I termini “Internet delle cose” e “Industria 4.0” descrivono una visione di mondo connesso, ma non spiegano come realizzarla tecnicamente. Il vero pilastro è l’esistenza di protocolli di comunicazione affidabili, efficienti e sicuri come MQTT.

Architettura Pub/Sub — il modello centrale di MQTT, con publishers (sensori, PLC, telecamere) che inviano dati a un broker centrale, e subscribers (SCADA, cloud, dashboard) che li ricevono in modo totalmente disaccoppiato.

Il diagramma mostra la struttura a tre colonne dell’architettura MQTT:

A sinistra i publisher — dispositivi fisici (sensori, PLC, gateway, telecamere) che inviano messaggi ciascuno su un proprio topic. Al centro il broker, che riceve tutti i messaggi, li smista per topic e applica QoS, retain e autenticazione. A destra i subscriber — applicazioni come SCADA, cloud analytics e dashboard — che si abbonano a topic specifici. In MQTT, un topic è come il “nome del canale” su cui viaggiano i messaggi. Esempio di topic: sede/magazzino/temperatura.
Esempio di pubblicazione MQTT:
Topic: sede/magazzino/temperatura
Messaggio: 18.7

Vuol dire che un sensore, come il termometro web , sta inviando la temperatura del magazzino della sede operativa. Una applicazione che appartiene ai subscriber (colonna a destra) può usare questo dato per regolare la temperatura, storicizzare i dati, allarmare la manutenzione.
Publisher e subscriber non sono legati direttamente. Puoi aggiungere un nuovo subscriber senza toccare nessun publisher, MQTT è leggero per progetto ma con una architettura flessibile e scalabile.

MQTT semplifica lo scambio di dati tra dispositivi industriali, software e piattaforme IoT: i Web-IO pubblicano stati e misure su topic dedicati, mentre i sistemi interessati ricevono solo le informazioni a cui sono sottoscritti.

Perché OPC UA è stato adottato come lo standard IoT per l’Industria 4.0?

Internet è ormai onnipresente, ma sebbene Ethernet consenta agli oggetti (Things) di “raggiungersi” a vicenda, per essere utili hanno bisogno di un linguaggio comune per comunicare in modo significativo. L’acronimo OPC sta per Open Platform Communications. OPC è uno standard di interoperabilità che consente uno scambio dati sicuro e affidabile nell’ambito dell’automazione industriale ed altri settori. OPC è una piattaforma completamente indipendente che permette lo scambio dati senza ostacoli, tra più dispositivi di diversi fornitori. OPC UA è uno standard aperto che non dipende né si lega a tecnologie proprietarie o a singoli costruttori. Pertanto, tutte le comunicazioni OPC UA sono indipendenti al 100 % dai fornitori che le implementano, dai linguaggi di programmazione utilizzati sui dispositivi e dalle piattaforme su cui girano i prodotti. È scalabile dal sensore al cloud. 

OPC UA lavora secondo il principio client/server e non solo.

Per lo scambio dati tra client e server è stato scelto TCP/IP, il protocollo di rete più diffuso al mondo ed Ethernet come standard per il livello fisico. A differenza da alti bus di campo un Server può accettare richiesta da uno o più Client.

OPC UA distingue tra tre varianti di trasmissione:

Quali tipo di dati sono scambiati mediante OPC?

• Dati in tempo reale
• Dati storici (log)
• Eventi ed allarmi

Retrofit per macchine che non supportano OPC UA

Industria 4.0 e IoT acquisiscono sempre più importanza nel contesto produttivo, per riunire dati di processo di componenti di diversi produttori in modo uniforme nel contesto industriale a livello di controllo. Ma molti controlli, CNC e macchine non dispongono della connettività di rete necessaria. Per le macchine più vecchie vengono in genere segnalati stati operativi semplicemente mediante contatti. Con i Web-IO è possibile monitorare e rilevare tali contatti attraverso il server OPC UA integrato del livello di controllo e qui ulteriormente elaborati.