【教程】PLC利用函數(shù)塊連接MQTT服務(wù)器

MQTT低協(xié)議消耗、數(shù)據(jù)安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展很多年，網(wǎng)絡(luò)上有很多資料可以學(xué)習(xí)，并且有很多的服務(wù)器運(yùn)營商在不斷降低云開發(fā)難度，之前需要前端工程師開發(fā)的網(wǎng)頁，現(xiàn)在只要你對界面美觀沒有要求只是想實(shí)現(xiàn)功能，服務(wù)器運(yùn)營商都有對應(yīng)的可視化開發(fā)工具支持，比如下文使用的阿里云飛燕平臺的“人機(jī)交互”設(shè)計(jì)就可以快速設(shè)置手機(jī)控制界面。

同樣的騰訊有騰訊連連小程序可視化界面設(shè)計(jì)，OneNET有可視化Web Server界面設(shè)計(jì)，幾乎所有的服務(wù)器運(yùn)營商都在降低開發(fā)難度。最近幾年PLC廠家也在提供MQTT函數(shù)功能塊，只要設(shè)備支持TCP客戶端并且可以發(fā)送16進(jìn)制透明數(shù)據(jù)，就可以通過數(shù)據(jù)組合的方式實(shí)現(xiàn)MQTT服務(wù)器連接，并根據(jù)協(xié)議要求發(fā)送對應(yīng)的數(shù)據(jù)包就可以實(shí)現(xiàn)MQTT通訊，之前我就利用組態(tài)屏搭配串口服務(wù)器通過腳本編程實(shí)現(xiàn)TCP客戶端連接MQTT服務(wù)器，下面介紹一種直接通過PLC連接MQTT服務(wù)器的方法。下面是MQTT常用的報文列舉：CONNECT報文：10+字符總長度（遵循剩余字符算法）+00+04+4D 51 54 54+04+C2 +?；顣r間（120s:00 78）+客戶端長度（2字節(jié)）+客戶端ID+用戶名長度（2字節(jié)）+用戶名+密碼長度（2字節(jié)）+PASSWORDPUBLISH報文：30 +字符總長度（遵循剩余字符算法）+發(fā)布地址長度（2字節(jié)）+發(fā)布地址+用戶數(shù)據(jù)SUBSCRIBE報文：82 +字符總長度（遵循剩余字符算法）+00 00+訂閱地址長度（2字節(jié)）+訂閱地址+服務(wù)等級（00、01、02）

一

博圖開發(fā)環(huán)境搭建

從零開始編寫程序，需要熟悉西門子SLC編程語言，現(xiàn)學(xué)可能比較困難也不符合我寫這篇文章的初衷，利用這篇文章只需要原來熟悉博圖的梯型圖編程和功能塊調(diào)用，就可以利用下文使用函數(shù)塊連接MQTT服務(wù)器。西門子全球技術(shù)支持中心可以下載到一篇關(guān)于MQTT連接的實(shí)例，這里小編采用“國際版”下載MQTT實(shí)例講解，在“中文”技術(shù)支持中心也有一篇關(guān)于“MQTT連接”的實(shí)例（中文實(shí)例地址：SIMATIC CPU 的 MQTT 發(fā)布服務(wù)器），但我們有沒有使用過，有可能是同一實(shí)例，用什么實(shí)例本質(zhì)都是相同的（MQTT協(xié)議不變，最終與服務(wù)器通訊的數(shù)據(jù)不變），中間過程可能不同但變量描述與協(xié)議相同也相同，建議在開發(fā)中變量名盡量與協(xié)議相同，方便程序閱讀。小編使用的是“國際版”下載的實(shí)例（國際版實(shí)例下載地址：Use the SIMATIC controller as an MQTT client）。后面會通過PLC仿真軟件仿真真實(shí)的S7-1500設(shè)備，例程提供了兩個PLC的連接的實(shí)例，其實(shí)都是一樣的，把S7-1200刪除仿真下載程序時報錯；后面會連接阿里云，需要PLC接入外網(wǎng)，需要連接可以上網(wǎng)的路由器并配置正確的IP地址；
之面會使用域名連接，默認(rèn)的DNS可能無法解析，需要在“高級組態(tài)”的”DNS”下配置阿里云域名解析服務(wù)器（223.5.5.5），我這可以解析域名可以忽略配置DNS服務(wù)器；

二

西門子PLC仿真

手上沒有PLC也可以學(xué)習(xí)MQTT Client函數(shù)塊的使用，只需要使用“SIMATIC S7-PLCSIM Advanced V4.0”西門子PLC高級仿真器即可實(shí)現(xiàn)S7-1500PLC的仿真運(yùn)行。1、配置虛擬網(wǎng)卡，填寫PLC參數(shù)，如下圖所示：

2、切回博圖界面點(diǎn)擊“編譯”，忽略警告，在點(diǎn)擊下載，按照下圖配置：
3、再點(diǎn)擊“下載”，第一次使用會彈出幾個配置窗口，全部選“同意”或者“是”，經(jīng)過以上步驟后點(diǎn)擊“裝載”選擇同意，選擇啟動設(shè)備：至此完成博圖仿真調(diào)試的全部說明。

三

云平臺設(shè)備創(chuàng)建

準(zhǔn)備云平臺賬號，這里小編使用阿里云飛燕平臺進(jìn)行演示，你也可以O(shè)neNET、騰訊云、華為云、百度云等，方法基本類似，這個函數(shù)庫也是使用標(biāo)準(zhǔn)MQTT3.1.1的三要素Client ID、UserName、Password，因此阿里云的三要素與標(biāo)準(zhǔn)MQTT3.1.1三要素不同也需要轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換規(guī)則可以通過云平臺使用手冊查詢，不過阿里云在設(shè)備詳情下提供了標(biāo)準(zhǔn)MQTT3.1.1三要素的參數(shù)可以直接使用，使用其他平臺的應(yīng)當(dāng)根據(jù)對應(yīng)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。1、進(jìn)入飛燕物聯(lián)網(wǎng)平臺（https://living.aliyun.com），登錄自己的阿里云賬號，沒有開通該功能的點(diǎn)擊開通（需要實(shí)名認(rèn)證），開通的點(diǎn)擊進(jìn)入控制臺；2、沒有項(xiàng)目的點(diǎn)擊“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，輸入名稱點(diǎn)擊“確定”即可，點(diǎn)擊“項(xiàng)目”進(jìn)入“項(xiàng)目詳情”，點(diǎn)擊“創(chuàng)建新產(chǎn)品”，輸入產(chǎn)品名，配置“功能定義”可以隨便選一個后面根據(jù)需求在重新定義，聯(lián)網(wǎng)方式一定不要選擇“WIFI接入”，通訊格式使用“ICA標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式（Alink JSON）”；

3、進(jìn)入“產(chǎn)品詳情”，首先進(jìn)入的是“功能定義”，這里先講如何連接，直接跳過“功能定義”與“人機(jī)交互”，在“設(shè)備調(diào)試”，選擇開發(fā)的模組，目前沒有與阿里云合作的模組，直接選擇未知模組即可；4、點(diǎn)擊”新增設(shè)備”，創(chuàng)建PLC連接的認(rèn)證參數(shù)，進(jìn)入創(chuàng)建設(shè)備的詳情界面，查詢連接MQTT3.1.1所需要的地址、端口、Client ID、UserName、Password，這里我們不在飛燕平臺下查詢，需要在“物聯(lián)網(wǎng)平臺”的設(shè)備列表下設(shè)備詳情查詢，這樣就可不用自己去轉(zhuǎn)換三要素；

四

配置MqttDB塊

1、修改MqttDB塊中的參數(shù)，用于連接阿里云MQTT服務(wù)器，打開變量組“connparams”在展開變量“mqttBrokerAddress”，配置參數(shù)“qdnAddress”為“a1pc9X6nd09.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com.”，配置“post”為1883。【注意】輸入域名需要“.“結(jié)束輸入。2、填入對應(yīng)的三要素：
3、再次點(diǎn)擊編譯下載：

五

仿真連接MQTT服務(wù)器

1、點(diǎn)擊在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，需改“connect“為”true“，函數(shù)塊自動連接MQTT服務(wù)器；【注意】阿里云不支持20s的心跳請求，最少配置30s，這里使用120s。
2、登錄平臺查詢MQTT狀態(tài)：