---
title: 'Podporované komunikačné protokoly'
section: 'Reference'
weight: 1
description: Prehľad priemyselných a IoT komunikačných protokolov, ktoré platforma podporuje — Modbus, OPC UA, MQTT a DLMS/COSEM.
related:
- architecture/data-collection-layer
- integration
- equipment
- rest-api
---
import Alert from '@/components/docs/Alert.astro';
## Modbus (RTU / TCP)
### Účel a popis
Jednoduchý a široko používaný priemyselný protokol na výmenu procesných údajov medzi riadiacimi jednotkami, snímačmi a akčnými členmi. Vyvinula ho v roku 1979 spoločnosť Modicon (dnes Schneider Electric) a stal sa de facto štandardom pre priemyselnú automatizáciu. Používa sa v systémoch SCADA, programovateľných automatoch (PLC), frekvenčných meničoch, meracích prístrojoch a snímačoch. Vďaka jednoduchosti implementácie a minimálnym nárokom na výpočtové prostriedky je protokol ideálne vhodný pre vstavané systémy a zariadenia s obmedzenou pamäťou.
### Architektúra a dátový model
Dátový model založený na registroch je postavený na štyroch typoch adresného priestoru:
- **Coils (0x)** — diskrétne výstupy (čítanie/zápis bitových hodnôt)
- **Discrete Inputs (1x)** — diskrétne vstupy (iba na čítanie)
- **Input Registers (3x)** — 16-bitové vstupné registre (iba na čítanie)
- **Holding Registers (4x)** — 16-bitové uchovávacie registre (čítanie/zápis)
Architektúra klient-server (master-slave): zariadenie master iniciuje požiadavky, zariadenia slave odpovedajú. Každé zariadenie slave má jedinečnú adresu (1–247). Protokol neobsahuje žiadnu vstavanú sémantiku údajov — interpretácia hodnôt registrov je definovaná na aplikačnej úrovni a v dokumentácii zariadenia. Podporuje operácie čítania a zápisu pre jednotlivé aj viaceré registre.
### Prenos
**Modbus RTU:**
- Sériové linky RS-485 (až 32 zariadení na zbernicu, vzdialenosť do 1200 m) alebo RS-232 (point-to-point)
- Binárna reprezentácia údajov
- Kontrola integrity pomocou CRC-16
- Prenosová rýchlosť: od 1200 do 115200 baudov
- Poloduplexný prenos
**Modbus TCP:**
- Zapuzdrenie rámcov Modbus do TCP/IP (port 502)
- Hlavička MBAP (Modbus Application Protocol) na identifikáciu transakcií
- Plne duplexný prenos
- Schopnosť pracovať súčasne s viacerými zariadeniami
- Bez potreby kontrolného súčtu (spoľahlivosť zabezpečuje TCP)
### Kľúčové možnosti
- Čítanie a zápis diskrétnych signálov (Coils) a registrov
- Podpora štandardných funkčných kódov (FC 01–06, 15–16, 23)
- Diagnostické funkcie (FC 08)
- Čítanie identifikačných údajov zariadenia (FC 17, 43)
- Minimálne nároky na výpočtové prostriedky zariadení
- Jednoduchá implementácia a ladenie
- Nízke náklady na implementáciu
- Spracovanie výnimiek a chybových kódov
- Podpora všesmerových správ (adresa 0) v režime RTU
- Škálovateľnosť až do 247 zariadení na linke (RTU) alebo neobmedzene cez TCP
**Plná podpora**
## OPC UA
### Účel a popis
Univerzálny multiplatformový štandard (OPC Unified Architecture, IEC 62541) na bezpečnú a štruktúrovanú výmenu priemyselných údajov, metaúdajov a sémantických informácií. Vyvinula ho organizácia OPC Foundation ako nástupcu klasických špecifikácií OPC DA/AE/HDA, čím odstránila závislosť od technológií Microsoft DCOM. Umožňuje vertikálnu a horizontálnu integráciu v priemyselných systémoch — od poľnej úrovne až po podnikové informačné systémy (ERP, MES). Vďaka bohatým možnostiam informačného modelovania podporuje koncepty Industrie 4.0 a digitálnych dvojčiat.
### Architektúra a dátový model
Objektovo orientovaný dátový model, ktorý reprezentuje informácie ako adresovateľný priestor uzlov (Address Space):
- **Uzly (Nodes)** rôznych typov: Variable, Object, Method, View, DataType, ReferenceType
- **Atribúty uzlov**: Value, DataType, AccessLevel, Timestamp, Quality, DisplayName atď.
- **Odkazy (References)** medzi uzlami: hierarchické, asociatívne, komponentové
- **Dátové typy**: primitíva, štruktúry, polia, enumerácie
Podporované služby:
- **Subscription** — monitorovanie zmien údajov s konfigurovateľnými intervalmi vzorkovania a filtrami
- **Events & Alarms** — asynchrónne upozornenia na udalosti, alarmy a stavy
- **Historical Access** — prístup k archivovaným údajom a udalostiam
- **Methods** — vzdialené volanie procedúr na zariadeniach
Odvetvovo špecifické informačné modely (Companion Specifications): strojárstvo, energetika, ropa a plyn, farmácia.
### Prenos
**Binárny protokol UA cez TCP/IP:**
- Binárny protokol s optimalizovanou serializáciou (port 4840)
- Vysoký výkon a minimálna réžia
**HTTPS / SOAP:**
- Profil webových služieb na integráciu s podnikovými systémami
- Kódovanie JSON pre cloudové aplikácie
**OPC UA PubSub:**
- Model publikovania a odberu pre distribuované systémy
- Prenos: UDP Multicast, MQTT, AMQP, Ethernet TSN
- Deterministický prenos pre časovo kritické aplikácie
**Bezpečnosť:**
- Viacúrovňové bezpečnostné režimy (None, Sign, SignAndEncrypt)
- Certifikáty X.509 na autentifikáciu
- Šifrovanie AES, RSA
### Kľúčové možnosti
- **Informačné modelovanie**: prenos nielen „surových“ hodnôt, ale aj zložitých štruktúrovaných údajov so sémantikou, typizáciou a metaúdajmi
- **Odbery (Subscriptions)** s konfigurovateľnými intervalmi dotazovania, filtrami deadband a vyrovnávaním do medzipamäte
- **Udalosti (Events)** a systém alarmov s podmienenou filtráciou
- **Volanie metód** na riadenie zariadení a vykonávanie operácií
- **Prístup k historickým údajom** s agregáciou
- **Vyhľadávanie služieb (Service discovery)** v lokálnych sieťach
- **Vstavaná bezpečnosť**: šifrovanie kanálov, autentifikácia na základe certifikátov alebo mena/hesla, riadenie prístupu na úrovni uzlov
- **Redundancia servera a odolnosť voči poruchám**
- **Multiplatformovosť**: Windows, Linux, VxWorks, QNX a ďalšie operačné systémy
- **Škálovateľnosť**: od mikrokontrolérov až po distribuované systémy
**Plná podpora**
## MQTT
### Účel a popis
Odľahčený protokol na výmenu správ (Message Queuing Telemetry Transport) určený na telemetriu, vzdialené monitorovanie a správu IoT zariadení, optimalizovaný pre nespoľahlivé siete, obmedzenú šírku pásma a vysokú latenciu. Vyvinula ho v roku 1999 spoločnosť IBM na monitorovanie ropovodov, štandardizovali ho organizácie OASIS a ISO/IEC (20922:2016). Široko sa používa v priemyselnom IoT, inteligentných domácnostiach, telematike vozidiel a mobilných aplikáciách. Protokol sa zameriava na minimalizáciu sieťovej prevádzky a spotreby energie zariadení.
### Architektúra a dátový model
Asynchrónny model **Publish/Subscribe** s centralizovaným brokerom:
- **Publisher** — zariadenie alebo aplikácia, ktorá publikuje správy do tém
- **Subscriber** — zariadenie alebo aplikácia, ktorá je prihlásená na prijímanie správ z tém
- **Broker** — centrálny server na smerovanie správ (Mosquitto, HiveMQ, EMQ X atď.)
**Témy (Topics)** — hierarchická stromová štruktúra na kategorizáciu správ:
- Oddeľovače úrovní: `/` (napr. `factory/building1/temperature`)
- Zástupné znaky: `+` (jedna úroveň), `#` (viaceré úrovne)
- Príklad odberu: `sensors/+/temperature` alebo `factory/#`
**Formát údajov** určuje aplikácia: JSON, Protocol Buffers, XML, binárne údaje, text.
**Uchovávané správy (Retained messages)**: broker uchová poslednú správu pre tému a doručí ju novým odberateľom.
**Trvalé relácie (Persistent sessions)**: broker zachová odbery klienta aj po odpojení.
### Prenos
- Transportná vrstva: TCP/IP (port 1883 pre nezabezpečené spojenia)
- TLS/SSL (port 8883) na šifrovanie a autentifikáciu
- WebSockets na integráciu s prehliadačmi a webovými aplikáciami
- Verzie protokolu: MQTT 3.1.1 (najrozšírenejšia), MQTT 5.0 (rozšírené funkcie)
- Veľkosť hlavičky: minimálne 2 bajty (fixná hlavička)
- Mechanizmus keep-alive: periodické PINGREQ/PINGRESP na monitorovanie spojenia
- Prevádzka založená na brokeri zabezpečuje oddelenie publishera od subscribera, horizontálne škálovanie a centralizovanú správu
### Kľúčové možnosti
- **QoS (Quality of Service)** tri úrovne záruky doručenia:
- QoS 0: najviac raz (bez potvrdenia)
- QoS 1: aspoň raz (s potvrdením)
- QoS 2: práve raz (štvorkrokový handshake)
- **Minimálna sieťová réžia**: 2-bajtová fixná hlavička, efektívne binárne kódovanie
- **LWT (Last Will and Testament)**: mechanizmus automatického upozornenia pri neočakávanom odpojení zariadenia — broker publikuje vopred definovanú správu, ak klient ukončí reláciu abnormálne
- **Clean Session / Persistent Session**: možnosť obnoviť odbery a správy po opätovnom pripojení
- **Retained Messages**: dostupnosť poslednej hodnoty pre nových odberateľov
- **Nízka spotreba energie**: ideálne pre zariadenia napájané z batérie
- **Škálovateľnosť**: podpora miliónov súbežných spojení v klastroch brokerov
- **Odbery so zástupnými znakmi** pre flexibilné filtrovanie tém
**Plná podpora**
## DLMS / COSEM (IEC 62056)
### Účel a popis
Medzinárodný štandard na výmenu údajov s meradlami médií: elektriny, plynu, vody a tepla (Device Language Message Specification / Companion Specification for Energy Metering). Vyvinula ho organizácia DLMS User Association spolu s IEC s cieľom zabezpečiť interoperabilitu inteligentných meradiel v automatizovaných systémoch odpočtu a fakturácie (AMBS). Umožňuje vzdialený odpočet meradiel, monitorovanie kvality elektrickej energie, správu taríf a detekciu neoprávneného prístupu. Široko ho využívajú prevádzkovatelia elektrických sietí, dodávatelia médií a integrátori systémov Smart Grid.
### Architektúra a dátový model
**Objektový model COSEM (Companion Specification for Energy Metering):**
- Údaje meradla sú reprezentované ako **logické objekty (objekty COSEM)** s rozhraňovými triedami
- **OBIS kódy (Object Identification System)** — šesťbajtový identifikátor na univerzálne adresovanie parametrov: `A-B:C.D.E*F`
- A — typ energie (1=elektrina, 6=teplo, 7=plyn, 8=voda)
- B — merací kanál
- C — fyzikálna veličina (napr. 1=činná energia)
- D — typ merania (8=integračný čas)
- E — tarifné pásmo
- F — historická hĺbka
**Protokol DLMS:**
- Aplikačná vrstva podľa modelu OSI
- **Asociácie** s rôznymi prístupovými právami: Public, Reader, Manager
- **Autentifikácia**: Low Level Security (LLS), High Level Security (HLS) s mechanizmom challenge-response
- **Šifrovanie**: podpora DLMS Security Suite s algoritmami AES-GCM-128
- **Load Profiles**: vyrovnávacie objekty na ukladanie časových radov údajov
- **Skriptovací systém**: vykonávanie sekvencií akcií na meradle
### Prenos
Fyzická a linková vrstva:
- **Optický port (IEC 62056-21, flag)** — priame pripojenie cez infračervenú hlavu na lokálny odpočet
- **RS-485 / RS-232** s protokolom HDLC (High-Level Data Link Control) pre siete typu multi-drop
- **TCP/IP** (port 4059) — DLMS cez TCP alebo zapuzdrenie do IP pre vzdialený prístup
- **GSM/GPRS/LTE** — prenos údajov cez mobilné siete (wrapper protokoly)
- **PLC (Power Line Communication)** — prenos po silových vedeniach (PRIME, G3-PLC)
- **M-Bus** — na integráciu so systémami merania vody a tepla
Prenosové profily v závislosti od implementácie meradla:
- IEC 62056-46: COSEM cez HDLC
- IEC 62056-47: prenos COSEM cez TCP-UDP/IP
### Kľúčové možnosti
- **Odpočet meradla** — aktuálne hodnoty spotreby energie, výkonu, napätia, prúdu, účinníka
- **Load Profiles** — podrobné údaje s časovými značkami (15-minútové, hodinové, denné intervaly)
- **Záznamy udalostí** — zaznamenávanie manipulácie s krytom, výpadkov napájania, prepätí, zmien parametrov
- **Viacúrovňová autentifikácia a autorizácia**: riadenie prístupu na základe rolí (verejný prístup, čítanie, konfigurácia)
- **Správa taríf** — vzdialená úprava tarifných harmonogramov a sadzieb
- **Synchronizácia času** pre presnosť časových značiek
- **Riadenie relé** (pripojenie/odpojenie záťaže)
- **Monitorovanie kvality elektrickej energie** (poklesy, prepätia, harmonické zložky)
- **Podpora skupinových operácií** naprieč viacerými meradlami
- **Kryptografická ochrana údajov** a integrita správ
**Podpora vo vývoji**