Industrie 4.0 zum Anfassen:
Web-IO 4.0 Digital mit MQTT

Die neue Generation der netzwerkbasierten Fernschalter von Wiesemann & Theis unterstützt mit MQTT und REST aktuelle Kommunikationsprotokolle für die Industrie 4.0. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Thema Datensicherheit.

MQTT: Ein Kommunikationsstandard für die Industrie 4.0

Eines der zu lösenden Probleme auf dem Weg zur Industrie 4.0 ist die stabile Datenübertragung - auch über vielleicht unzuverlässige Kanäle. Ein weiteres Problem ist, dass einzelne Teilnehmer zwar mit dem Internet verbunden, aber - wie ein Telefon ohne eigene Rufnummer - nicht direkt über TCP/IP adressierbar sind. Eine einfache, aber robuste Lösung bietet das im Jahr 2013 von der OASIS als Kommunikationsprotokoll für das Internet der Dinge standardisierte MQTT (Message Queue Telemetry Transport).

Ein über Intra- oder Internet erreichbarer Broker dient bei MQTT als Vermittlungsstelle. Teilnehmer (Clients) verbinden sich mit diesem, um dort Nachrichten zu einem bestimmten Thema (Topic) zu veröffentlichen (publish) oder um diese Themen zu abonnieren (subscribe). Der Broker selbst hat keine Möglichkeit, mit den Clients in Verbindung zu treten. Seine Aufgabe ist es ausschließlich, die Verbindungen der Clients entgegen zu nehmen und die empfangenen Nachrichten an die Subscriber weiterzuleiten. Bei unterbrochener Verbindung, speichert er die Nachrichten solange zwischen, bis der Subscriber sich neu verbunden hat. Verschiedene Servicequalitäten (QoS) garantieren die erfolgreiche Nachrichtenübertragung und legen fest, ob eine Nachricht höchstens einmal, mindestens einmal oder genau einmal zugestellt wird.

Web-IO 4.0 Digital: Sichere Datenübertragung mit MQTT und REST

Das neue Web-IO 4.0 Digital unterstützt MQTT. Als Publisher setzt es MQTT-Nachrichten ab, um über Zählerstände oder Zustände an seinen digitalen Eingängen zu informieren. Bei Empfang einer Subscription schaltet es die digitalen Ausgänge und versendet E-Mails oder SNMP-Traps.

Neben der Einführung von MQTT wurde die HTTP-API um eine REST-Schnittstelle erweitert, um die Integration in Webanwendungen zu vereinfachen. Weitere unterstützte Schnittstellen sind Modbus/TCP, Syslog, TCP- und UDP-Sockets, OPC sowie FTP.

Von zentraler Bedeutung ist das Thema Datensicherheit: Sämtliche verfügbaren Netzwerkdienste können nun auf einer zentralen Übersichtsseite eingesehen und verwaltet werden. Sicherheit für die REST-Schnittstelle bieten Digest Authentification und, wie auch bei Weboberfläche und E-Mail-Versand, die optionale Verschlüsselung mit TLS.

Web-IO 4.0 Digital ist ab sofort erhältlich und kann für einen vierwöchigen Evaluierungszeitraum kostenfrei bezogen werden. Ausführliche Informationen, Dokumentation und Software stellt der Hersteller auf seiner Internetseite unter www.wut.de/MQTT bereit.

Die Wiesemann & Theis GmbH wurde 1979 von Reinhard Wiesemann und Rüdiger Theis gegründet. Mit 50 Mitarbeitern produziert das Unternehmen am Standort Wuppertal-Oberbarmen Mikrocomputer- und Netzwerktechnik. Im Jahr 2001 führte Wiesemann & Theis mit dem Web-Thermometer den ersten industriellen Temperatursensor mit Netzwerkschnittstelle ein und spezialisierte sich so bereits vor fünfzehn Jahren auf Lösungen aus dem Bereich Industrie 4.0.

Anwendungsbeispiel für MQTT:

Das folgende Anwendungsbeispiel zeigt, wie mit Hilfe von MQTT verschiedene Komponenten zu einem einfachen Kommunikationsnetz zusammengefasst werden: Ein Web-Thermometer wird über MQTT mit einem Web-IO verbunden um akustische Alarme auszulösen. Über eine Smartphone-App kann ein aktiver Alarm ausgeschaltet werden.

(W&T) Anwendungsbeispiel für MQTT

1. Das Web-Thermometer sendet als Publisher für das Topic „kuehlung1/temperatur“ die Nachricht „hoch“ an den Broker. Dieses Topic wird von dem Web-IO abonniert.

2. Bei Empfang des Wertes “hoch” schaltet das Web-IO einen mit einem seiner Ausgänge verbundenen Signalgeber ein und sendet die Nachricht “aktiv” für das Topic “alarm/signalgeber”.

3. Eine Smartphone-App hat dieses Topic abonniert und zeigt den Alarm auf einem entfernten Handy an. Will der Benutzer den Alarm quittieren, kann er über die App die Nachricht „aus“ für das Topic “steuerung/signalgeber” versenden. Dieses Topic wird seinerseits wieder von dem Web-IO abonniert, welches den Alarm nach Empfang der Nachricht deaktiviert.

Medien

(W&T) W&T Web-IO 4.0 Digital, 2xInput, 2xOutput

(W&T) Die überarbeitete Weboberfläche des Web-IO 4.0 Digital

(W&T) Verbindungsaufbau bei MQTT - Nachdem der Client die Verbindung zum Broker aufgebaut hat, erfolgt der Nachrichtenaustausch bidirektional.

(W&T) Publish und Subscribe bei MQTT - Client #1 setzt eine Nachricht beim Broker ab (publish). Client #2 hat das entsprechende Topic beim Broker abonniert (subscribe). Der Broker leitet die Nachricht an den Subscriber weiter (publish).