MQTT einfach erklärt
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein schlankes, ereignisgesteuertes Protokoll, das in der Publish/Subscribe-Architektur arbeitet und eine effiziente Alternative zum herkömmlichen Client-Server-Modell darstellt.
In einem MQTT-Netzwerk veröffentlichen (publish) oder abonnieren (subscribe) Clients, wie Taster, Temperatursensoren oder Touch Panels, Nachrichten unter spezifischen Topics. Ein Broker (Server) sorgt dabei als zentrale Instanz für eine nahtlose Kommunikation und einen sicheren Datenaustausch.
Dank des kompakten Nachrichtenformats und der ereignisbasierten Kommunikation, die keine ständige Datenübertragung erfordert, benötigt MQTT wenig Bandbreite und Speicher. Somit ist MQTT ideal für den Einsatz in ressourcenbeschränkten IoT- Anwendungen.
Die wichtigsten Begriffe und Funktionsweisen im Überblick
Jedes Gerät mit einer MQTT-Bibliothek kann als MQTT-Client ins Netzwerk eingebunden werden. Je nach Funktion verhalten sich die Clients unterschiedlich: Sensoren veröffentlichen nur ihren Zustand (publish), Smartphones sind meist Abonnenten (subscriber) und geben den Ist-Zustand von Verbrauchern oder Gebäudesegmenten aus. Raumbediengeräte oder Steuerungen sind ebenfalls Clients, die allerdings sowohl abonnieren (subscribe) als auch veröffentlichen (publish) und somit steuernd im MQTT-Netzwerk agieren können.
Der MQTT-Broker
Die Kommunikation in einem MQTT-Netzwerk findet über den sogenannten MQTT-Broker statt. Dabei handelt es sich um ein Edge-Device oder einen Server, der die Nachrichten und die Kommunikation der MQTT-Clients sortiert und koordiniert. Der Broker dient als zentraler Verwalter und Verteiler von Nachrichten zwischen den Endgeräten. Im Unterschied zu einer klassischen Client-Server-Architektur, kommunizieren die Geräte in einem MQTT-Netzwerk also nicht direkt miteinander.
Nachrichten und Topics
MQTT-Nachrichten werden von den Clients an den Broker versendet. Sie benötigen besonders wenig Speicher – eine der Stärken des Protokolls. Neben den Daten (Payload) wird auch das Thema (Topic) veröffentlicht. Der Broker filtert die Nachrichten nach den Themen und leitet sie an alle abonnierten Clients weiter.
Themen können in MQTT hierarchisch organisiert und durch Schrägstriche (/) strukturiert werden. Ein Temperaturfühler in einem Besprechungsraum könnte beispielsweise eine Nachricht unter dem Thema GebaeudeA/Meeting1/Temperatur veröffentlichen.
Drei unterschiedliche „Quality of Service“-Stufen (QoS) ermöglichen es Netzwerkdesignern, zwischen minimaler Datenübertragung und maximaler Zuverlässigkeit zu wählen. Bei der untersten Stufe (QoS 0) wird jede Nachricht genau einmal gesendet, ohne Bestätigung. Bei der mittleren Stufe (QoS 1) wird eine Nachricht mehrfach gesendet, bis eine Empfangsbestätigung eintrifft, sodass sie mindestens einmal ankommt. Die Stufe QoS 2 ist die verlässlichste, aber auch die aufwendigste und teuerste Variante. Hier kommt die Nachricht garantiert nur einmal beim Broker an, was zu höherer CPU-Belastung und geringerer Batterielaufzeit bei batteriebetriebenen Geräten führt.
Die Funktionsweise von MQTT mit WAGO
Mit den folgenden Komponenten und Lösungen wird Ihr IoT-Projekt zum Erfolg – im Gebäude oder in jeder anderen Industrie.
IWAGO I/O System 750
Ganz gleich, ob im Schaltschrank oder außerhalb: I/O-Systeme von WAGO ermöglichen die Automatisierung genau dort, wo Sie sie benötigen – auch unter extremen Bedingungen.
Steuerung PFC200
Unsere Steuerungen der Serie PFC200 verfügen über eine Vielfalt als Funktionen und sind damit gut ausgestattet für den Einsatz in der Gebäudeautomation. Der PFC200 (Generation 2) unterstützt eine MQTT-Verbindung von Haus aus.
WAGO Compact Controller 100
Der Compact Controller 100 bietet durch die REG-Bauform und die integrierten I/Os minimal Platzbedarf im Schaltschrank. Mit dieser Kompaktsteuerung können Sie Automatisierungsaufgaben individuell in Ihrer Umgebung lösen.
WAGO Edge Controller
Der WAGO Edge Controller verfügt über eine ARM-Cortex-A9-Quadcore-Prozessor und ist mit umfangreichen Schnittstellen ausgestattet. Mit seinen umfangreichen Funktionalitäten ist er bestens für den individuellen Einsatz, unabhängig von der Industrie, ausgestattet.
WAGO Touch Panel 600
Touch Panels (HMI – Human Machine Interface) von WAGO verbessern die Bedienbarkeit von Maschinen und Anlagen und überzeugen durch Design und Technik Das Touch Panel 600 unterstützt eine MQTT-Verbindung von Haus aus.
WAGO IoT-Box
Mit der WAGO IoT-Box MES 4G lassen sich Maschinen und Anlagen einfach und schnell ins „Internet of Things“ einbinden. Die WAGO IoT Box bietet auch eine Vielzahl von Kommunikations- und Busprotokollen, über die eine Kommunikation zu Produktionsleitsystemen realisiert werden kann. Das Komplettsystem ist direkt einsatzbereit und bietet alle Funktionen, die für die Digitalisierung benötigt werden: von der Signalerfassung bis zur Cloud-Connectivity.
WAGO Kommunikationsmodul EtherNet/IPTM
Kommunikationsmodul zum Aufrasten auf die Kommunikationsschnittstelle der WAGO Stromversorgungen Pro 2
Multi Cloud Connectivity – Single License
Mit „Multi Cloud Connectivity“ ist die parallele Anbindung eines Geräts an zwei verschiedene Cloud-Systeme, IoT-Plattformen oder MQTT-Broker möglich. Dadurch lassen sich unterschiedliche Aufgaben in der jeweils passenden Cloud-Anwendung umsetzen.
Sparkplug Software – Single License
Sparkplug ist eine auf MQTT-basierende Spezifikation für IoT-Anwendungen. Diese definiert Topic und Payload, wodurch Controller Daten mit Sparkplug-fähigen Systemen, z. B. SCADA, direkt austauschen können.
WAGO Application Solutions und MQTT
Vorprogrammierte Lösungen für mehr Einfachheit
Ob für die Raumautomation, das Licht- oder Energiedatenmanagement oder das Lastmanagement im Ladepark: Vorprogrammierten Anwendungen, die Sie ohne Programmieraufwand nutzen können, machen Ihnen das Leben leichter. WAGO Application Solutions nutzt MQTT auf unterschiedliche Art – vor allem für die Anbindung an Drittsysteme ist eine vorprogrammierte Anwendung in Kombination mit MQTT hilfreich. So können Datenpunkte effektiv an übergeordnete Systeme, wie ein Building Management System (BMS) oder eine Cloud, übermittelt werden. Erfahren Sie mehr zu den Applikationslösungen von WAGO auf unserer Website.
