現(xiàn)代協(xié)議：OPC UA與MQTT

在實施 OPC 或 OPC UA 架構(gòu)之前，請考慮以下挑戰(zhàn)。關于OPC UA最常見的抱怨是實施起來有多復雜。

OPC UA于2008年發(fā)布，是對原始OPC互操作性標準的更新，用于工業(yè)自動化中安全可靠的數(shù)據(jù)交換。OPC 建立在客戶端/服務器架構(gòu)之上。OPC服務器轉(zhuǎn)換硬件通信協(xié)議，然后任何需要連接到硬件的程序都成為OPC客戶端軟件。

在實施 OPC 或 OPC UA 架構(gòu)之前，請考慮以下挑戰(zhàn)。關于OPC UA最常見的抱怨是實施起來有多復雜。OPC UA 規(guī)范為 1，240 頁。完全實施后成本高昂，而且占用 CPU 利用率、開發(fā)成本和持續(xù)支持成本也很高。OPC也很不靈活，很難處理當今車間里的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和異構(gòu)設備。它與多個數(shù)據(jù)使用者作斗爭，并且不執(zhí)行一對多方法所需的實際數(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，是一種輕量級的發(fā)布-訂閱網(wǎng)絡協(xié)議，允許多個數(shù)據(jù)使用者，專為受限設備和低帶寬、高延遲或不可靠的網(wǎng)絡而設計。MQTT 基于面向消息的中間件方法。

MQTT 規(guī)范簡單易行。規(guī)格是 80 頁，Sparkplug 又增加了 60 頁。它輕量級且靈活，因為它按異常或發(fā)布/訂閱模型進行報告，從而最大限度地減少數(shù)據(jù)占用空間。MQTT 具有成本效益、開放標準且安全，具有 TCP/IP 層安全性。在硬件和軟件方面原生實施MQTT-Sparkplug的供應商數(shù)量正在迅速增長。所有領先的云供應商、物聯(lián)網(wǎng)平臺、邊緣計算平臺、大數(shù)據(jù)和第三方應用程序都支持 MQTT。

Sparkplug是Eclipse Tahu項目中的新規(guī)范，它定義了如何在任務關鍵型實時環(huán)境中使用MQTT。Sparkplug為工業(yè)應用定義了標準的MQTT主題命名空間、負載和會話狀態(tài)管理，同時滿足實時SCADA實施的要求。Sparkplug B 規(guī)范提供了定義用于 OT 的標記值所需的上下文數(shù)據(jù)，同時還向 IT 提供數(shù)據(jù)，使其 100% 可自我發(fā)現(xiàn)且易于使用。

將 MQTT 與開放標準 Sparkplug 結(jié)合使用，可以在經(jīng)過驗證的軟件工具上進行簡單配置，從而安全地彌合 OT/IT 差距，并為數(shù)據(jù)科學家提供上下文信息，以便使用大數(shù)據(jù)分析、ML 和 AI 來獲得洞察力并提高生產(chǎn)力和利潤。MQTT 在從石油和天然氣到遙測再到流程制造等行業(yè)中開辟了這些用例。

OPC UA 和 MQTT 可以協(xié)同工作

OPC UA和MQTT實際上可以和諧地協(xié)同工作。它們在移動數(shù)據(jù)的方式上可能是截然相反的，但仍有一些舊設備需要 OPC 服務器來共享數(shù)據(jù)，并且有一種方法可以使用 MQTT 來克服所提出的挑戰(zhàn)。通過將傳感器連接到傳統(tǒng)PLC，物聯(lián)網(wǎng)平臺可以將該數(shù)據(jù)連接并轉(zhuǎn)換為MQTT，在發(fā)布/訂閱模型中將其移動到任何類型的網(wǎng)絡，然后將其發(fā)送到云和企業(yè)應用程序，或者某些物聯(lián)網(wǎng)平臺將其轉(zhuǎn)換回傳統(tǒng)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)，他們傾向于使用OPC或OPC UA。然而，新的制造商或那些希望進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制造商應該考慮MQTT / Sparkplug來解決現(xiàn)代挑戰(zhàn)，并采用IIoT解決方案，可以輕松處理整個企業(yè)中任意數(shù)量的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費者。

審核編輯：郭婷