Les équipements industriels génèrent en permanence des données : automates PLC, capteurs, compteurs, variateurs et contrôleurs collectent des informations utiles pour la surveillance, l’analyse et la maintenance.
Depuis plusieurs décennies, Modbus est largement utilisé dans les environnements industriels grâce à sa simplicité et à sa compatibilité avec de nombreux équipements. Mais avec le développement de l’IIoT, ces données doivent de plus en plus être transmises vers des plateformes de supervision, des systèmes IoT ou des applications cloud.
C’est dans ce contexte que Modbus et MQTT sont souvent utilisés ensemble.
Modbus : un protocole adapté au terrain industriel
Modbus est un protocole de communication industriel ouvert, conçu à l’origine pour permettre aux équipements d’échanger simplement des données.
Il existe principalement sous deux formes :
- Modbus RTU/ASCII, généralement utilisé avec des interfaces série comme RS-232 et RS-485.
- Modbus TCP, qui fonctionne sur les réseaux Ethernet et TCP/IP.
Il est également possible de rencontrer l’expression Modbus parallèle, mais elle ne désigne pas une variante standard de Modbus comparable à Modbus RTU ou Modbus TCP. Dans les applications industrielles courantes, les communications Modbus reposent principalement sur des liaisons série ou Ethernet.
Cette architecture est particulièrement adaptée aux communications locales entre PLC, capteurs, compteurs et autres équipements industriels.
Cependant, les données Modbus sont généralement organisées dans des registres. Pour comprendre une valeur, le système doit connaître l’adresse du registre, le type de donnée et les règles de mise à l’échelle définies par le fabricant.
Modbus est donc très efficace pour la communication au niveau terrain, mais moins pratique lorsqu’il faut distribuer ces données à plusieurs applications ou les envoyer vers le cloud.
MQTT : une approche différente
MQTT a été conçu pour l’échange léger de messages entre appareils et applications. Contrairement à Modbus, il utilise un modèle publish/subscribe.
Un appareil publie ses données sur un sujet MQTT (topic). Un broker MQTT reçoit ensuite le message et le transmet aux applications qui sont abonnées à ce sujet.
Par exemple :
Capteur → Broker MQTT → Plateforme de supervision
Un capteur peut publier une température sur le topic :
factory/line1/sensor01/temperature
Une plateforme de supervision peut simplement s’abonner à ce topic pour recevoir les nouvelles valeurs.
Cette architecture permet de séparer le producteur de données des applications qui les utilisent. Elle est donc particulièrement adaptée aux systèmes IoT, aux architectures distribuées et aux communications avec le cloud.
Modbus vs MQTT : quelles sont les principales différences ?
La différence fondamentale entre Modbus et MQTT réside dans leur modèle de communication.
Modbus utilise principalement le modèle requête-réponse. Le système demande une donnée à un équipement.
MQTT utilise le modèle publish/subscribe. L’équipement publie une donnée et les systèmes intéressés peuvent la recevoir.
La gestion des données est également différente. Avec Modbus, une valeur brute comme 250 peut nécessiter une information provenant de la table des registres pour être interprétée comme 25,0 °C. Avec MQTT, le topic et le payload peuvent donner davantage de contexte directement.
Les deux protocoles ont également des priorités différentes en matière de réseau. Modbus, notamment sur RS-485, est bien adapté aux communications locales et prévisibles. MQTT est davantage orienté vers la transmission de données sur des réseaux IP et vers les applications de supervision ou IoT.
MQTT dispose également de mécanismes tels que les niveaux de Quality of Service (QoS), les reconnexions et, selon la configuration, les sessions persistantes. Cela le rend intéressant lorsque les équipements communiquent via des réseaux moins stables.
Sur le plan de la sécurité, Modbus traditionnel ne fournit pas nativement de chiffrement ou d’authentification. Des mécanismes complémentaires comme la segmentation réseau, les pare-feu ou les VPN sont donc généralement nécessaires.
MQTT peut utiliser l’authentification, TLS et des règles d’accès au niveau du broker. Cela ne signifie toutefois pas qu’un système MQTT est automatiquement sécurisé : la configuration reste essentielle.
Modbus ou MQTT : lequel choisir ?
Il ne s’agit pas réellement de choisir un protocole « meilleur » que l’autre. Il faut plutôt déterminer où les données doivent circuler.
Modbus est souvent un bon choix lorsque :
- les équipements industriels communiquent localement ;
- des PLC, compteurs, capteurs ou variateurs doivent être interrogés ;
- le système nécessite une communication simple et prévisible.
MQTT est souvent plus adapté lorsque :
- les données doivent être envoyées vers une plateforme IoT ou cloud ;
- plusieurs applications doivent recevoir les mêmes données ;
- les équipements sont répartis sur plusieurs réseaux ou sites ;
- une architecture publish/subscribe est souhaitée.
Dans de nombreux projets industriels, les deux protocoles sont donc complémentaires plutôt que concurrents.
Pourquoi utiliser un convertisseur Modbus vers MQTT ?
De nombreux équipements industriels existants disposent de Modbus mais pas de MQTT. Il n’est généralement pas nécessaire de remplacer ces équipements pour les intégrer dans une architecture IoT.
Un convertisseur Modbus vers MQTT peut servir de passerelle entre les deux environnements :
Équipements Modbus → Convertisseur Modbus vers MQTT → Broker MQTT → Application ou Cloud
Le convertisseur peut notamment :
- Collecter les données Modbus depuis des équipements Modbus RTU ou Modbus TCP.
- Interpréter et mapper les registres selon les besoins de l’application.
- Publier les données via MQTT sur les topics configurés.
Certains modèles permettent également de traiter les données localement. Par exemple, une valeur de température de 25 °C peut être convertie en 77 °F avant d’être envoyée au cloud. Le système cloud reçoit alors directement la valeur utile, sans devoir effectuer lui-même le calcul.
Cette fonction d’edge computing peut également être intéressante lorsque le système collecte un grand nombre de données et cherche à réduire le trafic réseau ou la charge des applications cloud.
Comment choisir un convertisseur Modbus MQTT ?
Avant de choisir un équipement, il est utile de vérifier plusieurs points.
Tout d’abord, il faut identifier le réseau Modbus existant : Modbus RTU ou Modbus TCP, interface RS-232 ou RS-485, nombre d’équipements, paramètres série et nombre de registres à traiter.
Il faut ensuite vérifier les fonctions MQTT : version MQTT, authentification, TLS, QoS, reconnexion automatique et possibilités de configuration des topics et des payloads.
La gestion des coupures réseau est également importante. Si la connexion MQTT est interrompue, certains convertisseurs peuvent continuer à collecter les données Modbus et les stocker temporairement. Les fonctions de buffer ou de store-and-forward peuvent ainsi limiter les pertes de données.
Enfin, pour une installation industrielle, il faut tenir compte des conditions environnementales : température de fonctionnement, protection CEM, isolation, alimentation, montage et interfaces réseau.
Des solutions industrielles proposées par des fabricants comme COME-STAR combinent par exemple conversion Modbus, connectivité MQTT et fonctions de traitement des données en périphérie. Ce type d’équipement peut être intéressant lorsque l’objectif est de conserver les équipements Modbus existants tout en les intégrant progressivement dans une architecture IIoT.
Conclusion
Modbus et MQTT répondent à des besoins différents.
Modbus reste particulièrement adapté à la communication entre les équipements industriels sur le terrain. MQTT est davantage orienté vers la distribution des données entre appareils, applications et plateformes cloud.
Dans une architecture industrielle moderne, il est donc courant de les utiliser ensemble. Un convertisseur Modbus vers MQTT permet de récupérer les données des équipements existants, de les traiter si nécessaire, puis de les publier vers un broker MQTT et les applications IoT.
En pratique, la bonne question n’est pas seulement « Modbus ou MQTT ? », mais plutôt : d’où viennent les données et où doivent-elles aller ?
Source : Adapté du blog technique sur les réseaux industriels de COME-STAR → « Modbus vs MQTT : différences, applications et conversion Modbus vers MQTT »
