MQTT ou OPC UA : transmettre les données machines vers les systèmes IT

La plupart des projets d'automatisation doivent tôt ou tard transmettre les données machines hors du réseau de commande : un serveur SCADA, un MES, une base de données ou une plateforme cloud. Deux protocoles dominent cette tâche. Cet article compare MQTT et OPC UA de façon pratique : comment chacun communique, comment les données sont décrites et sécurisées, et quels systèmes les reçoivent généralement. Il se termine par un aperçu des appareils ICP DAS qui prennent en charge l'un ou les deux protocoles.

Deux modèles de communication différents

MQTT est un protocole de publication/abonnement. Les appareils se connectent en tant que clients à un broker central et publient des messages sur des topics tels que site1/line2/press4/temperature. Les applications abonnées à un topic reçoivent ses messages. Les éditeurs et les abonnés n'ont pas besoin de se connaître. Les ports par défaut sont 1883 pour TCP simple et 8883 pour MQTT sur TLS.

OPC UA est principalement utilisé en mode client/serveur. L'appareil ou la passerelle exécute un serveur OPC UA, et un client tel qu'un système SCADA s'y connecte, parcourt l'espace d'adressage, lit et écrit des valeurs et s'abonne aux changements. Le port par défaut est 4840. La spécification définit aussi un mode publication/abonnement, mais la plupart des serveurs et clients installés utilisent le mode client/serveur.

Cette différence compte pour la conception du réseau. Avec MQTT, c'est l'appareil de terrain qui ouvre la connexion, ce qui convient aux sites derrière un NAT ou un pare-feu qui n'autorise que le trafic sortant. Avec OPC UA client/serveur, le client doit pouvoir atteindre le serveur, donc les deux se trouvent généralement sur le même réseau ou sont reliés par un VPN.

Modèle d'information face à la charge utile

MQTT transporte des octets. Le protocole ne définit pas le contenu d'un message : la structure des topics, le format de la charge utile (souvent du JSON), les unités et les horodatages doivent être convenus entre l'émetteur et le récepteur. Des conventions comme Sparkplug B ajoutent une charge utile définie, mais seulement si les deux côtés la prennent en charge.

OPC UA inclut un modèle d'information. Chaque valeur est un nœud avec un type de données, un horodatage, un code d'état et des attributs facultatifs tels que l'unité technique et la description. Un client peut parcourir le serveur pour savoir ce qui est disponible, sans liste de registres séparée.

En pratique, MQTT est rapide à mettre en place et souple, mais la documentation des topics et des charges utiles vous incombe. OPC UA demande plus de configuration des deux côtés, mais les données se décrivent d'elles-mêmes.

Sécurité

MQTT s'appuie sur TLS pour le chiffrement, sur un nom d'utilisateur et un mot de passe ou des certificats client pour l'authentification, et sur des règles d'accès dans le broker qui contrôlent qui peut publier ou s'abonner à quels topics. OPC UA intègre la sécurité au protocole : certificats d'application, modes de sécurité None, Sign et SignAndEncrypt, et authentification de l'utilisateur. Dans les deux cas, la protection ne fonctionne que si elle est configurée. Un broker sur le port 1883 sans authentification, ou un point d'accès OPC UA en mode de sécurité None, est ouvert à quiconque peut l'atteindre.

MQTT ou OPC UA en un coup d'œil

Choisir pour votre projet

• Choisissez MQTT lorsque de nombreux appareils distribués envoient des données vers un système central ou cloud, lorsque les sites se connectent en 4G ou par Internet, ou lorsque le service IT exploite déjà un broker.
• Choisissez OPC UA lorsqu'un SCADA, un MES ou un historien du réseau d'usine doit lire des données structurées via son client OPC UA.
• Utilisez les deux lorsque les mêmes données sont nécessaires à l'atelier et à l'IT. Un serveur de communication peut servir OPC UA au SCADA et publier les mêmes valeurs vers un broker.

Vérifiez ce que le système récepteur prend en charge avant de choisir le matériel de terrain. C'est généralement le récepteur qui détermine le protocole.

Appareils ICP DAS avec MQTT et OPC UA

Les deux protocoles dans un seul appareil

Les serveurs de communication de la série UA (UA-2241M, UA-2841M, UA-5231M et UA-7231M) lisent les données via Modbus TCP, Modbus RTU/ASCII, MQTT et EtherNet/IP, et les fournissent simultanément par un serveur OPC UA, MQTT et SNMP. Ils intègrent un broker MQTT, écrivent les données dans des bases telles que MS SQL, MySQL et MariaDB avec récupération des données hors ligne, et prennent en charge HTTPS, un client OpenVPN et des listes blanches d'adresses IP.

Les modules d'E/S OPC UA ICP DAS tels que le U-7526M (AI, AO, DI et DO) et le U-7544M (8 DI et 8 DO) associent des E/S intégrées à un serveur et un client OPC UA, un client MQTT et une API RESTful, fonctionnant simultanément. Ils disposent d'un commutateur Ethernet à deux ports, peuvent être alimentés par PoE et prennent en charge les règles SI-ALORS-SINON.

MQTT au niveau de l'appareil

• Contrôleurs edge WISE tels que le WISE-5231M et le WISE-2841M : client MQTT avec publication, abonnement et SSL, ainsi que Modbus TCP/RTU et SNMP.
• Modules d'E/S WISE-75xxM tels que le WISE-7526M : client MQTT (non SSL) et Modbus TCP.
• E/S Ethernet ET-2200 telles que l'ET-2217 : publient l'état des E/S, s'abonnent à des topics et se reconnectent automatiquement.
• E/S cybersécurisées ETS-7200 telles que l'ETS-7255 : MQTT avec TLS facultatif, Modbus TCP/TLS et HTTPS.
• Modules MQ-7200M tels que le MQ-7244M : MQTT 3.1 et Modbus TCP.
• Enregistreurs de données CL-200 tels que le CL-202-E pour le CO2, la température et l'humidité : Modbus TCP et MQTT sur Ethernet.

Côté réception, le BRK-2841M est un broker MQTT dédié pour MQTT 3.1, 3.1.1 et 5.0 avec QoS, messages conservés, last will, authentification, chiffrement et pontage. Il écrit dans des bases telles que MySQL et met les données en mémoire tampon sur microSD pendant les coupures.

OPC UA dans les contrôleurs

Les PAC Win-GRAF tels que le XP-9188-IoT et le RPAC-2658M exécutent des programmes IEC 61131-3 et intègrent un serveur OPC UA, de sorte que la commande et l'accès aux données sont gérés dans un seul appareil.

Envoyez-nous une description de vos sources de données et du système récepteur, et notre équipe commerciale technique vous proposera une combinaison adaptée.