MQTT Otomasyonda MQTT hakkında bilmeniz gerekenler

[Endüstri Vadisi]

Otomasyonda MQTT hakkında bilmeniz gerekenler​

MQTT, Nesnelerin İnterneti'nde iletişim için önemli bir protokoldür. Otomasyonda da giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu konuda bilmeniz gerekenler şunlardır:

​

Endüstriyel Nesnelerin İnterneti'ndeki birçok cihaz, "yalın" iletişim protokolü MQTT'yi kullanarak birbirleriyle kablosuz olarak iletişim kurabilir.

MQTT ne anlama geliyor? Neyle ilgili?​

MQTT, Message Queuing Telemetry Transport (Mesaj Kuyruğu Telemetri Taşıma) anlamına gelir. Makineler arasında bilgi alışverişi (makineler arası iletişim / M2M) için açık bir ağ protokolüdür.

MQTT'yi kim icat etti?​

MQTT'nin hikayesi 1999'da başladı. IBM ve Arcom Control Systems, petrol ve doğalgaz boru hatlarının uzaktan izlenmesi için bir sistem geliştirmekle görevlendirildi. O dönemdeki mobil veri altyapısının henüz ilkel olması nedeniyle, protokol mesajlarının uydu üzerinden iletilebilmesi için yeterince küçük olması gerekiyordu.

IoT'deki cihaz sayısı hızla artıyor.​

​

Aralık 2022'de OECD ülkelerindeki makineden makineye bağlantı sayısı.

MQTT nasıl çalışır?​

MQTT, cihazların mesaj yayınladığı ve diğer cihazların da bunları almak için abone olduğu bir yayınla/abone ol modeli kullanır. Sistemin merkezinde, farklı cihazlar ve sistemler arasında aracı görevi gören aracı adı verilen merkezi bir sunucu bulunur.
Veri aktarımı, dosya yapılarına benzer adlandırma kurallarıyla bir konu içinde gerçekleşir; örneğin, "Akıllı Fabrika/Üretim Hattı 1/Makine 2". MQTT, JSON veya XML gibi basit metin tabanlı formatlar kullanır ve bu nedenle bant genişliği açısından oldukça verimlidir.

MQTT'nin özelliği nedir?​

MQTT, protokolü oldukça kullanışlı ve uygulanması kolay hale getiren bir dizi özelliğe sahiptir:

• Ölçeklenebilir: MQTT, binlerce cihazın bulunduğu büyük ağları destekleme kapasitesine sahiptir.
• Çevrimdışı yeteneği: MQTT, cihazlar çevrimdışı olduğunda mesajların önbelleğe alınmasını destekler ve depolanan mesajları yeniden bağlanıldığında iletir.
• Algılama: Ağa yeni cihazlar eklendiğinde, bunlar otomatik olarak algılanır ve yayıncı veya abone olarak hareket edebilir.
• QoS: Her istemci-aracı bağlantısı için farklı bir Hizmet Kalitesi (QoS) ayarlanabilir:
  0 (en fazla bir kez): Mesaj yalnızca bir kez gönderilir, alındığına dair onay alınmaz.
  1 (en az bir kez): Teslimat onayı alınana kadar mesaj birkaç kez gönderilecektir.
  2 (tam bir kez): Mesaj teslimat onayıyla birlikte yalnızca bir kez gönderilir.

MQTT'nin güncel sürümü nedir?​

Mevcut sürüm, Mart 2019'da OASIS standardı olarak yayınlanan MQTT 5.0'dır. Bu sürüm, önceki sürümlere kıyasla önemli sayıda yeni özellik sunmakta ve önceki sürümlerde var olan çeşitli eleştirileri ele almaktadır:

• Kimlik doğrulama ve yetkilendirme için geliştirilmiş mekanizmalar: Yeni tanıtılan AUTH paketi artık SASL (Basit Kimlik Doğrulama ve Güvenlik Katmanı) çerçevesini destekliyor.
• Protokol genişletilebilirliği: Kullanıcı özelliklerinin (yani uygulamaya özgü başlıkların) belirtilmesiyle protokol artık önemli ölçüde daha genişletilebilir. Gerçek kullanıcı verilerine ek olarak, artık bir MQTT paketine her türlü meta veri eklenebiliyor.
• Küçük istemciler için performans iyileştirmeleri: Örneğin, uzun konu adları büyük bir paket yüküne yol açar. Konu takma adları, konu adının iki baytlık bir tam sayı değeriyle değiştirilmesine olanak tanır. Bu da bant genişliğinden tasarruf sağlar.

MQTT'de "son vasiyet" nedir?​

MQTT'deki "son irade", bir cihazın istemsizce ağdan ayrılması veya arızalanması durumunda gönderdiği özel bir mesajdır. Bu özellik, protokolün güvenilir olmayan bağlantılarda bile çalışmasını sağlamak için önemlidir.

MQTT endüstriyel otomasyonda nasıl kullanılabilir?​

Endüstriyel otomasyonda MQTT, cihazlar ve sistemler arasındaki iletişimi iyileştirmek için birçok alanda kullanılabilir. İşte bazı örnekler:

• Makine ve süreçlerin izlenmesi: MQTT, sensörlerden ve makinelerden gelen verilerin izleme sistemlerine gönderilmesini sağlayarak olası arıza veya sorunlara hızlı müdahale olanağı sağlar. MQTT ayrıca, kontrol sistemlerinden veri toplayıp üretim sürecini kontrol etmek ve izlemek için daha üst düzey sistemlere göndermek için de kullanılabilir.
• Enerji tüketimi: MQTT, enerji sayaçlarından veri toplamak ve bunları enerji yönetim sistemlerine göndermek için kullanılabilir.
• Tedarik zinciri verileri: MQTT, tedarik zinciri sensörlerinden gelen verilerin toplanmasını ve teslimat durumunu izlemek ve yönetmek için sistemlere gönderilmesini sağlar.

MQTT'nin dezavantajları nelerdir?​

Her teknoloji protokolünde olduğu gibi, MQTT'nin de dikkate alınması gereken bazı dezavantajları ve zayıflıkları vardır. İşte bunlardan birkaçı:

• Veri bütünlüğü: MQTT, iletilen verilerin bütünlük kontrollerini sunmaz; bu da veri kaybına veya yanlış yorumlamaya yol açabilir.
• Veri güvenliği: MQTT, iletilen veriler için entegre bir güvenlik sunmaz; bu nedenle, verilerin güvenli bir bağlantı üzerinden iletilmesi ve verilerin şifreleme teknolojileri kullanılarak korunması önemlidir.
• İletim hızı: MQTT çok yüksek iletim hızları için optimize edilmemiştir ve büyük miktarda veri içeren uygulamalarda yavaşlayabilir.

MQTT, OPC UA'dan nasıl farklıdır?​

MQTT ve OPC UA, endüstriyel otomasyonda veri iletimi ve cihaz ve sistemlerin kontrolü için kullanılan protokollerdir. Ancak, farklı amaç ve özelliklere sahiptirler.

OPC UA (OPC Birleşik Mimari), endüstriyel otomasyon için özel olarak tasarlanmış açık bir iletişim protokolüdür. Yüksek veri bütünlüğü ve kullanılabilirliği sunar. OPC UA, karmaşık endüstriyel ortamlarda kullanıma uygun, sağlam bir protokoldür. Ancak uygulaması kolay değildir. Standart açıklama birkaç bin sayfadan oluşmaktadır.

Buna karşılık, MQTT (Mesaj Kuyruğu Telemetri Taşıma), kablosuz ağlar üzerinden veri iletimi ve küçük cihazlar gibi kaynak kısıtlı uygulamalar için özel olarak tasarlanmış çok hafif bir protokoldür. Uygulaması ve kullanımı kolaydır.

MQTT, öncelikli olarak BT sektöründen kaynaklanmaktadır ve Azure ve AWS gibi birçok bulut sağlayıcısı tarafından desteklenmektedir. OPC UA ise makine mühendisliği ve otomasyon sektörlerindeki önemli oyuncular tarafından desteklenmektedir. Üretim tesislerinde operasyonel teknolojiye (OT) daha fazla odaklanmaktadır.
Birçok -özellikle karmaşık- endüstriyel uygulamada MQTT ve OPC UA kombinasyonu da faydalı olabilir.