MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) je odľahčený protokol na výmenu správ založený na publikovaní a odbere. Zariadenia a gateway publikujú dáta pod názvami tém. Aplikácie odoberajú témy, ktoré potrebujú, a broker medzi nimi sprostredkúva výmenu správ. Tento spôsob vyhovuje prerušovaným spojeniam, veľkému počtu malých senzorov a edge zariadeniam, ktoré dáta radšej odosielajú, než by sprístupňovali celý adresný priestor.

V systémoch Priemyslu 4.0 a priemyselného internetu vecí (IIoT) MQTT často prenáša telemetriu, ktorá nepotrebuje bohatší informačný model OPC UA. Mnohé závody používajú oba protokoly: OPC UA pri štruktúrovaných dátach zo strojov a MQTT na jednoduchšie publikovanie dát pre analytické platformy, digitálne dvojčatá alebo cloudové aplikácie.

Pri zobrazovaní diania v hale v reálnom čase je MQTT užitočný, keď treba dáta z dverných kontaktov, senzorov prostredia alebo edge zdrojov spojiť s údajmi o polohe a výrobe. Protokol sám dátam význam nedodá. O tom, či sa digitálne dvojča môže na tok dát spoľahnúť, rozhoduje návrh tém, dohodnutý obsah správ a dôsledné používanie identifikátorov.

Hlavné súčasti

Broker je ústredný prvok, ktorý prijíma publikované dáta a doručuje správy odberateľom.

Témy sú hierarchické názvy, ktoré usporadúvajú dátové toky podľa závodu, linky, zariadenia a signálu.

Publikovanie a odber znamená, že producenti dáta odosielajú a odberatelia si vyberajú, čo chcú prijímať. Ani jedna strana nepotrebuje trvalé priame spojenie s každým účastníkom.

Kvalita služby určuje úroveň záruky doručenia, pri ktorej sa na kapacitne obmedzených spojeniach vyvažuje spoľahlivosť a režijná záťaž.

Obsah správ má často kompaktný formát JSON alebo binárnu podobu. Význam dát si však strany musia dohodnúť nezávisle od prenosového formátu.

Využitie vo výrobe a logistike

Závody publikujú cez MQTT údaje o stave strojov, dáta zo senzorov v bufferoch a jednoduché stavové príznaky tam, kde úplný model OPC UA nie je potrebný. V logistických halách sa používa pre edge gateway, ktoré už zhromažďujú dáta z rádiovej komunikácie alebo senzorov. Digitálne dvojčatá a analytické platformy odoberajú vybrané témy a pri zhodných identifikátoroch zobrazujú ich hodnoty na rovnakej mape ako vozíky a materiál.

Prínosy a úskalia

Prínosom je nízka režijná záťaž a prehľadný spôsob rozosielania dát od mnohých malých producentov viacerým odberateľom. Úskalím je nejednotné pomenovanie tém, chýbajúce jednotky a absencia spoločných identifikátorov zariadení, čo vytvára ďalšie dátové silo. Samotné MQTT nenahrádza štruktúrované priemyselné modely tam, kde riadiace jednotky a podnikové systémy potrebujú objekty a metódy s definovanými typmi.

Súvisiace pojmy

OPC UA sa často používa spolu s MQTT a oba protokoly sa dopĺňajú. Internet vecí (IoT) a edge computing opisujú prostredie, v ktorom zariadenia a systémy publikujú dáta. Interoperabilita je širší cieľ Priemyslu 4.0, ku ktorému tieto protokoly prispievajú. Digitálne dvojčatá odoberajú dátové toky, keď je význam dát ustálený.

Časté otázky

Nahrádza MQTT protokol OPC UA? Zvyčajne nie. MQTT je vhodný na odľahčené publikovanie a odber správ, zatiaľ čo OPC UA na štruktúrované priemyselné informačné modely. Mnohé architektúry používajú oba protokoly.

Poskytuje MQTT digitálne dvojča? Nie, neposkytuje. Prenáša správy. Digitálne dvojča potrebuje aj model haly, identifikátory a miesto na uloženie a zobrazenie hodnôt.

Prečo sa o MQTT zaujímajú závody so staršími zariadeniami? Gateway môžu publikovať hodnoty registrov starších zariadení ako témy MQTT bez toho, aby bolo potrebné prepísať program každej riadiacej jednotky. Podmienkou je dôsledné pomenovanie a používanie jednotiek.