MQTT与远程控制以及SCADA有何关联?

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MQTT(消息队列遥测传输)是一种低带宽和低能耗的轻量级发布-订阅网络协议。它经常与物联网相关联，为本地或远程站点之间实时信息的传输、集中和分发方面提供了许多优势。

SCADA领域专家Atys Concept公司，同时也是PcVue的长期合作伙伴，其在授权许可下，我们在此提供一篇题为“MQTT可以为远程管理带来什么好处?”的文章，该文章于2021年5月25日发表在Atys Concept的博客上(来源见文章底部)。

专家观点

VERDONE是一家总部位于法国图卢兹的公司，专门从事自动化和监控解决方案的项目实施，已经使用MQTT协议开展了多个PcVue项目，通过3G连接对远程站点进行远程监控。Alexia Waroude（自动化工程师）和David Caillier（运营总监），回答了Atys Concept的问题，并分享了他们在该协议方面的经验。

与其它协议相比，MQTT的优势是什么?

MQTT有很多优点。首先，它是一个简单易懂的协议，很容易在互联网上找到教程，并快速建立一个合理的预算平台。与LonWorks、KNX和BACnet协议相比，它是一个非常容易理解和学习的协议而LonWorks、KNX和BACnet协议则需要专业知识和定期实践来确保很好地掌握它们。

MQTT对于监控的启动和维护非常高效。通过使用代理作为通信的中心点，可以轻松快速地确定通信问题的根源: 人们只需要同时订阅发布者和发布者的数据，停止代理一方或另一方的通信可以确定问题是来自PLC/代理链接还是来自代理/组态软件链接。

MQTT Explorer诊断工具简化了这些操作来发现通信问题。相比较Modbus IP,您必须使用WireShark这类的工具来查看过去的帧，这不是很方便；至于BACnet，查找问题可能会花费更多的时间。

MQTT是一种事件驱动型协议，因此它的带宽非常低。在我们的一个项目中，从40个水塔中按每5分钟的频率检索数据每月仅需600MB ! 纯事件驱动还有第二个好处:当一个变量改变值时，数据立即传输到组态软件。因此，我们使用MQTT中的PLC通信和通过3G连接到PcVue®的代理进行了测试。从组态软件发送命令到返回PLC中的计算状态之间的时间间隔不超过一秒。

MQTT被设计为从1到n进行通信(编辑注:从发布者到订阅者进行理解)。以水塔远程控制为例，当探头的温度测量值或仪表指标发生变化时，该值会同时发送到监测和能源管理软件。PLC只需发出一个刷新变量的请求

MQTT协议集成了链路故障时的缓存。对于3G远程连接的站点，如果连接中断，PLC会将事件存储在其中央单元中。一旦连接重新建立，代理就会发布所有的事件，而组态软件会恢复所有的历史数据;没有数据丢失。代理和组态软件之间也是如此。

值得指出的是，此操作对MQTT来说是固有操作，不需要像使用Modbus TCP/IP那样进行编程。此外，在我们使用的 PcVue® 监控程序的情况下，有效载荷是用Json编码的，支持在有效载荷结构中传递时间戳。同时这也意味着所有数据都在数据源处有时间戳。这对于识别非常有用，在连接丢失后进行缓存的情况下，它支持在监控程序中恢复正确的时间戳数据。

最后，MQTT是免版税的、可靠和安全的，并且兼容网络安全的限制要求: 实现登录就可以访问代理和加密交换。

特别适合MQTT的应用程序有哪些?为什么?

该协议与IoT 设备一起上市。对于必须通过3G管理通信的偏远站点，使用这种需要很少流量的事件驱动协议确实可以做一些事情。水处理领域是一个很好的应用示例，高压变电站的管理也是如此。

为什么？因为它是纯事件驱动的，带有时间戳的源数据。因此，在高压站切换或断开连接的情况下，我们会很快收到带有正确日期的警告。

Modbus曾经是唯一完全开放且工作良好的协议，因而，所有使用Modbus IP创建的站，点都可以移动到MQTT。事实上，Modbus的最大缺点是通信由主站主动进行，这意味着需要查询从站。

MQTT与Modbus相比的最大优势是，一旦事件发生变化，从站就会发布数据。最后，MQTT可以很好地替代Modbus，因为它支持在源代码处设置时间戳，并兼具事件驱动协议的优势，这些更易于理解和配置!

部署MQTT有哪些限制和困难?

关于代理的可靠性和位置选择？

在我们的项目中，我们选择在安装PcVue®采集服务器的地方安装代理。代理也是冗余的，并且每个 PLC 可以同时在2个代理上发布。

因此，可以部署由两台采集服务器支持的两个代理软件程序进行监控。然后，在PcVue的情况下，监管的冗余遵循其中一个代理。

关于网络安全要求？

MQTT 通过验证发布者-代理和代理-订阅者的连接来集成安全性，与 Modbus 等其他协议相比，这是一个额外的优势。

此外，在水塔远程控制应用中，本地PLC主动建立了VPN隧道。PLC 建立了一个通过 3G 连接到监控器的 IPsec 隧道，所有交换机都通过 VPN 隧道。

没有从外部直接到代理的接收端口，我们首先必须通过 VPN 连接。我们可以说代理正在本地网络上监听，因为设备位于具有固定 IP 地址的 VPN 上。

代理如何？

我们选择了免版税的代理 Mosquito®，多年来它已被用于许多应用程序。在我们的应用程序中，它从未出现问题。

如果您想获得特定的专用支持，也可以使用付费软件。但是，应该注意，使用端对端的VPN基础设施连接代理，代理不再会负责安全性问题。

您如何看待该协议的未来？

越来越多的制造商对 MQTT 感兴趣，我们相信它的使用将会增长。今天，我们已经实现了PcVue® SCADA和WAGO® PLC的应用。MQTT被优化地集成到PcVue中，因为他们的研发包含了一个透明模式，支持给PcVue®变量赋予与MQTT中的主题相同的名称。

在 PcVue® 中不再需要对通信编程；这为编程节省了大量时间，而且也非常易于使用和维护。

在我们的应用中，PcVue® WAGO® 包的工作性能令人印象深刻。此外，使用新协议的第一个项目通常很困难，因为需要获得很多经验，并且需要知道很多没有写在文档中的知识，但在我们这个项目中并非如此。

您是如何为您的第一个案例集成MQTT的?

关于遥控应用，我们已经考虑了两三年，MQTT具备了远程控制应用的所有品质。此外，我们多年来一直在集成PcVue®软件，并得到其分销商ATYS CONCEPT的产品专业知识的支持。

从过去来看，该项目是基于有经典远程读取解决方案的旧PSTN协议。我们与PcVue®的厂商ARC Informatique进行了深入沟通，最后决定将MQTT协议集成到PcVue®中，正如我之前所说的，这是一种非常有趣的方法，因为在PcVue®中编程通信非常简单。

这是一个双赢的合作伙伴关系，我们取得了出色的成果，并且现在让PcVue®从众多竞争对手中脱颖而出。

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文章来源：https://www.atys-concept.com/blog-de-la-performance/articles-supervision/quel-interet-mqtt-pour-telegestion/