工业物联网协议对比：MQTT Sparkplug vs OPC-UA

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于 2023-07-06 14:53:14 发布 · 529 阅读

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本文详细比较了MQTTSparkplug和OPCUA这两种工业协议，分析了它们的起源、优缺点以及在物联网和工业自动化中的应用。MQTTSparkplug以其轻量级和低带宽需求适合低功耗环境，而OPCUA提供更丰富的数据类型和更高的安全性，适用于需要复杂数据结构和高安全性的场景。两者各有优势，适用范围不同。

引言

工业系统需要确保数据的无缝交换，因此对于高效、安全的通信协议具有极高的依赖性。MQTT Sparkplug 和 OPC UA 是两个经常被提到的工业协议。本文将全面比较 MQTT Sparkplug 和 OPC UA 以及它们的衍生版本，帮助您更清楚地了解哪种协议更适合您的需求。

OPC Classic 和 OPC UA

OPC UA 的前身是 OPC Classic（也称为 OPC DA 或 OPC Data Access），是由 OPC 基金会开发的一套工业自动化标准。OPC Classic 规范于 1996 年首次发布，它定义了一种标准化的方法，用于在软件应用和工业硬件设备（如传感器、控制器和可编程逻辑控制器）之间交换数据。

然而，OPC Classic 有个明显缺点：它与微软 Windows 操作系统及其专有的 DCOM 技术紧密耦合。这种依赖性严重影响了协议的可用性、扩展性、互操作性、安全性和平台独立性，这对一个开放标准来说是巨大的制约。

为了克服这些限制，OPC 基金会于 2006 年开始开发了 OPC UA (OPC Unified Architecture) 作为 OPC Classic 规范的后继者。这两种规范在功能上是等效的，但使用不同的底层通信技术。此外，OPC Classic DA 3.0 也于同年发布，并且至今仍在使用中。

为物联网而生的协议：MQTT 的演进

在 20 世纪 90 年代末，Andy Stanford-Clark 和 Arlen Nipper 参与了一个关于管道监测的项目，该项目需要一种轻量级协议，用于与远程传感器和设备进行通信。该项目要求在低功耗、低带宽的环境下实现监测功能。然而，当时的消息传输协议，如 HTTP 和 SMTP，被认为过于臃肿和低效，不适合这种特殊的场景。

为了应对这些挑战，一种发布/订阅模式的消息传输协议 MQTT 应运而生。MQTT 以其精简的代码和极低的带宽消耗而著称，因此在低功耗、低带宽的场景下具有显著的优势。它的主要目标是实现设备和系统之间的大规模实时数据交换，即使面对不同的数据格式和结构，也能保证数据通信的标准化。这一特点使得 MQTT 成为物联网和机器对机器（M2M）应用的理想选择。

MQTT 于 2010 年被结构化信息标准促进组织（OASIS）发布为开放标准，从而使其成为各个组织和行业可使用的通信协议。随后，在 2014 年发布了 MQTT 3.1.1，引入了一些新的特性，例如改进的错误处理和对服务质量（QoS）级别的支持。再后来，在 2019 年发布了 MQTT 5.0，进行了重大的改进，包括对自定义属性的支持、持久会话的实现以及错误报告的优化。