MQTT vs. REST vs. OPC UA – Unterschiede und Einsatzgebiete

Inhaltsverzeichnis

Was sind MQTT, REST und OPC UA?

Wann wird welche Technologie eingesetzt? – Praxisbeispiele

Fazit

MQTT, REST und OPC UA sind Technologien, die den Austausch von Daten zwischen Geräten und Softwaresystemen ermöglichen.

Allerdings kommen sie auf unterschiedlichen Ebenen zum Einsatz und decken häufig unterschiedliche Anwendungsbereiche ab.

MQTT basiert auf einem Publish-Subscribe-Modell: Geräte und Anwendungen (MQTT-Clients) veröffentlichen Daten zu sogenannten „Topics“ bei einem zentralen Broker. Andere Clients können ausgewählte Topic-Strukturen abonnieren, um die dazugehörigen Nachrichten über den Broker zu empfangen.

Hauptmerkmale von MQTT:

• Asynchrone Kommunikation
• Geringe Anforderungen an Bandbreite und Geräteressourcen
• QoS-Stufen für die zuverlässige Nachrichtenübertragung

Typische MQTT-Anwendungen sind IoT-Geräte und -Plattformen, Sensornetzwerke und Predictive Maintenance.

Dabei stellt ein Server ausgewählte Ressourcen über eine Web-Schnittstelle, die REST API, bereit. Client-Anwendungen adressieren eine Ressource mithilfe einer eindeutigen Adresse und nutzen HTTP-Methoden wie GET, POST, PUT oder DELETE, um Daten abzurufen, zu erstellen, zu ändern oder zu löschen.

Hauptmerkmale von REST:

• Client-Server-Modell
• Zustandslosigkeit (API-Anfragen sind in sich geschlossen und voneinander unabhängig)
• Skalierbarkeit durch mehrschichtige Architekturen (Client kennt nur die Schnittstelle, technologische Implementierung bleibt verborgen)

REST basiert auf gängiger Internettechnologie, was die Nutzung und Integration in bestehende Infrastrukturen erheblich erleichtert. REST APIs werden von verschiedensten Web-Diensten, Web-Anwendungen und Cloud-Plattformen implementiert, können aber auch zur Kommunikation mit (industriellen) Geräten eingesetzt werden.

Mit OPC UA können Maschinen und Geräte verschiedener Hersteller Daten in einem einheitlichen Format bereitstellen oder zu Steuerungszwecken empfangen. Dazu implementieren Sie einen OPC UA Server, der zwischen proprietären Schnittstellen und dem OPC UA-Standard „übersetzt“.

Softwareanwendungen wie z.B. MES oder ERP-Systeme implementieren OPC UA Clients, um Daten gezielt abzurufen oder an Steuerungen zu übermitteln.

Hauptmerkmale von OPC UA:

• Plattformunabhängig und erweiterbar
• Integrierte Sicherheitsmechanismen (Authentifizierung & Verschlüsselung)
• Komplexe Informationsmodellierung

OPC UA hat sich branchenübergreifend als einer der wichtigsten Standards in der industriellen Automatisierung etabliert. Aufgrund von Merkmalen wie Plattformunabhängigkeit und Technologieabstraktion gilt OPC UA als eine der wichtigsten Technologien der digitalen Transformation in der Industrie.

Im Folgenden stellen wir einige der gängisten Anwendungsfälle für MQTT, REST und OPC UA vor.

Ein Unternehmen in der Automobilproduktion möchte Sensordaten von Maschinen in Echtzeit erfassen, um Anomalien frühzeitig zu erkennen. Hier bietet MQTT mit seinem Publish-Subscribe-Prinzip eine effiziente Lösung.

Die Sensoren senden kontinuierlich Daten an einen zentralen MQTT-Broker, der diese an die relevanten Systeme verteilt. Dadurch wird eine zuverlässige und schnelle Datenübertragung gewährleistet.

Zusätzlich zu Maschinendaten können auch Umgebungsparameter überwacht werden.

Ein Hersteller von industriellen Sensoren für Produktionsmaschinen benötigt eine Schnittstelle, um Sensordaten aus einer Fertigungshalle an eine zentrale Cloud-Plattform zu übertragen.

REST-APIs ermöglichen eine einfache und standardisierte HTTP-Kommunikation zwischen den Maschinen und der Cloud.

Die REST-Architektur bietet hier den Vorteil, dass sie leicht in bestehende MES- und ERP-Systeme integriert werden kann und eine flexible Skalierbarkeit für Analyse- und Optimierungszwecke erlaubt.

Ein Industrieunternehmen möchte eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen Steuerungssystemen (SPS, SCADA) in einer Produktionshalle ermöglichen.

 OPC UA eignet sich hervorragend, da es nicht nur Maschinendaten standardisiert überträgt, sondern auch komplexe Datenmodelle abbilden kann. Zudem gewährleistet die integrierte Sicherheitsschicht den Schutz der Kommunikation.

Die Wahl des richtigen Kommunikationsstandards hängt stark von den spezifischen Anforderungen ab. Während MQTT ideal für IoT-Anwendungen und ressourcenarme Systeme ist, eignet sich REST hervorragend für Web- und Cloud-Kommunikation. OPC UA bleibt die erste Wahl für industrielle Automatisierung und Maschinenkommunikation.

Nicht selten werden Standards kombiniert – so z.B. bei OPC UA over MQTT, wo OPC UA-Daten in Form von MQTT-Nachrichten übertragen werden.

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