Implementação de um sstema Gateway MQTT-Modbus para abstração de redes industriais

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema gateway MQTT-Modbus projetado para a abstração de redes industriais. A solução proposta visa integrar redes industriais legadas, baseadas no protocolo Modbus RTU, ao ecossistema da Internet das Coisas (IoT - Internet of Things), utilizando o protocolo MQTT como meio de comunicação. O gateway desenvolvido possibilita que usuários, mesmo sem conhecimento aprofundado sobre o protocolo Modbus, realizem o controle, monitoramento e diagnóstico de dispositivos industriais. Para implementar essa integração, foi utilizado um microcontrolador ESP32, programado com o framework ESP-IDF, que atua como interface física entre os protocolos, realizando a comunicação serial com dispositivos Modbus RTU via RS485 e a publicação dos dados em tópicos MQTT via Wi-Fi. Um broker desenvolvido em JavaScript atua como interface entre MQTT e Modbus, gerenciando a interpretação de requisições, tráfego de mensagens e autenticação dos usuários e dispositivos, cujas credenciais são armazenadas em MongoDB, permitindo controle de acesso segmentado para diferentes organizações, usuários e dispositivos. A estrutura de tópicos MQTT foi projetada para garantir segurança e controle granular, permitindo que cada usuário acesse apenas os dispositivos autorizados. O diferencial desse sistema é a abstração do protocolo Modbus, facilitando o uso em soluções que operam diretamente na camada de aplicação, sem necessidade de conhecimento detalhado do protocolo. O usuário pode enviar requisições diretamente em formato JSON de alto nível, e o sistema se encarrega de traduzi-las para um conjunto de instruções Modbus que realizam a operação requisitada. Esse processo envolve um módulo de validação e conversão (parsing) de dados, além de um módulo proxy capaz de encaminhar mensagens para diferentes tópicos MQTT. Para manter a ordem e a estabilidade das respostas, o sistema implementa uma fila de||requisições, garantindo a sincronização das respostas. A funcionalidade do sistema foi testada em um ambiente que simula uma rede Modbus, onde foi comprovada sua confiabilidade na comunicação com dispositivos Modbus e distribuição dos dados via MQTT. Com isso, o gateway proposto demonstra-se uma ferramenta funcional e escalável, capaz de integrar redes industriais ao IoT de forma simplificada e segura, atendendo a demandas crescentes por interfaces de controle remoto e conectividade de dispositivos legados em ambientes industriais.