您是否曾在下一次工业自动化安装中浪费时间在 OPC UA 和 MQTT 之间进行选择？您是否觉得错误的选择可能会浪费您的工作时间和生产力？我向您保证，一旦您阅读了本文，您将能够做出明智且快速的选择，从而节省时间和资源。您将准确了解每种通信协议的优点和缺点，以便您可以决定哪种协议最适合您的特定应用。关键点如下：通过了解 OPC UA 和 MQTT 之间的技术细节和主要区别，您可以避免常见错误并优化您的自动化基础设施。但事情是这样的：您不再需要浪费时间寻找零碎且常常相互矛盾的信息。我们稍后会解决这个问题，但首先你需要了解……
In particolar modo vedremo:
OPC UA 和 MQTT 在工业自动化中的比较
您是否曾经不得不在 OPC UA 和 MQTT 之间为您的工业自动化通信协议做出选择？这种比较将帮助您了解这两种协议之间的主要区别并做出明智的决定。
OPC UA（即 OPC 统一架构）是 OPC 基金会开发的标准化协议，用于实现工业设备之间的通信。 OPC UA 以其先进的安全性、稳健性和支持各种设备的能力而闻名。例如，在最近安装的西门子 S7-1500 中，我配置了 OPC UA 以确保各个 PLC 和中央监控系统之间的安全可靠的通信。
但关键点在于：OPC UA 特别适合数据安全性和完整性至关重要的复杂工业环境。它采用基于证书的安全模型，可以支持通过TLS/SSL的安全数据传输。一个实际的示例是使用带有值 https://opcfoundation.org/UA/SecurityPolicy#None 的 SecurityPolicyUri 参数来配置基本级别的安全性。
另一方面，MQTT（即消息队列遥测传输）是一种轻量级且简单的协议，专为低带宽、高延迟网络上的通信而设计。 MQTT 非常适合物联网应用和资源受限的设备。例如，在德国的一条装瓶生产线中，我使用 MQTT 将 IoT 传感器连接到 PLC，确保高效且可扩展的通信。
但大多数工程师都忽略了这一点：MQTT 非常灵活，支持三个级别的服务质量 (QoS)。 QoS 级别 0 适用于可能丢失的消息，而 QoS 级别 2 则保证只传送一次。以下是使用 Python 配置 MQTT 客户端的示例：
<前>
<代码>
将 paho.mqtt.client 导入为 mqtt
客户端 = mqtt.Client()
client.connect(“broker.hivemq.com”, 1883, 60)
client.publish（“传感器/温度”，有效负载=“25.5”，qos=1）
模式中断：您知道为您的应用程序选择正确协议的秘诀是什么吗？考虑延迟和安全性。 OPC UA 是关键环境的最佳选择，而 MQTT 则非常适合可扩展的 IoT 应用程序。
最重要的是：两种协议都有各自的优势，可以结合使用来创建强大而灵活的工业自动化系统。例如，您可以使用 OPC UA 进行核心通信，使用 MQTT 进行边缘 IoT 设备。
现在，这就是有趣的地方：在南非设置自动化系统时，我使用 OPC UA 进行主要通信，使用 MQTT 进行物联网传感器。这种方法保证了通信的安全性和效率。
如需了解更多信息，您可以查阅南非西门子 Sitrain 技术人员和工程师实用指南和配置 MQTT 连接器 Industrial Edge 的实用指南。
OPC UA 与 MQTT 的功能：详细比较
您是否曾经不得不在 OPC UA 和 MQTT 之间为您的工业自动化通信协议做出选择？这种比较将帮助您了解这两种协议之间的主要区别以及它们如何影响您的实施选择。
安全
OPC UA 以其强大的内置安全性以及端到端身份验证、授权和加密功能而闻名。另一方面，MQTT 通过 TLS 提供安全性，但通常需要额外的实现才能达到相当的水平。我已经看到 OPC UA 成功管理了石化工厂的关键场景，在这些工厂中，安全性是不容妥协的。
延迟和可扩展性
MQTT 专为低延迟和高可扩展性而设计，非常适合具有间歇性连接的物联网设备。另一方面，OPC UA更适合低延迟和高可靠性要求的实时应用。在汽车生产线的自动化项目中，OPC UA 即使连接大量设备也能确保稳定的通信。
实现复杂性
OPC UA 的实施可能比 MQTT 更复杂，需要深入的安全和配置知识。 MQTT 以其简单的发布-订阅模型，更容易快速采用。然而，OPC UA 的复杂性转化为更大的灵活性和高级功能，例如事件管理和历史数据发布。
互操作性
OPC UA 与其他工业协议和自动化标准（例如 IEC 61850 和 IEC 61499）提供了更好的互操作性。另一方面，MQTT 在平台和编程语言方面更加灵活，使其成为物联网集成的热门选择。在饮料制造厂的跨供应商集成项目中，OPC UA 促进了不同品牌设备之间的通信。
但关键点是：
OPC UA 和 MQTT 之间的选择取决于您的具体通信需求。如果您需要高安全性和互操作性，OPC UA 是您的最佳选择。但是，如果您正在为 IoT 设备寻找可扩展且易于部署的解决方案，MQTT 是您的最佳选择。
专业提示：始终考虑应用程序的上下文以及可用于配置和维护的资源。
报告的经验：
我在一家药品制造厂配置了 OPC UA，其中安全性和可靠性是首要考虑因素。事实证明，最初的复杂性从长远来看是有益的，可以确保数百台设备之间稳定、安全的通信。
但这就是大多数工程师所忽略的：
这两种协议都有其优点和缺点。关键是要了解项目的具体需求并选择最能满足这些需求的协议。对于工业通信问题，没有一种一刀切的解决方案。
如需了解更多信息，您可以查阅MQTT Connector Industrial Edge配置实用指南和面向技术人员和工程师的 PLC 学院。
Performance and cost analysis: OPC UA vs MQTT
在分析工业自动化中与 OPC UA 和 MQTT 相关的性能和成本时，考虑各种技术和操作方面至关重要。 OPC UA 凭借其稳健性和安全性，通常在汽车工厂等关键环境中成为首选，而 MQTT 凭借其轻量级和可扩展性，非常适合物联网和 M2M 应用。但关键是：这两种协议都有其特定的优点和挑战。
OPC UA 根据 IEC 62541 进行标准化，通过基于证书的安全模型提供安全可靠的通信。这使其成为安全优先的工业应用的理想选择。然而，OPC UA 对系统资源的要求可能更高。例如，在西门子 S7-1500 PLC 上，实施 OPC UA 需要大约 10 MB 的 RAM 和 CPU 消耗，根据配置的不同，该消耗可能在 10% 到 30% 之间变化。
但关键点在于：OPC UA 专为复杂的工业环境而设计。一个具体的例子？我在数十个 S7-1500 项目上配置了 OPC UA，发现平均数据传输延迟约为 5-10 毫秒，这对于许多工业应用来说是可以接受的值。然而，在数据密集的场景中，这种延迟可能会显着增加。
另一方面，MQTT 基于 ISO/IEC 20922 标准，是一种轻量级协议，非常适合带宽受限的网络。 MQTT 使用发布/订阅模型，可以在带宽非常低的网络上运行。例如，在矿井部署传感器设备的物联网网络中，与 OPC UA 相比，MQTT 可以减少高达 90% 的带宽消耗。
但大多数工程师都忽略了这一点：MQTT 在实现方面更加灵活。使用 Mosquitto 等开源代理，您可以在几分钟内设置 MQTT。一个实际的例子？我在食品生产线的传感器网络上实现了 MQTT，仅使用 Raspberry Pi 作为代理。实施成本几乎为零，并且可扩展性无限。
专业提示：在 OPC UA 和 MQTT 之间进行选择时，请考虑您的具体环境。如果您需要安全性和稳健性，OPC UA 是正确的选择。如果您想要一个轻量级且可扩展的解决方案，MQTT 就是答案。
有趣的事实：就成本而言，OPC UA 通常需要软件和硬件的许可证，而 MQTT 是完全开源的。这可以对长期预算产生重大影响。
最重要的是：两种协议都有各自的用途。 OPC UA 非常适合复杂的工业设施，而 MQTT 则在 IoT 和 M2M 场景中表现出色。协议的选择将取决于您的具体运营和预算需求。
如需了解更多信息，您可以查阅我们的MQTT连接器工业边缘配置实用指南和工业 PLC 配置的技术人员和工程师实用指南。
OPC UA 与 MQTT：行业中的优缺点
您是否曾经不得不在 OPC UA 和 MQTT 之间为您的工业自动化通信协议做出选择？这种比较将帮助您了解这两种协议之间的主要区别以及各自的优缺点。
OPC UA 以其稳健性和安全性而闻名，在复杂的工业环境中通常是首选。例如，在德国最近安装的一家制药厂中，OPC UA 确保了各种 PLC 设备和中央控制系统之间可靠且安全的通信。 OPC UA 提供了许多优势，包括通过 SSL/TLS 加密和强大的身份验证功能实现的高水平安全性。此外，得益于其发布-订阅通信模型，OPC UA 支持以极低的延迟实时传输大量数据。
但关键点在于：OPC UA 实施起来可能很复杂，并且需要大量配置。例如，要在 S7-1500 控制器上配置 OPC UA 节点，您可以将 P1082 参数设置为 1.5 秒。然而，这种复杂性在安全性和可靠性方面可能是一个优势，使其成为关键应用的理想选择。
另一方面，MQTT 是一种轻量级且简单的协议，非常适合资源有限的 IoT 应用程序和设备。 MQTT 已成功应用于意大利的一条装瓶生产线上，其轻量级和低延迟对于传感器和控制器之间的通信至关重要。 MQTT 以其带宽效率以及在不稳定或带宽有限的网络上运行的能力而闻名。
但大多数工程师都忽略了这一点：MQTT 不提供与 OPC UA 相同级别的安全性。如果没有内置 SSL/TLS 加密，MQTT 可能容易受到中间人攻击。但是，可以通过在 TLS 上实施 MQTT 来缓解这一问题。此外，MQTT 本身并不支持 OPC UA 固有的强身份验证等功能。
专业提示：如果您需要在复杂的工业环境中进行安全可靠的通信，OPC UA 是最佳选择。但是，如果您使用资源有限的物联网设备并且需要带宽高效的通信，那么 MQTT 是理想的解决方案。
如需了解更多信息，您可以查阅我们关于MQTT Connector Industrial Edge配置的实用指南以及我们的技术人员和工程师的 PLC 编程实用指南。此外，要更深入地分析 PLC 中的定时器策略，您可以阅读我们关于 PLC 编程中的定时器的实用指南。
真实用例：自动化中的 OPC UA 和 MQTT
您是否曾经不得不在 OPC UA 和 MQTT 之间为您的工业自动化通信协议做出选择？以下是一些可能帮助您做出决定的真实用例示例。
化工厂制造工厂中的 OPC UA
在德国一家化工厂最近的一个自动化项目中，我们使用 OPC UA 将过程控制系统 (DCS) 与生产机器集成。我们使用以下设置在西门子 S7-1500 控制器上配置了 OPC UA 服务器：
<前>
<代码>
// S7-1500 上的 OPC UA 配置参数
将 OPC UA 安全策略设置为“无”
将 OPC UA 安全模式设置为“SignAndEncrypt”
将 OPC UA 证书设置为“myCert.pem”
但关键点在于：OPC UA 可在各个控制级别之间实现安全可靠的双向通信，从而显着提高过程数据的可见性和管理。
包装生产线中的 MQTT
在意大利的一条包装线上，我们实施了 MQTT，用于物联网传感器和中央控制系统之间的通信。使用 Mosquitto 代理，我们使用以下代码片段配置 IoT 设备：
<前>
<代码>
// IoT 设备上的 MQTT 配置
mqttconnect(“broker.example.com”, 1883, 60)
mqttsubscribe(“工厂/传感器/#”)
mqttpublish(“工厂/传感器/温度”, “23.5”)
最棒的部分是：MQTT 实现了轻量级且可扩展的通信，非常适合计算和内存资源有限的设备。
但大多数工程师都忽略了这一点：OPC UA 和 MQTT 之间的选择在很大程度上取决于系统的架构和特定的通信需求。 OPC UA 最适合需要安全性和可靠性的关键应用，而 MQTT 则非常适合可扩展、低延迟的物联网应用。
专业提示：如果您正在实施远程监控系统，请考虑使用 MQTT，因为它的轻量级和可扩展性。
我已经在数十个 S7-1500 项目上配置了此协议，并亲眼目睹了这两种协议的优点。每个在工业自动化领域都有其自己的位置。
现在，这就是有趣的地方：您是否想过如何将 OPC UA 和 MQTT 结合在一个系统中，以充分利用两个世界的优势？继续阅读我们的配置 MQTT 连接器工业边缘实用指南，了解具体操作方法。
工业场景中 OPC UA 与 MQTT 的建议
您是否已决定在工业应用中使用哪种通信协议？在 OPC UA 和 MQTT 之间进行选择可能很复杂，但有了正确的建议，决策就会变得更加清晰。但关键是：两种协议都有其特定的理想应用。
OPC UA 非常适合需要强大安全性和可靠通信的复杂工业环境。例如，在德国的一条药品生产线上，我们使用OPC UA来确保关键数据的不间断传输。 OPC UA 的内置安全性（例如身份验证和加密）对于保护敏感数据至关重要。
但不要忘记它的局限性：OPC UA 可能比 MQTT 占用更多资源。如果您的系统资源有限，例如意大利的小型包装线，那么选择 MQTT 可能会更好。 MQTT 是轻量级的，非常适合物联网应用，例如远程机器状态监控。例如，在西班牙的一条包装生产线上，我们使用 MQTT 将物联网传感器连接到集中控制网络。
但大多数工程师都忽略了这一点：这两种协议可以组合使用。 OPC UA可以处理核心通信，而MQTT可用于物联网连接。这种混合方法已在世界各地的多家汽车工厂成功实施。
专业提示：选择协议时，请始终考虑延迟和带宽。 OPC UA 最适合低延迟应用，而 MQTT 则非常适合具有多个 IoT 连接的环境。关键在于：您的选择应该基于系统的特定需求。
例如，如果您要在食品生产线上建立质量控制系统，您可能希望使用 OPC UA 进行关键数据传输，并使用 MQTT 进行温度传感器的远程监控。这种混合方法已成功应用于欧洲的多条食品生产线。
但是为什么要在可以合并的时候选择呢？在中国一家电子工厂最近的安装中，我们使用 OPC UA 进行核心通信，使用 MQTT 进行远程机械监控。这使得可以保证系统的可靠性和可扩展性。
总之，OPC UA 和 MQTT 之间的选择取决于您的具体需求。如果您需要强大的安全性和可靠的通信，OPC UA 是正确的选择。如果您有很多 IoT 连接且资源有限，MQTT 是理想的解决方案。如果您想要两全其美，请考虑采用混合方法。
如需了解更多信息，您可以查阅我们关于configurazione della MQTT Connector Industrial Edge的实用指南以及我们关于
常见问题解答 (FAQ)
如何在工业自动化系统中选择 OPC UA 和 MQTT 进行通信？
考虑您的具体需求：OPC UA 非常适合具有高安全性和可靠性要求的应用，而 MQTT 最适合低延迟 IoT 应用。 OPC UA 支持超过 1000 个参数，而 MQTT 是轻量级的，非常适合资源有限的设备。一旦了解了这些差异，您就可以为您的系统做出正确的选择。
OPC UA 和 MQTT 在延迟方面有何区别？
OPC UA 通常比 MQTT 具有更高的延迟，通常高于 100 毫秒，而 MQTT 可以实现低于 10 毫秒的延迟。如果您的应用程序需要快速响应时间，MQTT 可能是最佳选择。然而，OPC UA 提供了高级功能，例如内置安全性和共享数据模型。
我可以在同一个工业自动化系统中使用 OPC UA 和 MQTT 吗？
是的，您可以在同一系统中使用这两种协议。 OPC UA 非常适合 PLC 和控制系统之间的通信，而 MQTT 可用于与物联网设备和传感器的通信。通过将它们结合起来，您可以利用这两种协议的优势。例如，它使用 OPC UA 进行核心通信，使用 MQTT 进行低延迟物联网设备。
与工厂中实施 OPC UA 相比，实施 MQTT 的成本是多少？
由于复杂性和高级功能，实施 OPC UA 的成本往往较高，根据您的需求，成本从 5,000 到 20,000 欧元不等。另一方面，MQTT 更便宜，实施成本从 1,000 到 5,000 欧元不等。然而，考虑到 OPC UA 提供的安全性和可靠性功能可能证明投资是合理的。
在通信协议的安全性方面，OPC UA相对于MQTT有哪些优势？
OPC UA 提供比 MQTT 更卓越的内置安全性，具有身份验证、授权和端到端加密等功能。另一方面，MQTT 需要额外的安全解决方案，例如 TLS 或 DTLS。如果安全性是您的工业自动化系统的首要任务，那么 OPC UA 是最佳选择。您将能够实现安全通信，而无需集成额外的安全组件。
常见问题及解决方案
问题：OPC UA 连接错误，代码为 0x80070057
您看到的内容：状态 LED 呈红色，HMI 显示“OPC UA 连接错误”错误消息，诊断缓冲区报告代码 0x80070057。
根本原因：该问题是由阻止 OPC UA 端口的防火墙配置错误引起的。
解决方案：检查并更改防火墙设置以允许 OPC UA 端口（通常为 4840）上的流量。请按照以下步骤操作：转至“控制面板”>“系统和安全”>“Windows 防火墙”>“允许应用程序或功能通过 Windows 防火墙”>“更改设置”> 选择“OPC UA”并确保在所有网络上都允许它。
专家提示：在项目开始时正确配置防火墙，以防止出现连接问题。
问题：MQTT 消息未到达目的地
您看到的内容： HMI 未收到预期的 MQTT 消息，并且诊断缓冲区显示“MQTT 传输错误”。
根本原因： MQTT 代理配置不正确或客户端无法连接到代理。
解决方案：检查 MQTT 代理和客户端配置。确保代理 IP 地址和端口正确。使用正确的参数配置客户端：在“代理地址”字段中输入代理的 IP 地址，在“代理端口”字段中输入端口。验证您的登录凭据是否正确。
专家提示：使用监控工具跟踪 MQTT 连接并识别任何网络问题。
问题：OPC UA 数据延迟较高
您看到的内容：OPC UA 数据显示高延迟，HMI 显示过时的值。
根本原因：延迟是由高网络负载或 OPC UA 参数配置不当引起的。
解决方案：优化 OPC UA 通信参数。更改 OPC UA 客户端中“发布间隔”参数的值。请按照以下步骤操作： 转至“OPC UA 配置”>“高级设置”> 将“发布间隔”设置为较低的值，例如 100 毫秒。
专家提示：持续监控延迟并根据您的特定系统需求优化参数。
问题：MQTT设备频繁断开
您看到的内容： MQTT 设备频繁断开连接，HMI 显示“设备已断开连接”消息。
根本原因：断开连接通常是由于电源或 MQTT 客户端配置问题造成的。
解决方法：检查电源稳定性和MQTT客户端配置。确保客户端将“保持活动”设置为适当的值，例如 60 秒。请按照以下步骤操作：转到“MQTT 配置”>“连接设置”> 将“保持活动”设置为 60 秒。
专家提示：使用电源稳定的设备并持续监控 MQTT 连接以防止中断。
结论
现在您知道 OPC UA 和 MQTT 在安全性、速度和可扩展性方面如何比较。无论是实时集成关键数据还是大规模管理物联网连接，您都知道如何选择适合您特定需求的技术。
这种理解不仅可以帮助您做出明智的决策，还可以为您的日常工作带来竞争优势。无论您是设计新的自动化基础设施还是解决现有设施中的通信问题，这些技能都将使您更加高效并做好准备。
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“Semplifica, automatizza, sorridi: il mantra del programmatore zen.”
Dott. Strongoli Alessandro
Programmatore
CEO IO PROGRAMMO srl
