进行通信。
REST实战
场景：一家工业设备传感器制造商正在寻找一种将传感器数据从生产车间传输到中央云平台的方法。
在这种情况下，REST API使机器和云之间的标准化HTTP通信变得简单。它们还易于与现有的MES和ERP系统集成，使制造商能够快速启动和运行，并将干扰降到最低。而且，如果制造商的生产规模扩大，REST可确保制造商的分析和优化流程也能随之扩大。
什么是 OPC UA？
一种工业通信标准，用于自动化设备和软件系统之间的数据交换。它已成为工业自动化领域最重要的标准之一，横跨各个行业和应用领域。来自不同制造商的机器和设备可以使用OPC UA以标准格式提供数据，或接收数据用于控制目的。OPC UA需要一个能够在专有接口和OPC UA标准之间进行"翻译"的OPC UA服务器才能运行。
特征
独立于平台且可扩展
集成认证和加密安全机制
支持复杂的信息建模
技术抽象
何时使用？
MES或ERP系统等软件应用程序使用OPC UA客户端检索数据并将其传输到控制器。我们的ClipX单通道信号调理器采用了OPC UA，可将工业设备连接成一个具有凝聚力的通信系统--所有这些都是围绕无缝数据采集而构建的。
OPC UA实战
场景：一家制造公司希望其生产车间的PLC和SCADA控制系统之间能实现无缝通信。
OPC UA能够实现机器数据传输的标准化，因此非常适合这一应用。它还能映射复杂的数据模型，确保无论制造商的生态系统变得多么复杂，正确的信息每次都能到达正确的位置。由于OPC UA集成了安全层，制造商知道其数据也不会受到网络犯罪分子的攻击。
无缝通信打造更智能的系统
通信协议没有放之四海而皆准的标准。MQTT为物联网网络提供了轻量级效率REST为基于网络的基础设施提供了简单性和可扩展性，而OPC UA则为工业环境带来了强大、安全的数据交换。有时，更明智的方法是混合方法——将协议分层，结合它们的优势，平衡它们的劣势。无论您是连接机器、传感器还是云系统，了解它们背后的协议都有助于您构建更智能、更快速、更安全的系统。
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来源：HBK测试与测量
