🚶🏽 👩🏻‍🤝‍👨🏿 🤸🏾 MQTT协议在工业物联网发展中的作用 📞 👨‍👧 🔠

我们经常举办活动，邀请工业自动化专家参加。2016年，MQTT协议的创建者之一Arlen Nipper来到了我们的公司。我们想用俄语翻译分享他的报告。

今天，我将讨论工业物联网（IIoT）和MQTT数据交换协议。 1978年，我在俄克拉荷马大学学习电气工程。我想知道：我为什么要这样做，这很无聊，而且不令人兴奋。然后，我有机会成为Amoco Pipeline的实习生。该公司已安装了自动化数据管理和控制系统-SCADA（监控和数据采集）。它包括PLC（可编程逻辑控制器），该PLC通过Bell 202调制解调器通过多通道电话线将数据传输到PDP-11中央计算机，在2016年，我们使用与35年前相同的SCADA系统。

同样的SCADA系统，生产自动化系统，生产控制和管理系统也成为IIoT基础设施的组成部分。

IIoT基础设施的用途是什么？用户倾向于通过减少资源消耗来获得更多机会。不获取和使用较低级别的生产数据就无法实现这一点。

首先，信息技术无处不在。然后出现“云”，每个人都可以访问Internet。现在，只剩下将“云”用于SCADA系统了。

因此，我们开始重写旧的封闭源协议。因此，市场上出现了Modbus，Allen-Bradley，DNP 3.0。然后，包括AT＆T在内的电信公司的活动放松了管制。在此之前，生产过程控制系统，SCADA系统等都在良好的条件下工作：AT＆T获得了大笔补贴，并随时准备将电话线拉到我们想要的任何地方。放松管制后，价格飞涨，质量下降。

我们开始使用VSAT系统，但是它们工作缓慢，信号延迟大，并且持续轮询设备非常昂贵。

我在19年前参加了Phillips 66与IBM的一个联合项目，结果出现了网络协议MQTT（MQ遥测传输），该协议已经使用了近20年。早在1999年，我们对物联网或“云”一无所知，而只是寻找解决问题的方法。但是我们设法为关键的实时管道监控系统创建了一个协议。如今，MQTT协议是最常用的应用程序协议之一。

实际上，物联网被认为是普通的人联网，它通过Web浏览器，HTTP等将用户联合在一起，但是应该结合“事物”。然后，我们为生产控制系统创建了工业物联网，该工业物联网与通过电话调节恒温器温度的能力无关。

为了使工业物联网工作，您需要：

1.从应用程序中“解除绑定”设备并与基础设施连接。

假设我安装了一台漂亮的研华UNO计算机，并为其开发了一个出色的应用程序，并通过协议将该计算机连接到该计算机。这意味着我将计算机的功能与应用程序的功能严格地联系在一起。

即使我找到了解决问题的方法，明天也可能不起作用。例如，要利用大量数据，我必须更改代码。

因此，设备不需要连接到应用程序，而是连接到基础架构，然后将应用程序嵌入其中。在这种情况下，我们将不受应用程序功能的限制。

2.在操作技术（OT）级别上创建比现有解决方案更好的解决方案。

我在IBM开发该技术已有19年了，但是所有实现尝试均未成功，因为我们试图将IIoT技术从IT推向生产。

但是，IIoT解决方案必须在运营级别提供来自“事物”和优化的数据，无论该公司是在创建IIoT（工厂，制药公司，供水和卫生系统还是石油和天然气公司）。现在，我正在尝试在B＆B中创建有效的OT解决方案，因为只能从下至上创建物联网。

根据2016年的一项研究，MQTT是物联网上使用最多的协议（HTTP居首位，但不提供实时控制，因此我们不考虑它）。

市场上有许多支持MQTT协议的服务器。

^{MQTT服务器}

同时，客户端MQTT技术的数量受到限制。

^MQTT客户

但是在IIoT解决方案中，您需要应用昨天的工程和IT专业学生已知的技术。因此，计算机专业的毕业生（例如2016年）最有可能使用支持MQTT协议的单板Raspberry Pi来打开和关闭房间的灯。但是，他们可能不知道什么是OPC UA，Modbus，Allen-Bradley或DMP 3.0协议。此类技术的开放性和可访问性将导致大量SRP解决方案的出现。

不存在在关键的实时生产控制系统中使用MQTT的准确说明。但是我们开发了Sparkplug MQTT规范，该规范定义了一些使用MQTT协议创建实时生产控制系统的基本规则：

MQTT主题命名空间，
MQTT有效负载定义，
MQTT状态管理，
高可用性/冗余/规模。

这是一个公开可用的开源规范。此外，我们已经开发了MQTT Client的参考实现，用于C，Java，JavaScript，Python和Node Read中的消息流。因此，研华生态系统中的合作伙伴使用单一规范。

因此，我们必须将设备与应用程序“分离”，并提供更高级的OT解决方案。

我们努力确保研华产品与物联网中的事物进行交互：

储罐中的液位传感器
色谱气体分析仪
腐蚀防护和监测单元
流量传感器
液压马达速度传感器等

此类交互的手段是一种协议，用于传递所有这些“事物”收集的数据，这需要基础架构及其组件之间的交互渠道。

我们的MQTT基础结构包括跟踪物理事件并在安全消息代理上发布有关此类事件的数据的设备。研华产品线使您不仅可以创建物联网，还可以使用SmartFlex和eWorks路由器，它们发布数据并提供监视它们的界面。

在我们将应用程序中的设备“取消绑定”之后，您可以将设备和Internet访问模块嵌入基础架构中，并通过MQTT协议将它们签名为实时发布的数据。在这个阶段，有必要向用户，生产经理或SCADA经理证明我们的OT解决方案比传统的SCADA系统更好，更快，更安全，更容易扩展。

以前，几个SCADA系统无法订阅同一主题。但是，如果系统不依赖于应用程序，我们甚至不必确定在第一阶段或第二阶段哪个SCADA系统应该接收信息-所有系统，程序和设备都可以实时访问相同的生产数据。

在此阶段，您可以选择其他有趣的解决方案并将其嵌入基础结构中，例如资产管理应用程序，优化设计和技术工作等。

^{研华独特的能源/环境解决方案拓扑}
简化的数据流使您可以开始创建工业物联网我们已经熟悉了它，包括大数据，云计算等。您可以使用Microsoft Azure，IBM Bluemix或AWS IoT，以及著名的Hadoop和大数据，Storm和Spark以及各种可视化和分析工具。但是，如果设备与应用程序连接并且未内置在必要的基础架构中，则不可能处于此级别。

MQTT协议在工业物联网发展中的作用

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