現(xiàn)代協(xié)議OPC UA vs.MQTT
一種輕量級的，發(fā)布-訂閱的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它允許多個數(shù)據(jù)使用者，并且設(shè)計用于受限設(shè)備和低帶寬，高延遲或不可靠的網(wǎng)絡(luò).
多年來，我一直在分享有關(guān)IIoT協(xié)議的想法，但是最近，我對將OPC UA與MQTT的優(yōu)勢進行比較有了一些大膽的了解。全面披露之后，我于1999年與他人共同發(fā)明了MQTT，這是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布-訂閱網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?？梢钥隙ǖ氖?，我一直是MQTT的傳播者，但是有一定的理由使MQTT成為物聯(lián)網(wǎng)中的主要消息傳遞標(biāo)準(zhǔn)。讓我們快速看一下這兩個協(xié)議以及它們在IIoT領(lǐng)域中的適合位置。
OPC UA于2008年發(fā)布，是對原始OPC互操作性標(biāo)準(zhǔn)的更新，用于在工業(yè)自動化中安全可靠地交換數(shù)據(jù)。OPC建立在客戶端/服務(wù)器架構(gòu)上。OPC服務(wù)器將轉(zhuǎn)換硬件通信協(xié)議，然后任何需要連接到硬件的程序都將成為OPC客戶端軟件。
在實現(xiàn)OPC或OPC UA架構(gòu)之前，請考慮以下挑戰(zhàn)。關(guān)于OPC UA的最常見的抱怨是實施的復(fù)雜性。OPC UA規(guī)范為1,240頁。完全實施時成本很高，而且CPU利用率，開發(fā)成本和持續(xù)支持成本也很高。OPC也不靈活，并且很難處理當(dāng)今車間中各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和異構(gòu)設(shè)備。它要與多個數(shù)據(jù)使用者進行斗爭，并且不能進行一對多方法所需的真實數(shù)據(jù)解耦。
深入了解MQTT
MQTT是我在1999年與IBM的Andy Sanford Clark共同發(fā)明的一種傳輸協(xié)議，它是一種輕量級的，發(fā)布-訂閱的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它允許多個數(shù)據(jù)使用者，并且設(shè)計用于受限設(shè)備和低帶寬，高延遲或不可靠的網(wǎng)絡(luò)（圖1）MQTT基于面向消息的中間件方法。
MQTT規(guī)范既簡單又易于實現(xiàn)。規(guī)范是80頁，Sparkplug又增加了60頁。它輕巧靈活，因為它通過異常或發(fā)布/訂閱模型報告，從而最大限度地減少了數(shù)據(jù)占用量。MQTT具有成本效益，開放標(biāo)準(zhǔn)和安全性，并具有TCP / IP層安全性。在硬件和軟件方面，本機實現(xiàn)MQTT-Sparkplug的供應(yīng)商數(shù)量正在迅速增長。所有領(lǐng)先的云供應(yīng)商，IoT平臺，邊緣計算平臺，大數(shù)據(jù)和第三方應(yīng)用程序均支持MQTT。
Sparkplug是Eclipse Tahu項目中的新規(guī)范，它定義了如何在關(guān)鍵任務(wù)實時環(huán)境中使用MQTT。Sparkplug為工業(yè)應(yīng)用程序定義了標(biāo)準(zhǔn)的MQTT主題名稱空間，有效負載和會話狀態(tài)管理，同時滿足了實時SCADA實現(xiàn)的要求。Sparkplug B規(guī)范提供了定義用于OT的標(biāo)簽值所需的上下文數(shù)據(jù)，還向IT提供數(shù)據(jù)，使其100％可自動發(fā)現(xiàn)并易于使用。
通過將MQTT與開放標(biāo)準(zhǔn)的Sparkplug結(jié)合使用，可以在經(jīng)過驗證的軟件工具上通過簡單的配置來使用OT數(shù)據(jù)，這些工具可以安全地彌合OT / IT差距，并為數(shù)據(jù)科學(xué)家提供上下文信息，以使用Big Data Analytics，ML和AI來獲得洞察力并提高生產(chǎn)率和利潤。MQTT在從石油和天然氣到遙測到過程制造的行業(yè)中打開了這些用例。
OPC UA和MQTT可以一起工作
OPC UA和MQTT實際上可以和諧地合作。它們在移動數(shù)據(jù)的方式上可能截然相反，但是仍然有一些舊設(shè)備需要OPC服務(wù)器共享數(shù)據(jù)，并且存在一種使用MQTT來克服所提出挑戰(zhàn)的方法。通過將傳感器連接到舊版PLC，IoT平臺可以連接數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為MQTT，以發(fā)布/訂閱模型在任何類型的網(wǎng)絡(luò)上移動數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送到云和企業(yè)應(yīng)用程序或某些IoT平臺將其轉(zhuǎn)換回舊版OPC客戶端的OPC。
許多制造商已根據(jù)其環(huán)境中的現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)做出了選擇。如果他們有SCADA系統(tǒng)，則傾向于使用OPC或OPC UA。但是，新的制造商或希望進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制造商應(yīng)考慮使用MQTT / Sparkplug解決現(xiàn)代挑戰(zhàn)，并采用可輕松處理企業(yè)中任意數(shù)量的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費者的IIoT解決方案。