Investigation on Modbus protocol to develop an interoperable IIoT platform using Node-RED with MQTT gateway

Various IoT protocols and IoT interfaces are being considered in order to develop a concept for a uniform exchange of IoT data. Interoperability of IoT systems, especially the exchange of structured data remains a challenge. In most scenarios, communication between systems is achieved by creating an extra layer of adapter or middleware solutions. For example, the IoT protocol MQTT is widely used in a variety of IoT applications and has a key role in the exchange of data between IoT systems. This is mainly due to the simplicity of the standard and its ease of use. The aim of the work is to develop an IIoT toolbox on the basis of a Raspberry Pi. This toolbox should enable a user to set up and connect individual IIoT systems. For this purpose, industrial communication protocols such as Modbus should be integrated to enable an exchange of data via an MQTT interface. In a further step, the safety of the entire system should be considered. The toolbox should allow connections to different devices or be able to simulate industrial devices (e.g. OPC-UA, Modbus), which can be used to create a reproducible environment to test a variety of common IoT protocols and IoT standards to exchange data generated by the toolbox over a MQTT interface.

Sono allo studio diversi protocolli IoT e interfacce IoT al fine di sviluppare un concetto per uno scambio uniforme di dati IoT. L'interoperabilità dei sistemi IoT, in particolare lo scambio di dati strutturati, rimane una sfida. Nella maggior parte degli scenari, la comunicazione tra i sistemi si ottiene creando un ulteriore livello di adattatori o soluzioni middleware. Ad esempio, il protocollo IoT MQTT è ampiamente utilizzato in una varietà di applicazioni IoT e ha un ruolo chiave nello scambio di dati tra sistemi IoT. Ciò è dovuto principalmente alla semplicità dello standard e alla sua facilità d'uso. Lo scopo del lavoro è sviluppare un toolbox IIoT sulla base di un Raspberry Pi. Questa cassetta degli attrezzi dovrebbe consentire a un utente di configurare e connettere singoli sistemi IIoT. A tal fine, dovrebbero essere integrati protocolli di comunicazione industriale come Modbus per consentire uno scambio di dati tramite un'interfaccia MQTT. In una fase successiva, dovrebbe essere considerata la sicurezza dell'intero sistema. Il toolbox dovrebbe consentire connessioni a diversi dispositivi o essere in grado di simulare dispositivi industriali (ad es. OPC-UA, Modbus), che possono essere utilizzati per creare un ambiente riproducibile per testare una varietà di protocolli IoT comuni e standard IoT per scambiare dati generati dal toolbox su un'interfaccia MQTT.