MQTT vs OPC UA: machinegegevens naar IT-systemen krijgen

De meeste automatiseringsprojecten moeten uiteindelijk machinegegevens leveren aan systemen buiten het besturingsnetwerk: een SCADA-server, een MES, een database of een cloudplatform. Twee protocollen domineren deze taak. Dit artikel vergelijkt MQTT vs OPC UA in praktische termen: hoe elk communiceert, hoe gegevens worden beschreven en beveiligd, en welke systemen de gegevens doorgaans ontvangen. Het eindigt met een overzicht van ICP DAS-apparaten die een of beide protocollen ondersteunen.

Twee verschillende communicatiemodellen

MQTT is een publish/subscribe-protocol. Apparaten verbinden als client met een centrale broker en publiceren berichten naar onderwerpen zoals site1/lijn2/pers4/temperatuur. Applicaties die zich op een onderwerp abonneren, ontvangen de berichten ervan. Publishers en subscribers hoeven niets van elkaar te weten. De standaardpoorten zijn 1883 voor gewone TCP en 8883 voor MQTT over TLS.

OPC UA wordt vooral als client/server gebruikt. Het apparaat of de gateway draait een OPC UA-server, en een client zoals een SCADA-systeem maakt verbinding, bladert door de adresruimte, leest en schrijft waarden en abonneert zich op wijzigingen. De standaardpoort is 4840. De specificatie definieert ook een publish/subscribe-modus, maar de meeste geïnstalleerde servers en clients gebruiken client/server.

Dit is belangrijk voor het netwerkontwerp. Bij MQTT opent het veldapparaat de verbinding, wat past bij locaties achter NAT of een firewall die alleen uitgaand verkeer toestaat. Bij OPC UA client/server moet de client de server kunnen bereiken, dus beide zitten meestal op hetzelfde netwerk of zijn via een VPN verbonden.

Informatiemodel versus payload

MQTT transporteert bytes. Het protocol bepaalt niet wat een bericht bevat, dus onderwerpstructuur, payloadformaat (vaak JSON), eenheden en tijdstempels moeten tussen zender en ontvanger worden afgesproken. Conventies zoals Sparkplug B voegen een vastgelegde payload toe, maar alleen als beide kanten ze ondersteunen.

OPC UA bevat een informatiemodel. Elke waarde is een node met een datatype, een tijdstempel, een statuscode en optionele attributen zoals technische eenheid en beschrijving. Een client kan de server doorzoeken om te zien wat beschikbaar is, zonder aparte registerlijst.

In de praktijk is MQTT snel op te zetten en flexibel, maar het documenteren van onderwerpen en payloads is aan jou. OPC UA vraagt meer configuratie aan beide kanten, maar de gegevens beschrijven zichzelf.

Beveiliging

MQTT vertrouwt op TLS voor versleuteling, gebruikersnaam en wachtwoord of clientcertificaten voor authenticatie, en toegangsregels in de broker die bepalen wie waarop mag publiceren of abonneren. OPC UA heeft beveiliging ingebouwd in het protocol: applicatiecertificaten, de beveiligingsmodi None, Sign en SignAndEncrypt, en gebruikersauthenticatie. In beide gevallen werkt de bescherming alleen wanneer ze is ingesteld. Een broker op poort 1883 zonder authenticatie, of een OPC UA-endpoint met beveiligingsmodus None, is open voor iedereen die het kan bereiken.

MQTT vs OPC UA in één oogopslag

Kiezen voor jouw project

• Kies MQTT wanneer veel gedistribueerde apparaten gegevens naar een centraal of cloudsysteem sturen, wanneer locaties via 4G of internet verbinden, of wanneer IT al een broker beheert.
• Kies OPC UA wanneer een SCADA, MES of historian op het fabrieksnetwerk gestructureerde gegevens via zijn OPC UA-client moet lezen.
• Gebruik beide wanneer dezelfde gegevens op de productievloer en in IT nodig zijn. Een communicatieserver kan OPC UA naar SCADA leveren en dezelfde waarden naar een broker publiceren.

Controleer wat het ontvangende systeem ondersteunt voordat je veldhardware kiest. De ontvanger bepaalt meestal het protocol.

ICP DAS-apparaten met MQTT en OPC UA

Beide protocollen in één apparaat

De communicatieservers van de UA-serie (UA-2241M, UA-2841M, UA-5231M en UA-7231M) lezen gegevens via Modbus TCP, Modbus RTU/ASCII, MQTT en EtherNet/IP en stellen ze tegelijkertijd beschikbaar via een OPC UA-server, MQTT en SNMP. Ze bevatten een MQTT-broker, schrijven gegevens naar databases zoals MS SQL, MySQL en MariaDB met herstel van offline gegevens, en ondersteunen HTTPS, een OpenVPN-client en IP-whitelists.

ICP DAS OPC UA I/O-modules zoals de U-7526M (AI, AO, DI en DO) en U-7544M (8 DI en 8 DO) combineren ingebouwde I/O met een OPC UA-server en -client, een MQTT-client en een RESTful API die gelijktijdig kunnen draaien. Ze hebben een Ethernet-switch met twee poorten, kunnen via PoE worden gevoed en ondersteunen IF-THEN-ELSE-regels.

MQTT op apparaatniveau

• WISE edge-controllers zoals WISE-5231M en WISE-2841M: MQTT-client met publish, subscribe en SSL, plus Modbus TCP/RTU en SNMP.
• WISE-75xxM I/O-modules zoals WISE-7526M: MQTT-client (zonder SSL) en Modbus TCP.
• ET-2200 Ethernet I/O zoals ET-2217: publiceert I/O-status, abonneert zich op onderwerpen en maakt automatisch opnieuw verbinding.
• ETS-7200 cybersecurity I/O zoals ETS-7255: MQTT met optionele TLS, Modbus TCP/TLS en HTTPS.
• MQ-7200M-modules zoals MQ-7244M: MQTT 3.1 en Modbus TCP.
• CL-200 dataloggers zoals CL-202-E voor CO2, temperatuur en luchtvochtigheid: Modbus TCP en MQTT over Ethernet.

Aan de ontvangende kant is de BRK-2841M een speciale MQTT-broker voor MQTT 3.1, 3.1.1 en 5.0 met QoS, retained messages, last will, authenticatie, versleuteling en bridging. Hij schrijft naar databases zoals MySQL en buffert gegevens op microSD bij storingen.

OPC UA in controllers

Win-GRAF PAC's zoals de XP-9188-IoT en RPAC-2658M draaien IEC 61131-3-programma's en bevatten een OPC UA-server, zodat besturing en gegevenstoegang in één apparaat worden afgehandeld.

Stuur ons een beschrijving van je gegevensbronnen en het ontvangende systeem, dan stelt ons technische verkoopteam een geschikte combinatie voor.