MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), hafif, publish/subscribe tabanlı bir mesajlaşma protokolüdür. IoT ve IIoT uygulamalarında sensörler, gateway’ler ve bulut platformları arasında veri iletimi için yaygın olarak kullanılır. TCP/IP üzerinde çalışır ve varsayılan olarak port 1883 (veya TLS ile 8883) kullanır.

inSCADA, MQTT protokolünü Client rolünde destekler — hem Subscribe (veri alma) hem de Publish (veri gönderme) yapılabilir.

MQTT’nin Farkı: Script Tabanlı Mesaj İşleme

inSCADA’daki MQTT implementasyonu diğer protokollerden farklı bir yaklaşım kullanır. MODBUS veya IEC 104 gibi protokollerde veri yapısı sabittir (register, IOA adresi vb.). MQTT’de ise mesaj payload’ı tamamen serbest formattadır — JSON, XML, düz metin veya binary olabilir.

Bu nedenle inSCADA, MQTT mesajlarını Frame seviyesinde tanımlanan JavaScript scriptleri ile parse eder. Her Frame’de iki script alanı bulunur:

• Subscribe Expression: Gelen mesajı parse edip variable değerlerine dönüştüren script
• Publish Expression: Variable değerlerini MQTT mesajına dönüştüren script

Bu yaklaşım sayesinde herhangi bir formattaki MQTT mesajını inSCADA variable’larına map’leyebilirsiniz.

Veri Modeli

Connection (Bağlantı — Broker IP, port, kimlik bilgileri)
└── Device (Cihaz — Base topic)
    └── Frame (Veri Bloğu — Topic + Subscribe/Publish scriptleri)
        └── Variable (Değişken — Script çıktısındaki anahtar)

Yapılandırma

Connection

Parametre	Örnek	Açıklama
Protocol	MQTT	Protokol seçimi
IP Address	192.168.1.200	MQTT Broker IP adresi
Port	1883	Broker portu (1883: TCP, 8883: TLS)
Identifier	inscada-client-1	Client tanımlayıcı (benzersiz olmalı)
Username	(opsiyonel)	Broker kimlik doğrulama
Password	(opsiyonel)	Broker şifresi
Use SSL	false	TLS/SSL şifreleme
Clean Session	true	Temiz oturum (kalıcı abonelik yok)
Keep Alive	60000 ms	Canlılık kontrolü periyodu
Initial Delay	1000 ms	İlk bağlantı bekleme süresi
Max Delay	60000 ms	Maksimum yeniden bağlanma bekleme süresi
Pool Size	1	Bağlantı havuzu

Device

Parametre	Örnek	Açıklama
Base Topic	factory/line1	Temel topic yolu (Frame topic’lerinin öneki)

Frame

Parametre	Örnek	Açıklama
Topic	sensors/temperature	MQTT topic (subscribe veya publish)
QoS	1	Quality of Service (0, 1 veya 2)
Subscribe Expression	(JavaScript kodu)	Gelen mesajı parse eden script
Publish Expression	(JavaScript kodu)	Giden mesajı oluşturan script

QoS Seviyeleri

QoS	Açıklama
0	At most once — mesaj en fazla bir kez iletilir, kayıp olabilir
1	At least once — mesaj en az bir kez iletilir, tekrar olabilir
2	Exactly once — mesaj tam bir kez iletilir, garanti

Variable

Parametre	Örnek	Açıklama
Name	temperature	Değişken adı (script çıktısındaki key ile eşleşmeli)
Type	Float	Veri tipi

Desteklenen Veri Tipleri

Veri Tipi	Açıklama
Boolean	Tek bit değer
Byte	8-bit tam sayı
Short	16-bit tam sayı
Integer	32-bit tam sayı
Long	64-bit tam sayı
Float	32-bit kayan nokta
Double	64-bit kayan nokta
String	Karakter dizisi

Subscribe Expression (Mesaj Alma)

Bir MQTT mesajı geldiğinde inSCADA, Frame’deki Subscribe Expression scriptini çalıştırır. Script’e aşağıdaki nesneler binding olarak verilir:

Binding	Tip	Açıklama
message	Object	Gelen MQTT mesajı
message.topic	String	Mesajın geldiği topic
message.payload	String	Mesaj içeriği (string olarak)
message.qos	Integer	QoS seviyesi
message.retained	Boolean	Retained mesaj mı
frame	Object	Frame özet bilgisi

Script, bir JavaScript Map (Object) döndürmelidir. Map’in key’leri Variable isimleriyle eşleşmelidir. inSCADA, dönen map’teki her key-value çiftini ilgili Variable’a yazar.

Örnek 1: JSON Payload Parse

Gelen mesaj: {"temperature": 25.4, "humidity": 62.1, "status": true}

// Subscribe Expression
var data = JSON.parse(message.payload);

// Variable isimleriyle eşleşen bir object döndür
var result = {};
result.temperature = data.temperature;
result.humidity = data.humidity;
result.status = data.status;
return result;

Bu script çalıştığında:

• temperature variable’ına 25.4 yazılır
• humidity variable’ına 62.1 yazılır
• status variable’ına true yazılır

Örnek 2: İç İçe JSON Parse

Gelen mesaj: {"device": {"id": "sensor-01", "readings": {"temp": 72.5, "press": 3.2}}}

var data = JSON.parse(message.payload);
var result = {};
result.device_id = data.device.id;
result.temp = data.device.readings.temp;
result.press = data.device.readings.press;
return result;

Örnek 3: Düz Metin Parse (CSV)

Gelen mesaj: 25.4;62.1;1;1024

var parts = message.payload.split(';');
var result = {};
result.temperature = parseFloat(parts[0]);
result.humidity = parseFloat(parts[1]);
result.status = parseInt(parts[2]) === 1;
result.pressure = parseFloat(parts[3]);
return result;

Örnek 4: Topic’e Göre Koşullu Parse

var data = JSON.parse(message.payload);
var result = {};

if (message.topic.indexOf('temperature') > -1) {
    result.temperature = data.value;
} else if (message.topic.indexOf('pressure') > -1) {
    result.pressure = data.value;
}

return result;

Örnek 5: ins.* API Kullanımı (Cross-Variable Erişim)

Subscribe script içinde ins API’si ile diğer variable’lara erişebilirsiniz:

var data = JSON.parse(message.payload);
var result = {};
result.temperature = data.temp;

// Başka bir variable'ın güncel değerini oku
var currentSetpoint = ins.getVariableValue('setpoint_temp');
if (currentSetpoint != null) {
    // Fark hesapla ve başka bir variable'a yaz
    var diff = data.temp - currentSetpoint.value;
    result.temp_deviation = diff;
}

return result;

Publish Expression (Mesaj Gönderme)

Bir Variable’a değer yazıldığında (set value) inSCADA, Frame’deki Publish Expression scriptini çalıştırır. Script’e aşağıdaki nesneler binding olarak verilir:

Binding	Tip	Açıklama
frame	Object	Frame özet bilgisi
setValueRequests	Array	Yazılmak istenen variable ve değer listesi
setValueRequests[n].variable	Object	Variable bilgisi (name, type)
setValueRequests[n].value	Object	Yazılacak değer

Script, MQTT broker’a publish edilecek String payload döndürmelidir.

Örnek: JSON Publish

var payload = {};
for (var i = 0; i < setValueRequests.length; i++) {
    var req = setValueRequests[i];
    payload[req.variable.name] = req.value;
}
return JSON.stringify(payload);

Bu script, {"temperature": 25.0, "setpoint": 30.0} gibi bir JSON string üretir ve broker’a publish eder.

Örnek: Komut Publish

var req = setValueRequests[0];
var command = {
    action: 'set',
    variable: req.variable.name,
    value: req.value,
    timestamp: new Date().toISOString()
};
return JSON.stringify(command);

ins.* Script API Referansı

MQTT script’leri içinde kullanılabilecek temel ins API fonksiyonları:

Fonksiyon	Açıklama
ins.getVariableValue(name)	Variable’ın anlık değerini oku (aynı proje)
ins.getVariableValue(project, name)	Farklı projedeki variable’ı oku
ins.getVariableValues(names[])	Birden fazla variable’ı toplu oku
ins.setVariableValue(name, {value: X})	Variable’a değer yaz
ins.setVariableValues({name: {value: X}, ...})	Birden fazla variable’a toplu yaz
ins.mapVariableValue(src, dest)	Bir variable’ın değerini başka birine kopyala
ins.toggleVariableValue(name)	Boolean variable’ı toggle et
ins.sparkplugDecode(payload)	Sparkplug B Protobuf payload’ını decode et
ins.sparkplugEncode(metrics)	Sparkplug B Protobuf payload’ı oluştur

İpucu

ins.getVariableValue() dönen nesne {value, date} yapısındadır. Değere erişmek için .value kullanın: ins.getVariableValue('temp').value

Sparkplug B Desteği

Sparkplug B, MQTT üzerinde endüstriyel SCADA verisi taşımak için Eclipse Foundation tarafından standartlaştırılmış bir payload spesifikasyonudur. Standart MQTT’nin üzerine şunları ekler:

• Standart topic yapısı: spBv1.0/{group}/{message_type}/{edge_node}/{device} formatında sabit hiyerarşi
• Birth/Death sertifikaları: Cihaz bağlandığında NBIRTH, ayrıldığında NDEATH mesajı — SCADA tarafı cihazın çevrimiçi/çevrimdışı olduğunu anında bilir
• Auto-discovery: Cihaz, değişken listesini ve veri tiplerini BIRTH mesajıyla gönderir — manuel tag tanımı gerekmez
• Report by exception: Yalnızca değişen değerler gönderilir — bant genişliği optimize edilir
• Endüstriyel veri tipleri: Integer, Float, Boolean, DateTime, String, Dataset, Template

Sparkplug B mesajları Protobuf (Protocol Buffers) formatında kodlanır — binary formattadır, JSON gibi düz metin değildir. inSCADA, ins.sparkplugDecode() ve ins.sparkplugEncode() API fonksiyonları ile Sparkplug B Protobuf mesajlarını doğrudan script içinde decode/encode edebilir.

Subscribe — Sparkplug B Decode

// Sparkplug B mesajını decode et
var decoded = ins.sparkplugDecode(message.payload);
var result = {};

// metrics: [{name, value, dataType, timestamp}, ...]
var metrics = decoded.metrics;
for (var i = 0; i < metrics.length; i++) {
    result[metrics[i].name] = metrics[i].value;
}

return result;

Bu script, Sparkplug B DDATA veya DBIRTH mesajındaki tüm metric’leri parse edip ilgili variable’lara yazar.

Publish — Sparkplug B Encode

// Variable değerlerinden Sparkplug B payload oluştur
var metrics = [];
for (var i = 0; i < setValueRequests.length; i++) {
    var req = setValueRequests[i];
    metrics.push({
        name: req.variable.name,
        value: req.value
    });
}

return ins.sparkplugEncode(metrics);

Sparkplug B Topic Yapısı

Topic	Mesaj Tipi	Açıklama
spBv1.0/group/NBIRTH/edge_node	Node Birth	Edge node çevrimiçi oldu
spBv1.0/group/NDEATH/edge_node	Node Death	Edge node çevrimdışı oldu
spBv1.0/group/DBIRTH/edge_node/device	Device Birth	Cihaz çevrimiçi + metric listesi
spBv1.0/group/DDATA/edge_node/device	Device Data	Canlı veri (değişen metric’ler)
spBv1.0/group/DCMD/edge_node/device	Device Command	Cihaza komut gönderme

Yapılandırma Örneği

Sparkplug B kullanan bir MQTT Frame yapılandırması:

Parametre	Değer
Topic	spBv1.0/factory/DDATA/gateway-01/plc-01
QoS	0
Subscribe Expression	Yukarıdaki decode scripti

İpucu

Sparkplug B’de DBIRTH mesajı cihazın tüm metric tanımlarını içerir. Yeni bir cihaz entegre ederken önce DBIRTH mesajını inceleyerek hangi metric’lerin geleceğini ve veri tiplerini öğrenin, ardından inSCADA variable’larını buna göre oluşturun.

Tipik Kullanım Senaryoları

IoT Gateway Entegrasyonu

IoT Sensörler ──(MQTT)──► Broker ──(MQTT)──► inSCADA
                                              (Subscribe + Parse)

inSCADA, IoT gateway veya sensörlerden gelen MQTT mesajlarını subscribe eder, script ile parse edip variable’lara yazar. Böylece MQTT tabanlı IoT cihazları doğrudan SCADA sistemine entegre olur.

Bulut Platform Entegrasyonu

inSCADA ──(MQTT Publish)──► Broker ──► Azure IoT Hub / AWS IoT / Google Cloud IoT

inSCADA, topladığı saha verilerini publish expression ile JSON formatına dönüştürüp MQTT broker üzerinden bulut platformlarına iletir.

Özel Protokol Dönüşümü

MQTT’nin script tabanlı yapısı sayesinde, standart dışı veya özel formattaki mesajları da işleyebilirsiniz. Binary payload’ları JavaScript ile decode edebilir, birden fazla topic’i tek bir frame’de birleştirebilir veya koşullu lojik uygulayabilirsiniz.

Dikkat

Subscribe ve Publish expression’ları her mesajda çalıştırıldığı için performans açısından scriptlerin mümkün olduğunca basit ve verimli tutulması önerilir. Ağır hesaplamalar veya çok sayıda ins.* API çağrısı mesaj işleme süresini artırabilir.