今回はOPTO22第３話になります。前回はOPTO22 EPIC ControllerでModbus TCP経由からIOをアクセスし紹介しましたが、次はOPTO22をMQTT Protocol使用する方法を紹介しようと思います。

さ、はじめよう！

Reference Link

Opto22#Groov EPIC ControllerにCodesysを入れよう

MQTT?

groov EPICおよびgroov RIOには、通信効率の向上とITへの依存の軽減を図るためのMQTT通信が含まれています。MQTTは、そのアーキテクチャのために、多くのIIoTアプリケーションに適したパブサブ（パブリッシュ-サブスクライブ）プロトコルです。

パブサブアーキテクチャでは、ブローカーと呼ばれる中央サーバーがすべてのデータを処理します。MQTTクライアントは、データをブローカーにパブリッシュしたり、データを取得するためにサブスクライブしたり（または両方）することができます。データをパブリッシュするクライアントは、データが変更されたときにのみ送信します。データをサブスクライブするクライアントは、データが変更されたときにのみ、ブローカーから自動的に受け取ります。

これに対して、リクエスト-レスポンス（またはポーリング-レスポンス）アーキテクチャでは、クライアントとサーバーが直接接続されている必要があります。クライアントはデータの変更を知らないため、定期的な間隔でデータを要求する必要があります。

MQTTのパブサブは、IIoTアプリケーションに対してリクエスト-レスポンスに比べて3つの主な利点があります：

ネットワークトラフィックが全体的に削減されます。データは定期的な間隔ではなく、変更があったときにのみパブリッシュおよび送信されるためです。
ブローカーがデータの中央ソースとなるため、サーバーは複数のクライアントに対して負荷をかける必要がありません。また、不安定な接続や低帯域幅のリモートデバイスでもデータをパブリッシュまたはサブスクライブすることができます。

groov EPICおよびgroov RIOでは、MQTTをgroov ManageからまたはIgnition/Ignition Edgeを介して使用することができます（GRV-EPIC-PR1、GRV-EPIC-PR2、およびGRV-R7-MM2001-10で利用可能）。

Exmaple

groov EPICおよびgroov RIOを介して提供される文字列ペイロードまたはSparkplug-Bペイロードを使用したMQTTトランスミッションは、オンプレミスおよびリモートのデータ通信において利点を提供します。

図では、産業地域のgroov EPICシステムが独自のI/Oおよび他のPAC、PLC、RTUを介してセンサーとアクチュエータに接続し、MQTTブローカーを通じてデータをパブリッシュおよびサブスクライブしています。

メインサイトでは、Ignition Edgeとgroov EPICもブローカーを介してデータをパブリッシュおよびサブスクライブし、データベース接続とシステムの可視化を提供しています。

MQTT Advantages

Designed for industrial systems
デバイスから発信される通信
ブローカーでの集中セキュリティ管理
データは変更時のみ例外的に報告
軽量データ通信
少ない通信リンク
ネットワーク上のトラフィックが大幅に減少
断続的な接続に最適
ブローカーはオンサイトでもオフサイトでも可能
VPNやファイアウォールのポート開放が不要
IT部門への依存度が低い

Getting Started with MQTT in groov Products!

Opto22のgroov EPIC®エッジプログラマブル産業用コントローラとgroov RIO®エッジI/Oは、groov Manage、Node-RED、またはInductive Automation®のIgnition Edgeを介して、MQTTデータ通信を使用する多くの方法を提供します。

Implemenation

groovMANAGE画面を開き>Data Serviceをクリックします。

Data Servicesの設定画面が表示され、その中にMQTTだけではなくOPC UA Server設定も含まれています。OPC UA Serverに関してはまた次回の記事で紹介します。

MQTT Configuration

MQTT Brokerの接続設定を変更するため、MQTT>MQTT String Configurationを開きます。

MQTT Stringの設定画面が表示されます。

Enable

最初はConfiguration>EnableにあるSlide ButtonでMQTT機能を有効します。

Group Topic

MQTT Base TopicはMyOpto22に設定しましたが、更に細かくデータを切り分けたいのであればMQTT Group Topic/MQTT Subgroup Topicを設定してください。

（こちらの設定はOptionalでEmptyでも問題ありません、いまの設定だとMyOptio22/XXX/XXXのようなTopicをBrokerに送信します）

こちらはTopicの設定Formatになります。

<Base Topic>/<Group Topic>/<Subgroup Topic>/<Device Topic>/#

Topic paths and wildcards

次のSessionに進む前にまずTopicなどについて話しましょう。

公開したいデータを公開すると、購読者が受信するデータを形成するために、MQTTトピックパスにワイルドカードを含めることができます。ワイルドカードは文字列とSparkplugの両方で同じように機能します。利用可能なワイルドカードは、

マルチレベルのナンバーサイン（#）
シングルレベルのプラスサイン（+）

の2があります。

ではパブリッシャーから利用可能なトピックパスと各レベルのデータが下記があるようにします。

opto22/manufacturing/line1
opto22/manufacturing/line2
opto22/shipping/line1
opto22/shipping/line2

購読者が必要なデータを取得する方法は次のとおりです。

購読者はその正確なトピックパスを使用し、トピック opto22/manufacturing/line2 のデータを購読するには、購読者はその正確なトピックパスを使用します。
マルチレベルワイルドカード # を使用しトピック内の任意のレベルのデータを購読します。たとえば、パス opto22/manufacturing/# は opto22/manufacturing、opto22/manufacturing/line1、および opto22/manufacturing/line2を購読します。
シングルレベルワイルドカード + を使用し、1つのトピックレベルのデータを購読できます。たとえば、パス opto22/+ は opto22/manufacturing および opto22/shipping に購読しますが、opto22/、opto22/manufacturing/line1、opto22/shipping/line1 などには購読しません。このワイルドカードはトピックパスの中間でも使用できます。たとえば、opto22/+/line1 は opto22/manufacturing/line1 および opto22/shipping/line1 に購読します。