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OPC UA PubSub over MQTT

목표

섹션 제목: “목표”

설비 쪽 발행자와 서버 쪽 구독자가 MQTT 브로커만 공유하는 구성을 만듭니다.

publisher process              Mosquitto                 subscriber process
(publisher_id 100)  ──────▶  127.0.0.1:1883  ──────▶   (Received messages)
                    opcua/uadp/data/100/line1      │
                                                   └──▶ mosquitto_sub (observer)
  • 발행자는 헤드리스 시뮬레이터의 시나리오 모드로 DataSet 두 개를 보내고 끝납니다.
  • 구독자는 헤드리스 시뮬레이터를 대화형으로 실행해 받은 메시지를 확인합니다.
  • mosquitto_sub는 와일드카드 필터로 모든 PublisherId의 데이터를 관찰합니다.

PubSub의 DataSet, WriterGroup, DataSetWriter 개념은 OPC UA 배경 지식에서 설명합니다.

준비물

섹션 제목: “준비물”

순서

섹션 제목: “순서”

  1. mqtt-lab 디렉터리에 구독자 입력 파일과 발행자 시나리오 파일을 저장합니다.

    subscriber.jsonl
    {"action":"configure","config":{"pubsub":{"transport":"mqtt","role":"subscriber","broker":"127.0.0.1:1883","topic":"opcua/uadp/data/100/line1"}}}
    {"action":"pubsub_start"}

    구독자 입력은 헤드리스 시뮬레이터에 보낼 JSON 명령을 한 줄에 하나씩 담습니다.

    publisher-scenario.json
    [
      {
        "command": {
          "action": "configure",
          "config": {
            "pubsub": {
              "transport": "mqtt",
              "role": "publisher",
              "broker": "127.0.0.1:1883",
              "topic": "opcua/uadp/data/100/line1",
              "publisher_id": 100,
              "writer_group_id": 1,
              "dataset_writer_id": 1
            }
          }
        }
      },
      { "command": { "action": "pubsub_start" }, "expect": { "running": true, "transport": "mqtt" } },
      {
        "command": {
          "action": "pubsub_publish",
          "fields": [
            { "type": "Double", "value": 21.5 },
            { "type": "Boolean", "value": true },
            { "type": "String", "value": "RUN" }
          ]
        },
        "expect": { "sequence": 1 }
      },
      {
        "command": {
          "action": "pubsub_publish",
          "fields": [
            { "type": "Double", "value": 21.75 },
            { "type": "Boolean", "value": true },
            { "type": "String", "value": "RUN" }
          ]
        },
        "expect": { "sequence": 2 }
      },
      { "command": { "action": "pubsub_stop" }, "expect": { "running": false } }
    ]

    시나리오 파일은 단계 배열입니다. 각 단계의 command를 차례로 실행하고, expect가 있으면 결과의 같은 이름 값과 비교합니다. 발행자는 PublisherId 100, WriterGroupId 1, DataSetWriterId 1을 쓰고, OPC UA PubSub의 토픽 관례에 따라 opcua/uadp/data/100/line1로 발행합니다.

  2. 네 터미널 모두에서 시뮬레이터 패키지 경로를 변수로 정하고 mqtt-lab으로 이동합니다.

    터미널 창
    PDCOMM_APPS=<시뮬레이터 패키지 디렉터리>
    cd mqtt-lab

  3. 첫 번째 터미널에서 브로커를 시작합니다.

    터미널 창
    mosquitto -c local.conf

  4. 두 번째 터미널에서 OPC UA 데이터 토픽 전체를 관찰합니다.

    터미널 창
    mosquitto_sub -V 5 -t 'opcua/uadp/data/+/#' -F '%t qos=%q retain=%r content-type=%C user-properties=%P %l bytes'

    +는 PublisherId 단계, #은 그 아래 모든 단계와 일치합니다.

  5. 세 번째 터미널에서 구독자를 시작합니다.

    터미널 창
    cat subscriber.jsonl - | "$PDCOMM_APPS/bin/pdcomm-opcua-headless"

    cat이 파일의 두 줄을 먼저 보내고, 이어서 키보드 입력을 시뮬레이터로 넘깁니다(-). 두 번째 출력 줄에 "role":"subscriber","running":true가 있으면 구독이 준비된 것입니다.

    {"ok":true,"result":{"acknowledged":0,"broker":"127.0.0.1:1883","destination":null,"dropped":0,"error":null,"listen":null,"queued":0,"received":0,"rejected":0,"role":"subscriber","running":true,"sent":0,"topic":"opcua/uadp/data/100/line1","transport":"mqtt"}}

    Windows PowerShell에서는 bin\pdcomm-opcua-headless.exe를 실행한 뒤 subscriber.jsonl의 두 줄을 붙여 넣습니다.

  6. 네 번째 터미널에서 발행자 시나리오를 실행합니다.

    터미널 창
    "$PDCOMM_APPS/bin/pdcomm-opcua-headless" --scenario publisher-scenario.json

    단계마다 결과가 한 줄씩 나오고 종료 코드 0으로 끝납니다. 첫 줄(구성 결과)은 길어서 생략했습니다.

    {"result":{"acknowledged":0,"broker":"127.0.0.1:1883","destination":null,"dropped":0,"error":null,"listen":null,"queued":0,"received":0,"rejected":0,"role":"publisher","running":true,"sent":0,"topic":"opcua/uadp/data/100/line1","transport":"mqtt"},"step":2}
    {"result":{"bytes":52,"fields":3,"sequence":1},"step":3}
    {"result":{"bytes":52,"fields":3,"sequence":2},"step":4}
    {"result":{"running":false},"step":5}

    두 번째 터미널의 관찰자에는 두 줄이 나옵니다.

    opcua/uadp/data/100/line1 qos=0 retain=0 content-type=application/opcua+uadp user-properties=UAMessageType:ua-data 52 bytes
    opcua/uadp/data/100/line1 qos=0 retain=0 content-type=application/opcua+uadp user-properties=UAMessageType:ua-data 52 bytes

  7. 세 번째 터미널(구독자)에 다음 줄을 입력합니다.

    {"action":"pubsub_received"}
    {"ok":true,"result":{"messages":[{"bytes":52,"datasets":[{"fields":[{"type":"Double","value":21.5},{"type":"Boolean","value":true},{"type":"String","value":"RUN"}],"major":1,"minor":1,"sequence":1}],"publisher_id":100,"source":"mqtt","writer_group":1,"writer_ids":[1]},{"bytes":52,"datasets":[{"fields":[{"type":"Double","value":21.75},{"type":"Boolean","value":true},{"type":"String","value":"RUN"}],"major":1,"minor":1,"sequence":2}],"publisher_id":100,"source":"mqtt","writer_group":1,"writer_ids":[1]}]}}

    publisher_id 100, writer_ids [1], 순번 1과 2가 발행자 설정과 일치합니다. 구독자는 자신의 publisher_id(기본값 77)와 관계없이 토픽으로 메시지를 받습니다.

GUI로 구독하기

섹션 제목: “GUI로 구독하기”

구독자를 GUI로 바꿔도 결과는 같습니다.

  1. OPC UA 시뮬레이터 GUI를 열고 PubSub 탭으로 이동합니다.
  2. Transport를 UADP over MQTT, Role을 Subscriber로 고릅니다.
  3. MQTT broker에 127.0.0.1:1883, MQTT topic에 opcua/uadp/data/100/line1을 입력하고 Start PubSub를 누릅니다.
  4. 6단계의 발행자 시나리오를 다시 실행한 뒤 Show received를 누르면 표에 두 행이 나타납니다.

화면 구성은 시뮬레이터 PubSub 화면에서 설명합니다.

정리

섹션 제목: “정리”
  1. 세 번째 터미널에서 {"action":"shutdown"}을 입력해 구독자를 끝냅니다.
  2. 두 번째 터미널의 mosquitto_sub와 첫 번째 터미널의 브로커를 Ctrl+C로 끝냅니다.

자주 나는 문제

섹션 제목: “자주 나는 문제”
증상 원인 해결
pubsub_received의 messages가 비어 있음 구독자를 발행자보다 늦게 시작했습니다. 시뮬레이터는 보존 메시지를 쓰지 않고 매번 새 세션으로 연결합니다. 구독자를 먼저 시작하고 발행자 시나리오를 다시 실행합니다.
관찰자에는 보이는데 구독자는 받지 못함 구독자의 토픽이 발행 토픽과 다릅니다. 두 파일의 topic이 같은지 확인합니다.
시나리오가 Scenario step 2 failed: MQTT broker connection failed: …로 끝남 브로커에 연결하지 못했습니다. 3단계의 브로커와 broker 주소를 확인합니다. 오류 뒷부분은 연결 문제에서 찾습니다.

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