Le MQTT pour l’interconnexion de logiciels dans l’industrie

Le MQTT, protocole d’échange de données de type publisher / subcriber, est très souvent associé au transport des données d’objets connectés (IoT) dans le cloud. Cependant, le protocole MQTT est de plus en plus souvent utilisé pour échanger des données entre logiciels dans le milieu industriel. En effet, les données sont échangées de manière organisée et simplifiée sans nécessiter une bande passante élevée, offrant une rapidité de transmission sur des réseaux TCP/IP. On le retrouve dans la remontée d’information des supervision (SCADA) vers un ERP ou un MES, mais aussi des plateformes de traitement de données, type Big Data. C’est ce dernier cas que cet article se propose de présenter.

Retour d’expérience proposé par notre expert Mohammed Khlifa, ingénieur support produit.

L’industriel, dont les process consistent à transformer par traitement mécanique et physico-chimique une matière première en produit semi-fini, souhaitait collecter depuis les équipements de production des données très variées comme des grandeurs physiques, des dimensions, des puissances, des vitesses, les états d’ouverture et de fermeture de vannes, etc. afin de récupérer un maximum d’informations pour en sortir des indicateurs de qualité. Un logiciel d’IA (intelligence artificielle) a été implémenté par l’industriel pour traiter ce gros volume de données et identifier puis suivre des indicateurs pertinents. L’objectif est l’amélioration continue des réglages des process de fabrication, le maintien de la qualité et l’optimisation de la production.

Les données de process proviennent de plusieurs ateliers de production jusque-là indépendants les uns des autres en terme de supervision. La première idée était de mettre en place une remontée de données entre chaque supervision et le logiciel tiers. Nous avons proposé de profiter de ce projet d’analytics pour fusionner l’ensemble des applications de supervision qui étaient sur base PcVue, permettant ainsi de profiter des avantages d’une application unique et de simplifier et de fiabiliser la connexion avec le système tiers.

La plateforme SCADA PcVue collecte environ 4000 variables de process depuis les automatismes des différents ateliers. Chaque variable équipement provenant des automates est automatiquement transformée dans le SCADA PcVue en variable MQTT qui est ensuite publiée dans le broker, installé dans l’infrastructure informatique du site. 4000 variables peuvent donc ainsi être transformées en variables MQTT et publiées automatiquement sur changements de valeurs. La connexion avec le broker est sécurisée en utilisant un identifiant et un mot de passe.

La plateforme de traitement de données, opérée dans le cloud, s’abonne au broker et récupère ainsi les variables uniquement sur changement de valeur Le format d’envoi utilisé est le JSON, format le plus couramment utilisé entre les clients MQTT. Les messages contiennent un ensemble d’information décrivant la variable, son origine, son unité, sa valeur, son type, sa catégorie etc.

Afin de permettre l’ajout de variables par le client en toute autonomie, nous avons créé, à la demande du client et de son intégrateur de systèmes, un script dans la plateforme PcVue qui automatise la création et la publication des variables MQTT.

Cette problématique de remontée de données a été aussi l’opportunité de refondre l’architecture de supervision existante en fusionnant les différentes applications, afin de la rendre homogène et d’en améliorer la maintenabilité. Les mises à jour et les montées de version concerneront désormais l’ensemble des supervisions. La fusion des supervisions facilite aussi la conduite des opérations puisque l’ensemble des process est accessible depuis n’importe quel poste d’exploitation si l’on en a les droits. Enfin, la refonte de l’architecture de supervision a permis la mise en place d’une redondance des serveurs d’acquisitions, fiabilisant la conduite de process et la collecte des données.

Le MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) est un protocole standardisé utilisant une connexion TCP/IP, pouvant fonctionner sur un réseau Ethernet, WiFi ou 4G. Il repose sur le principe de la publication et de l’abonnement. Le publisher (un logiciel ou un objet connecté) publie un message sur un topic (sujet) dans un broker et le subscriber (un logiciel) s’abonne au topic afin de récupérer la donnée. Le broker centralise les données et les redistribue uniquement aux systèmes intéressés et seulement si l’information est différente de la précédente. Le message se présente sous la forme d’un payload que le subscriber va devoir décoder. Le JSON est le format de payload le plus utilisé.

Le MQTT présente de nombreux avantages ; c’est un protocole léger qui ne requiert pas une bande passante élevée, permet la rapidité de transmission et une faible consommation d’énergie, particulièrement utile dans le cas des objets connectés IoT.

Un publisher peut être aussi subscriber, le MQTT offre donc un échange de données bidirectionnel. L’horodatage à la source est conservé, ce qui s’avère essentiel dans le traitement des données de process. Enfin, le MQTT permet le chiffrement des données et permet donc de conserver l’intégrité du message et de sécuriser les données.

ATYS CONCEPT vous propose la plateforme SCADA IoT PcVue embarquant nativement les fonctionnalités MQTT.

Nous accompagnons également nos clients dans leur projet de digitalisation : refonte de l’architecture de la supervision et la mise en œuvre de connexions.

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