在現(xiàn)代工控自動(dòng)化和電力系統(tǒng)中，IEC 61850和Modbus是兩個(gè)常見的通訊協(xié)議。盡管它們都用以設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸與控制，但設(shè)計(jì)構(gòu)思、主要用途、通訊系統(tǒng)等方面存在明顯差異。本文將詳細(xì)討論IEC 61850與Modbus協(xié)議的關(guān)鍵差別，有利于了解其各自的優(yōu)勢(shì)和可用領(lǐng)域。

1.設(shè)計(jì)概念與目標(biāo)

IEC 61850

設(shè)計(jì)概念：IEC 61850是專門為電力系統(tǒng)中的變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通信協(xié)議。選用面向?qū)ο蟮慕７椒?，旨在?biāo)準(zhǔn)變電站設(shè)備之間的通信，實(shí)現(xiàn)高可執(zhí)行性和靈活性。

目標(biāo)：提供統(tǒng)一的通信平臺(tái)，適用于及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、高速通信和復(fù)雜的維護(hù)控制功能，滿足現(xiàn)代智能能源的需要。

Modbus

設(shè)計(jì)構(gòu)思:Modbus是一種較早的工業(yè)通信協(xié)議，最初由Modicon企業(yè)(現(xiàn)施耐德電氣)于1979年開發(fā)，用以可編程邏輯控制器（PLC）二者之間的通信。選用主從從。（Master-Slave）結(jié)構(gòu)緊湊，便于進(jìn)行。

目標(biāo)：為機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)中間的數(shù)據(jù)傳輸給予簡(jiǎn)易可靠的通信方式。

2. 通信體系

IEC 61850

面向?qū)ο蟮哪Ｐ停?/strong>IEC 61850挑選面向?qū)ο蟮姆绞剑瑢⒆冸娬驹O(shè)備和結(jié)構(gòu)抽象為邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)對(duì)象，便于統(tǒng)一管理和相互操作。

通信服務(wù)：提供多種通信服務(wù)，如匯報(bào)控制塊（Report Control Block，RCB）、采樣值（Sampled Values，SV）和一般目標(biāo)導(dǎo)向配電站（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE），滿足不同的及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)規(guī)定。

協(xié)議棧：依據(jù)以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議棧，適用于高帶寬、快速傳輸數(shù)據(jù)。

Modbus

存儲(chǔ)器和位置地址：Modbus挑選存儲(chǔ)器和位置地址來表示設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀況，數(shù)據(jù)模型非常簡(jiǎn)單。

通信方式：可用二種基本通信方式：Modbus RTU(串口通訊)和Modbus TCP(依據(jù)以太網(wǎng)的通信)。RTU依據(jù)RS-232或RS-485插孔進(jìn)行通信，而TCP則按照以太網(wǎng)進(jìn)行通信。

主從構(gòu)造：Modbus挑選主從構(gòu)造，主設(shè)備（如PLC或計(jì)算機(jī)）輪查設(shè)備（如感應(yīng)器或執(zhí)行器）獲取數(shù)據(jù)或推送命令。

3. 互操作性和擴(kuò)展性

IEC 61850

高互操作性：由于采用規(guī)范化的對(duì)象模型和通信服務(wù)，IEC 61850設(shè)備具有很高的互操作性，適用于不同廠家設(shè)備的無縫集成。

擴(kuò)展性強(qiáng)：面向?qū)ο蟮膮f(xié)議模型和規(guī)范化語言（SCL）推動(dòng)系統(tǒng)拓展和優(yōu)化變得簡(jiǎn)單，可以滿足供電系統(tǒng)高速發(fā)展的規(guī)定。

Modbus

有限的互操作性：盡管Modbus協(xié)議簡(jiǎn)易廣泛應(yīng)用，但不同廠家的設(shè)備進(jìn)行可能會(huì)有所不同，導(dǎo)致互操作難題。

擴(kuò)展性有限：Modbus的數(shù)據(jù)模型和通訊系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，對(duì)需要繁雜操作和大量傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用，擴(kuò)展性相對(duì)較弱。

4. 主要用途

IEC 61850

供電系統(tǒng)：專為電力系統(tǒng)中的變電站自動(dòng)化設(shè)計(jì)，廣泛用于配電站、配網(wǎng)和智能能源中。

高實(shí)用性要求：適用于務(wù)必迅速傳輸數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)響應(yīng)的運(yùn)用，如維護(hù)操作、故障測(cè)試和同歩測(cè)量。

Modbus

工控自動(dòng)化：廣泛用于PLC等工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中、HMI(人機(jī)界面)、SCADA(監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))等。

傳送數(shù)據(jù)簡(jiǎn)易：適用于傳輸數(shù)據(jù)和設(shè)備控制較為簡(jiǎn)單、無高帶寬、通信服務(wù)繁雜的場(chǎng)地。

5. 安全性

IEC 61850

嵌入安全機(jī)制：IEC 61850包括一些安全機(jī)制，如身份驗(yàn)證、加密和密鑰管理，以保證供電系統(tǒng)的通信安全。

適應(yīng)現(xiàn)代規(guī)定：隨著智能能源的發(fā)展，IEC 為應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅，61850協(xié)議不斷演變，增加了更多的安全功能。

Modbus

安全功能有限：傳統(tǒng)Modbus協(xié)議欠缺內(nèi)置的安全機(jī)制，通信數(shù)據(jù)容易被捕捉和仿冒。Modbus 雖然TCP需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全策略(如VPNP)、IPSec）提升安全性，但協(xié)議自身對(duì)安全性的可用有限。

適用于封閉環(huán)境：因?yàn)榘踩δ芷?，Modbus更適用于封閉工業(yè)網(wǎng)絡(luò)或通過物理隔離確保安全界面。

IEC 61850與Modbus協(xié)議在設(shè)計(jì)構(gòu)思、通訊系統(tǒng)、互操作性、主要用途和安全性等方面存在明顯差異。IEC 61850專為供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有高互操作性、高速通信和豐富通信服務(wù)，適用于當(dāng)今智能能源。Modbus因其簡(jiǎn)易性和可靠性廣泛用于工業(yè)控制自動(dòng)化，適用于簡(jiǎn)易的數(shù)據(jù)傳輸與控制。掌握這些關(guān)鍵差別，有益于在每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中選擇合適的通訊協(xié)議，優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)和性能。