OPC UA vs MQTT: Mana yang Tepat untuk Proyek IoT Anda?

Dalam dunia digital yang terus berkembang, kebutuhan akan komunikasi yang efisien dan andal dalam konteks Internet of Things (IoT) dan otomatisasi mesin semakin mendesak. Protokol komunikasi IoT berperan vital dalam menghubungkan berbagai perangkat cerdas ke dalam jaringan yang saling terintegrasi. Di antara banyak protokol yang tersedia, MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) dan OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) muncul sebagai dua pilihan utama. Keduanya memberikan pendekatan yang berbeda untuk menangani tantangan dalam hal interoperabilitas dan efisiensi di sektor otomasi. 

Namun, dengan berbagai pilihan yang ada, pertanyaannya adalah protokol mana yang lebih sesuai untuk kebutuhan proyek Anda? Artikel ini bertujuan untuk memberikan analisis mendalam tentang perbedaan antara OPC UA dan MQTT agar memudahkan dalam memilih protokol yang paling tepat untuk berbagai skenario aplikasi. Terutama pengetahuan terkait OPC UA yang saat ini dianggap sebagai salah satu inovasi teknologi terbaru yang signifikan di bidang ini. 

Dengan pemahaman yang lebih baik tentang karakteristik masing-masing protokol,  dapat membuat keputusan yang lebih baik dan efektif dalam implementasi sistem IoT dan otomatisasi Anda. Langsung saja untuk mengetahui tentang OPC UA dan MQTT simak artikel berikut hingga selesai.

Apa itu OPC UA?

OPC UA adalah arsitektur komunikasi yang berorientasi pada layanan dan platform-independent, dirancang untuk menjamin transmisi data yang aman, andal, dan terbuka antara berbagai sistem, perangkat lunak, dan perangkat otomasi industri dari berbagai vendor. OPC UA menetapkan format dan kode yang seragam untuk pertukaran data melalui berbagai protokol transportasi, menjadikannya sangat adaptif dan scalable.

Sebagai generasi baru dari Open Platform Communications (OPC), yang lebih tua, OPC UA membawa banyak peningkatan signifikan dalam hal interoperabilitas dan fleksibilitas. Saat ini OPC UA menjadi populer karena sangat relevan dengan konsep Industri 4.0, yang menekankan pada interkonektivitas, otomatisasi, dan analisis data dalam produksi. Adapun peningkatan yang dimaksud adalah :

• Fokus pada interoperabilitas: OPC UA dirancang dengan tujuan utama untuk meningkatkan interoperabilitas antara berbagai perangkat dan sistem dalam industri otomasi. Ini adalah sebuah lompatan besar dari versi OPC sebelumnya yang lebih terbatas dalam hal kemampuan interoperabilitas.
• Standar yang lebih modern: OPC UA menggunakan standar yang lebih modern seperti XML dan layanan web, membuatnya lebih fleksibel dan mudah diintegrasikan dengan sistem IT lainnya.
• Fitur yang lebih kaya: OPC UA menawarkan fitur-fitur yang jauh lebih kaya dibandingkan versi OPC sebelumnya, termasuk keamanan yang lebih baik, model data yang lebih fleksibel, dan dukungan untuk berbagai platform.

Sejarah Perkembangan OPC UA

Perkembangan OPC UA bermula dari kebutuhan industri akan pertukaran data yang lebih efisien dan aman. Pada tahun 1995, OPC Classic diperkenalkan dan meskipun menjadi populer pada masanya, keterbatasan dalam aspek keamanan dan interoperabilitas mulai terlihat seiring dengan kemajuan teknologi. Sebagai respons terhadap masalah ini, pada tahun 2006, OPC Foundation meluncurkan OPC UA untuk mengatasi berbagai keterbatasan tersebut.

Protokol ini memperkenalkan berbagai fitur baru yang signifikan, seperti kemampuan untuk melakukan transfer data lintas platform, pengelolaan data dalam volume besar, serta peningkatan keamanan data. Dengan peluncuran versi terbaru, 1.05, OPC UA kini juga mendukung metode publikasi dan langganan, yang memungkinkan transmisi data dalam format JSON atau biner melalui berbagai protokol, termasuk UDP, MQTT, dan AMQP.

Cara Kerja Server OPC UA

Server OPC UA dapat diimplementasikan dalam berbagai cara. Produsen perangkat keras dapat menawarkan perangkat lunak yang mengumpulkan data menggunakan protokol mereka sendiri, dan kemudian memaparkannya melalui komunikasi OPC UA. Contohnya, PLC dari Siemens S7-1200/1500 sudah dilengkapi dengan server OPC UA. Selain itu, perangkat lunak seperti WINCC memungkinkan integrasi data dari berbagai perangkat menggunakan OPC UA.

Ada dua cara utama untuk mengakses data dalam OPC UA: publikasi/langganan dan permintaan/respons. Dalam mode permintaan/respons, klien membuat saluran sesi dengan server, yang memungkinkan permintaan layanan tertentu. Dalam mode publikasi/langganan, klien dapat berlangganan untuk menerima notifikasi secara real-time saat data berubah.

Fitur Utama OPC UA

1.Kompatibilitas Lintas Platform

OPC UA dirancang untuk beroperasi di berbagai sistem operasi, termasuk Linux, Windows, dan Android. Desain ini memberikan fleksibilitas yang tinggi dalam integrasi perangkat dari berbagai produsen, sehingga memungkinkan interoperabilitas yang lebih baik. Dengan demikian, berbagai sistem yang berbeda dapat berkomunikasi satu sama lain tanpa memerlukan perubahan besar dalam arsitektur perangkat keras atau perangkat lunak, sehingga memudahkan integrasi dalam lingkungan industri yang beragam.

2.Pemodelan Informasi

Model informasi yang diterapkan dalam OPC UA menyediakan pengkodean dan format yang konsisten untuk pertukaran data. Model ini memungkinkan definisi data semantik yang jelas dan komprehensif, serta menyediakan sistem tipe data yang luas. Dengan cara ini, pengguna dapat lebih memahami konteks dan makna data yang ditransmisikan, yang sangat penting dalam pengambilan keputusan yang berbasis data dalam aplikasi industri.

3.Mekanisme Publikasi-Langganan

OPC UA dilengkapi dengan mekanisme publikasi dan langganan yang memungkinkan pengiriman data melalui berbagai protokol, seperti MQTT dan AMQP. Fitur ini sangat penting dalam konteks IoT, di mana data perlu diperbarui dan dibagikan secara efisien antara berbagai perangkat dan sistem. Dengan pendekatan ini, klien dapat menerima pembaruan secara real-time, sehingga meningkatkan responsivitas dan keakuratan data yang tersedia.

4.Struktur Tag

Ketika terhubung, OPC UA secara otomatis mengirimkan semua tag yang dapat diakses kepada pengguna. Hal ini memberikan visibilitas data yang lengkap dan memungkinkan pengguna untuk dengan mudah menelusuri dan mengakses informasi yang relevan. Dengan struktur tag ini, efisiensi sistem kontrol dan otomasi industri meningkat, karena pengguna tidak perlu menghafal alamat spesifik atau informasi lainnya untuk mengakses data yang dibutuhkan. Ini mengarah pada peningkatan produktivitas dan pengurangan kemungkinan kesalahan dalam pengelolaan data.

Kasus Penggunaan OPC UA di Berbagai Industri

OPC UA digunakan secara luas dalam berbagai industri, dengan banyak manfaat. Berikut adalah beberapa aplikasi nyata di sektor-sektor tertentu:

• Utilitas: Dalam industri utilitas, OPC UA digunakan untuk memantau mesin pengolahan air dan sistem pasokan air. Ini membantu memastikan kualitas dan ketersediaan pasokan air yang konsisten, serta memungkinkan pengoperasian peralatan listrik jarak jauh dan deteksi kesalahan.
• Manufaktur: OPC UA menyederhanakan pengumpulan data dan pemantauan peralatan serta lini produksi secara real-time. Dengan pemantauan proses produksi yang terus-menerus, bisnis dapat memaksimalkan produktivitas dan mengurangi downtime.
• Minyak dan Gas: Dalam industri minyak dan gas, OPC UA memungkinkan pemantauan dan kontrol jarak jauh terhadap peralatan di jaringan pipa dan ladang minyak. Ini mengurangi kebutuhan intervensi manual dan memungkinkan analisis data historis untuk optimasi kinerja.
• Energi Terbarukan: OPC UA digunakan untuk memantau kondisi ladang angin dan surya. Ini memberikan pengelola jaringan saluran komunikasi yang andal untuk berbagi data secara real-time dan mengendalikan akses ke sumber energi terbarukan.

Jenis Node dalam OPC UA

Node dalam OPC UA adalah komponen penting yang menentukan struktur dan tindakan dalam server. Terdapat beberapa jenis node, antara lain:

1. Node Objek: Mewakili entitas fisik, seperti perangkat keras, perangkat lunak, atau sistem. Node objek mengelompokkan variabel dan fungsi dalam satu unit, memudahkan pengelolaan.
2. Node Variabel: Node variabel menyimpan nilai yang dapat diakses oleh klien. Pengguna dapat membaca, menulis, dan berlangganan untuk menerima pembaruan nilai variabel.
3. Node Metode: Node metode merepresentasikan fungsi atau prosedur di server yang dapat dipanggil oleh klien. Node ini memungkinkan pengguna untuk memberikan parameter input dan menerima hasil output.

Integrasi Node-RED dengan OPC UA

Node-RED, platform pemrograman visual berbasis aliran, menyediakan integrasi dengan OPC UA. Hal ini memungkinkan pengguna untuk membangun aplikasi yang kompleks dengan mudah. Melalui Node-RED, pengguna dapat terhubung ke server OPC, membaca dan menulis data, serta memvisualisasikan informasi dalam dashboard yang interaktif.

Integrasi ini sangat berharga dalam konteks IoT, di mana data dari berbagai sumber perlu diproses dan dianalisis dengan cepat. Dengan Node-RED, pengguna dapat mengembangkan aplikasi, dasbor, dan prosedur otomasi yang unik yang memanfaatkan kemampuan OPC UA untuk komunikasi yang lancar dengan sistem industri.

Apa itu MQTT?

MQTT adalah protokol komunikasi yang menggunakan model pengiriman pesan publikasi/langganan. Dalam sistem ini, semua transmisi pesan diawasi oleh broker pusat. Klien dapat berfungsi sebagai penerbit atau pelanggan, mengirim dan menerima pesan berdasarkan topik tertentu.

Broker MQTT berfungsi untuk mengumpulkan, menyaring, dan menerbitkan pesan kepada pelanggan. Desain ini memungkinkan MQTT untuk dengan efektif mengelola komunikasi di lingkungan yang terdistribusi. Protokol ini sangat cocok untuk aplikasi IoT karena efisiensinya dalam jaringan dengan bandwidth terbatas dan latensi tinggi.

MQTT telah diterapkan dalam berbagai sektor, seperti manufaktur dan perawatan kesehatan. Contohnya, dalam perawatan kesehatan, MQTT digunakan untuk mengelola aset peralatan medis, memantau mesin, dan mengantisipasi kebutuhan perawatan.

OPC UA VS MQTT

Walaupun OPC UA dan MQTT memiliki banyak kesamaan fungsional, keduanya dirancang untuk skenario yang berbeda. OPC UA lebih cocok untuk lingkungan industri yang kompleks, di mana interoperabilitas dan pemodelan data yang ekstensif diperlukan. Sebaliknya, MQTT lebih ideal untuk aplikasi IoT yang beroperasi di jaringan dengan lebar pita tidak konsisten, menawarkan penanganan data real-time yang efektif.

Kapan menggunakan MQTT:

• Aplikasi IoT dengan sumber daya terbatas
• Komunikasi data yang ringan dan efisien
• Sistem yang tidak memerlukan model data yang sangat kompleks

Kapan menggunakan OPC UA:

• Sistem otomasi industri yang kompleks
• Interoperabilitas yang tinggi antar berbagai perangkat dan sistem
• Keamanan yang sangat penting
• Model data yang kaya dan terstruktur

Tabel perbandingan MQTT dan OPC UA

Namun saat ini telah muncul salah satu perkembangan terbaru adalah integrasi MQTT ke dalam spesifikasi OPC UA. Model publikasi-langganan yang diperkenalkan dalam OPC UA memungkinkan pembaruan data dikirimkan melalui broker MQTT, hal ini memberi keuntungan karena menambah lapisan keamanan yang lebih baik dibandingkan model klien/server konvensional.

Kesimpulan

Memilih antara OPC UA dan MQTT sangat bergantung pada kebutuhan spesifik dari aplikasi IoT atau industri Anda. OPC UA sangat ideal untuk lingkungan yang kompleks, terutama ketika diperlukan pemodelan data yang mendalam dan interoperabilitas yang tinggi. Di sisi lain, MQTT lebih efektif digunakan dalam jaringan yang mengalami latensi tinggi dan memiliki bandwidth yang terbatas.

Dengan memahami kelebihan dan penerapan masing-masing protokol, Anda dapat merencanakan strategi komunikasi yang tidak hanya efektif tetapi juga aman dan dapat diskalakan untuk implementasi IoT atau IIoT. Memilih pendekatan yang tepat dapat meningkatkan kinerja sistem dan mendukung pencapaian tujuan teknis yang diharapkan serta mengoptimalkan efisiensi operasional secara keseluruhan.