Ricerca sull'ottimizzazione dei sistemi di comunicazione industriale basati sui protocolli Modbus e OPC UA: costruire un futuro industriale intelligente e interconnesso

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Ricerca sull'ottimizzazione dei sistemi di comunicazione industriale basati sui protocolli Modbus e OPC UA: costruire un futuro industriale intelligente e interconnesso

Nov 08, 2025

Migliorare la comunicazione industriale per promuovere lo sviluppo della produzione intelligente
Nel contesto dell'accelerata trasformazione dell'industria manifatturiera globale verso l'intelligenza artificiale e la digitalizzazione, i sistemi di comunicazione industriale sono diventati una componente cruciale della competitività aziendale. Che si tratti di trasmissione di segnali tra dispositivi o di interazione dati tra sistemi, la stabilità e la compatibilità dei protocolli di comunicazione influiscono direttamente sull'efficienza produttiva e sull'affidabilità dei dati.
Attualmente, Modbus e OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture), i protocolli di comunicazione più rappresentativi in ambito industriale, stanno attraversando un rivoluzionario processo di convergenza e ottimizzazione. Attraverso le loro applicazioni complementari, le aziende possono costruire un ponte di comunicazione efficiente e affidabile tra i sistemi di automazione tradizionali e il moderno Industrial Internet of Things (IIoT).

Da Modbus a OPC UA: l'evoluzione tecnologica della comunicazione industriale
Sin dalla sua introduzione da parte di Modicon negli anni '70, il protocollo Modbus è diventato il "linguaggio universale" della comunicazione fieldbus industriale grazie alla sua apertura, semplicità e stabilità.
Modbus supporta diversi metodi di comunicazione, tra cui la comunicazione seriale (Modbus RTU/ASCII) e la comunicazione Ethernet (Modbus TCP/IP), ed è ampiamente utilizzato in PLC, sensori, convertitori di frequenza e altri dispositivi. Tuttavia, con il rapido aumento del numero di dispositivi industriali e la crescente complessità delle architetture di sistema, il protocollo Modbus tradizionale ha gradualmente mostrato limiti in termini di scalabilità della struttura dati, sicurezza e comunicazione multipiattaforma.

Per affrontare queste sfide è stato sviluppato il protocollo OPC UA di nuova generazione.
OPC UA non solo supporta l'accesso ai dati multipiattaforma, ma offre anche modellazione dei dati orientata agli oggetti, meccanismi di sicurezza integrati e capacità di comunicazione a livello Internet. Rispetto a Modbus, OPC UA garantisce un'interoperabilità più intelligente tra diversi marchi e sistemi, fornendo una solida base alle aziende per raggiungere l'integrazione dei dati "dall'officina al cloud".

Ottimizzazione della convergenza: colmare l'ultimo miglio dei dati industriali

Nelle applicazioni industriali pratiche, molte aziende utilizzano ancora principalmente Modbus per i loro sistemi di apparecchiature, mentre le piattaforme MES, SCADA o cloud di livello superiore tendono a utilizzare OPC UA per la gestione dei dati.
Ciò crea un "gap" di comunicazione: i dati lato dispositivo risultano difficili da collegare in modo fluido al livello informativo. Per risolvere questo problema, l'"ottimizzazione della convergenza tra Modbus e OPC UA" è diventata una direzione di ricerca chiave nei sistemi di comunicazione industriale.

La ricerca e la pratica dimostrano che implementando un gateway Modbus-OPC UA o un server di conversione di protocollo, è possibile raggiungere i seguenti obiettivi di ottimizzazione:

Interoperabilità dei dati: realizzazione della mappatura automatica tra i dati del dispositivo slave Modbus e i nodi del server OPC UA.
Miglioramento della sicurezza: utilizzo dei meccanismi di crittografia e autenticazione di OPC UA per compensare le carenze di Modbus nel livello di sicurezza.
Gestione unificata: supporto del trasferimento dati tramite OPC UA. I client UA accedono ai dati dei dispositivi Modbus per un monitoraggio centralizzato.
Ottimizzazione delle prestazioni: la memorizzazione nella cache dei dati e i meccanismi di comunicazione batch riducono il carico di rete e migliorano la velocità di risposta.
Inoltre, il team di ricerca ha ottimizzato il sistema per risolvere problemi di latenza di comunicazione, perdita di pacchetti dati e compatibilità dei protocolli. Ad esempio, l'impiego di un meccanismo di comunicazione asincrona multi-thread e di algoritmi di compressione dei dati migliora efficacemente l'efficienza della comunicazione nelle reti di dispositivi su larga scala.

Prospettive applicative: un livello di connessione chiave per la produzione intelligente
L'architettura di comunicazione basata sull'integrazione di Modbus e OPC UA ha dimostrato ampie prospettive di applicazione in molteplici settori:
Nelle fabbriche intelligenti, consente l'interconnessione dei dati end-to-end dall'acquisizione dei dati dei sensori sottostanti all'analisi della piattaforma cloud di livello superiore;
Nei sistemi di monitoraggio energetico, OPC può essere utilizzato... L'interfaccia standard UA consente la gestione unificata di apparecchiature multimarca.
Nei settori petrolchimico, metallurgico e del trattamento delle acque, questa architettura di comunicazione garantisce un'elevata stabilità e sicurezza del sistema, supportando un funzionamento continuo 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Ancora più importante, questa ricerca sull'ottimizzazione non solo risolve il problema della "coesistenza di protocolli vecchi e nuovi", ma fornisce anche un percorso fattibile per le aziende che vogliono muoversi gradualmente verso l'Internet industriale e i gemelli digitali.

Conclusione: verso una nuova era di industria interconnessa

L'evoluzione dei protocolli di comunicazione industriale non è solo un'innovazione tecnologica, ma anche un progetto ingegneristico fondamentale per la produzione intelligente.
Grazie alla ricerca sull'integrazione e l'ottimizzazione dei protocolli Modbus e OPC UA, le aziende possono adottare un'architettura di comunicazione più sicura, intelligente e aperta, mantenendo al contempo il valore di investimento delle apparecchiature tradizionali.
In futuro, con l'ulteriore sviluppo delle tecnologie 5G, edge computing e intelligenza artificiale, i sistemi di comunicazione industriale non saranno più canali informativi isolati, ma diventeranno vere e proprie "reti neurali di dati", consentendo alle apparecchiature di fabbrica di ottenere una percezione completa, una risposta in tempo reale e l'auto-ottimizzazione.
In questa ondata di intelligenza industriale, l'integrazione di Modbus e OPC UA continuerà senza dubbio a svolgere un ruolo fondamentale e di collegamento, guidando la produzione globale verso una nuova era più efficiente, interconnessa e intelligente.