Conectividad en la Industria 4.0: conociendo los protocolos OPC UA y MQTT

La interconectividad entre sistemas y máquinas ha llegado a prácticamente todos los sectores de la economía mundial, mejorando la recolección de datos y facilitando la integración entre diferentes sistemas. La popularización de conceptos relacionados con la Industria 4.0 permitió una transformación de negocios y procesos en empresas de los más variados segmentos.

En otro texto de la serie de artículos sobre protocolos de comunicación, presentamos la historia y características de dos de los modelos más utilizados en aplicaciones de la Industria 4.0: OPC UA y MQTT.

La historia de OPC UA

Con el fin de desarrollar un protocolo de comunicación estándar que reemplazara los modelos anteriores y se comunicara con todos ellos, las empresas del segmento de tecnología se unieron y desarrollaron el estándar OPC, en 1995. Acrónimo de «Open Platform Communications», el modelo permite el acceso a datos en tiempo real a través de del sistema operativo Windows. La primera versión de este protocolo se llamó OPC Classic y tenía tres estándares:

* OPC DA (Data Access): definió el intercambio de datos, incluidos valores, tiempo e información de calidad.

* OPC A&E (Alarmas y eventos): Responsable del intercambio de información de mensajes de tipo de evento y alarma, así como el estado variable y la gestión del estado.

* OPC HDA (Acceso a datos históricos): contó con métodos de consulta y análisis que podrían aplicarse a datos históricos.

Sin embargo, incluso con la creación del protocolo OPC, los problemas no se resolvieron. Aunque el modelo ofrece interconectividad entre dispositivos y ha sido aceptado por el mercado, permaneció restringido a Windows. Así, no se podría utilizar en otros sistemas operativos, como Linux y Mac (Apple), ni siquiera en sistemas operativos que se ejecuten en controladores industriales, además de tener una seguridad muy sencilla. Con eso en mente, se desarrolló el OPC UA.

Lanzada en 2008, la Arquitectura Unificada OPC aseguró la conexión entre los distintos dispositivos de la planta. El protocolo, que se está implementando cada vez más en las industrias, ofrece comunicación independiente de la plataforma, seguridad de datos, estandarización e inteligencia descentralizada.

Al ser independiente de la plataforma, OPC UA implementa su propia capa de seguridad, basada en una infraestructura de clave pública (PKI) que utiliza un estándar industrial de certificados digitales x.509 y autenticación de direcciones, autorización, cifrado e integridad de datos. También tiene ciertas características adicionales como redundancia y monitoreo de conexión, instalación rápida y fácil y despliegue multiplataforma.

Conociendo MQTT

MQTT, sigla de «Message Queue Telemetry Transport», es uno de los protocolos de comunicación más utilizados en las aplicaciones de IoT en la actualidad. Desarrollado a finales de la década de 1990 por IBM, el modelo, que se basa en el estándar TCP / IP, admite la comunicación asíncrona entre las partes, es decir, separa al remitente («editor») y al receptor del mensaje («suscriptor»), tanto en el espacio como en el tiempo. Como tal, es escalable en entornos de red que no son confiables.

El protocolo surgió como una alternativa para vincular sensores en oleoductos a satélites y se convirtió oficialmente en un estándar abierto de OASIS en 2014, cuando comenzó a admitir los lenguajes de programación más populares.

Con una estructura ligera y flexible, MQTT se ha convertido en uno de los protocolos más reconocidos a la hora de desarrollar aplicaciones con un alto grado de conexión. Se puede utilizar en hardware de dispositivo muy restringido o en redes con ancho de banda limitado y alta latencia. También admite diferentes escenarios de aplicaciones para dispositivos y servicios de IoT.

En cuanto a su comunicación, MQTT define dos contactos en la red: un intermediario («broker») de mensajes, que no es más que un servidor que recibe mensajes de los clientes y los enruta al destino relevante, e innumerables clientes, que pueden ser cualquier cosa que interactúe con el intermediario y firme estos mensajes. Es decir, el cliente se conecta al corredor y le publica el «asunto» y el mensaje. Luego, el corredor envía los mensajes a otros clientes que se suscribieron a ese tema. MQTT también utiliza la tecnología de ciberseguridad TLS para comunicaciones seguras a través de claves cifradas.

Fuente: BLOG Altus.