CHƯƠNG 2: ĐỀ TÀI THỰC TẬP
2.3.5 Internet of Things với Beckhoff Automation
+ Các công nghệ và công cụ nền tảng để thực hiện các khái niệm Công nghiệp 4.0 và kết nối Internet of Things (IoT).
+ TwinCAT có sẵn cho Dữ liệu lớn, nhận dạng mẫu cũng như giám sát
+ TwinCAT Analytics: phân tích và liên lạc giữa các bộ điều khiển và dịch vụ dựa trên đám mây; lưu dữ liệu quá trình cục bộ, trên máy chủ hoặc trên đám mây đồng bộ hóa.
+ TwinCAT IoT Communication hỗ trợ các giao thức phổ biến để liên lạc trên đám mây và đẩy tin nhắn đến các thiết bị thông minh.
43 Hiện này có nhiều phương thức để thực hiện dẩy dữ liệu lên cloud. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên ở đây chi nghiên cứu về phương thức MQTT (Message Queueing Telemetry Transport).
Các khối chức năng của thư viện PLC Tc3_IotBase có thể được sử dụng để trao đổi dữ liệu dựa trên publisher/subscriber giữa PLC TwinCAT cục bộ và Broker tin nhắn thông qua giao thức truyền thông MQTT. Biểu tượng có thể được gửi (chế độ publisher) và nhận (subscriber).
MQTT (Truyền tải hàng đợi từ xa tin nhắn) là một giao thức liên lạc dựa trên publisher/subscriber, cho phép chuyển dao thông điệp giữa các ứng dụng. Một thành phần trung tâm của loại chuyển dao thông điệp này gọi là Broker, phân phối tin nhắn giữa các ứng dụng cá nhân hoặc người gửi và người nhận tin nhắn. Broker tách riêng người gửi và người nhận, do đó không cần thiết cho người gửi và người
44 nhận biết thông tin địa chỉ tương ứng của họ. Trong quá trình gửi và nhận tất cả các thiết bị liên lạc, hãy liên hệ với Broker, nơi xử lý việc phân phối tin nhắn.
Nội dung của một thông điệp mqtt được gọi là tải trọng. Dữ liệu của bất kỳ loại nào có thể được chuyển, e. g. Văn bản, giá trị số cá nhân hoặc toàn bộ cấu trúc thông tin.
Nếu một Broker được sử dụng đó là dựa trên giao thức MQTT, gửi (publish mode) và subscribing (subscribe) của các thông điệp được tổ chức với các chủ đề . Bộ lọc thông điệp gửi tin nhắn dựa trên các chủ đề này cho mỗi khách hàng liên kết (quan tâm).
Khi một Broker gửi một thông điệp, nó luôn nêu rõ chủ đề mà nó dự định. Một thuê bao cho thấy chủ đề này quan tâm đến chủ đề nào. Khí đó Broker sẽ gửi thông điệp tương ứng.
Qos (Quality of Service) là một sự sắp xếp giữa người gửi và nhận một thông điệp liên quan đến việc chuyển thông điệp. Những nét đặc trưng 3 cấp độ khác nhau:
0-không hơn mot lần
1-ít nhất một lần
2-chính xác 1 lần
45 Cả hai loại giao tiếp (publisher/subscriber) với Broker phải được tính đến và xem xét riêng. Mức QoS mà máy khách sử dụng để xuất bản thư được đặt bởi máy khách tương ứng. Khi Broker chuyển tiếp tin nhắn đến khách hàng đã đăng ký chủ đề, người đăng ký sử dụng mức QoS được chỉ định khi đăng ký được thiết lập.
Điều này có nghĩa là cấp độ QoS có thể được chỉ định là 2 bởi Broker có thể được ghi đè lên bằng 0 bởi người đăng ký.
Ở mức độ Qos_0 này, người nhận không nhận. Thông điệp không được gửi đến lần thứ hai.
Ở mức độ qos_1 này, hệ thống bảo đảm rằng thông điệp đến với người nhận ít nhất một lần, mặc dù thông điệp có thể đến nhiều hơn một lần. Người gửi lưu thông điệp nội bộ cho đến khi nhận được sự thừa nhận từ người nhận nhận thông điệp của một thông điệp. Nếu thông điệp PUBACK không đến được trong một thời gian nhất định, thông điệp được gửi lại.
Ở cấp độ QoS_2 này, hệ thống đảm bảo rằng tin nhắn đến người nhận không quá một lần. Về phía MQTT, điều này được hiện thực hóa thông qua cơ chế bắt tay. QoS cấp 2 là mức an toàn nhất (từ góc độ truyền tin), nhưng cũng chậm nhất.
Khi người nhận nhận được tin nhắn có QoS cấp 2, nó sẽ thừa nhận tin nhắn có PUBREC. Người gửi tin nhắn ghi nhớ nội bộ cho đến khi nhận được PUBCOMP.
Cái bắt tay bổ sung này (so với QoS 1) rất quan trọng để tránh truyền thông điệp trùng lặp. Khi người gửi tin nhắn nhận được PUBREC, nó có thể loại bỏ thông tin xuất bản ban đầu, vì nó biết rằng tin nhắn đã được nhận bởi người nhận một lần.
46 Nói cách khác, nó nhớ PUBREC trong nội bộ và gửi PUBREL. Khi người nhận đã nhận được PUBREL, nó có thể loại bỏ các trạng thái đã nhớ trước đó và trả lời bằng PUBCOMP và ngược lại. Bất cứ khi nào một gói bị mất, thiết bị liên lạc tương ứng có trách nhiệm gửi lại tin nhắn cuối cùng sau một thời gian nhất định.
Khi kết nối với Broker được thiết lập, có thể sử dụng các cơ chế bảo mật như TLS, để mã hóa liên kết liên lạc hoặc để thực hiện xác thực giữa khách hàng và nhà môi giới tin nhắn.
47