河北蓝蜂信息科技有限公司

智能制造网初级5

收藏

MQTT网关连接阿里云平台应用

时间:2022-08-05      阅读:284

MQTT协议网关网口连接西门子SMART200PLC

前言:MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议的特点是轻量、简单、开放和易于实现的同时,西门子PLC广泛应于工业控制领域,是一款性能高、稳定性强的PLC设备。

此文档将介绍如何使用MQTT协议网关串口连接西门子200SMART PLC,将PLC的数据通过MQTT协议传输到阿里云MQTT数据平台用户可以在阿里云的MQTT台上实时接收到200SMART PLC的数据,实现PLC数据上云,远程监控数据的功能。

使用流程

流程如下,使用网关按照以下流程就可以实现将的PLC数据上传到阿里云的MQTT服务器,实现数据采集。


下文将按照此流程分步进行介绍说明。

准备工作

需要准备如下物品

1)    西门子200SMART PLC一台

2)    MQTT协议网关一台,天线和电源适配器(以下用LF220作为实例)。

3)    SIM卡一张,有流量,大卡(移动,联通或者电信卡)。

4)    联网电脑一台(WinXP/Win7/Win8/Win10操作系统)。

5) 登录阿里云的账号(本文以新开通的账号为例)。

6)    USBRS232线、网线、电工工具、导线若干。

LF220网关准备工作

网关相关技术参数与使用说明,可参考《LF220边缘计算网关使用手册V1.1》。

保证网关可以正常联网,可通过4G卡(移动/联通/电信流量卡,大卡)联网(需接上随网关附带的天线)或通过网线联网(需将路由器出来的网线接到网关的WAN口);

网关接12V24V直流电源,上电。(注意,电源正负极不要接反)。

PLC准备工作

PLC连接电源(注意电源是24VDC还是220VAC),PLC网口和LF220的LAN口用网线连接起来。

电脑的准备工作

电脑安装“蓝蜂MQTT网关配置工具压缩包”。

进入蓝蜂,点击【资源中心】→【技术手册】→【蓝蜂MQTT网关配置工具压缩包】,如图

 

※本客户端为免安装客户端,下载后请使用解压软件进行解压缩操作,打开解压缩后的文件夹,双击“蓝蜂MQTT网关配置工具.exe”文件,即可启动蓝蜂MQTT网关配置工具。

使用方式:启动蓝蜂MQTT网关配置工具,会开启命令行窗口并启动电脑内默认浏览器,在浏览器内进行配置操作,请勿关闭已打开的命令行窗口,或修改浏览器内地址,否则将无法正常使用配置工具。

推荐浏览器:Chrome浏览器,Edge浏览器,360浏览器。

不推荐浏览器:不推荐使用IE浏览器,火狐浏览器,世界之窗浏览器。

MQTT服务器准备工作

需要准备一台MQTT服务器,实体服务器、云服务器(阿里云、华为云等)均可。使用云服务器,需要配置网关的MQTT上报脚本,必须满足云服务器的格式。

本文以阿里云服务器介绍。

进入阿里云IoT平台,登录账号,然后点击右上角控制台。

进入控制台后,选择【产品与服务】【物联网平台】或直接搜索“物联网平台”。

注:第一次使用阿里云 IoT 平台物联网服务器需要先开通服务才能使用,跟随界面提示点击即可。

这样就可以进入阿里云的物联网平台“公众实例”平台是免费的。

阿里云IoT平台配置步骤

成功登陆阿里云IoT平台以后,需要进行配置,按照如下步骤操作。

创建产品

点击实例,可进入实例详情,点击【设备管理】→【产品】→【创建产品】,如图

【产品名称】:可自定义填写,会在“设备所属产品”中进行展示。

【所属品类】:本案例选择自定义品类,自定义功能。标准品类时,可选择与自己产品设备相近的模型,选择后系统可自动为您创建必选功能,也可根据需要添加可选功能和自定义功能。

【节点类型】:选择直连设备

【联网方式】:蜂窝(2G/3G/4G/5G)

【数据格式】:ICA标准数据格式(Alink JSON)

【校验类型】和【认证方式】保持默认即可。

添加设备

创建产品完成后,点击确认,可进行添加设备,点击“前往添加”

 

【DeviceName】建议填写蓝蜂网关sn编号,可方便后续对配置文件进行导入导出操作,也可以自定义名称。

【备注】可不写。

完成后击【确认】按钮,可在设备列表中看到添加的设备

点击【查看】按钮,可查看设备的连接参数以及其他详细信息。

【DeviceName】和【ProductKey】需要记录下来,在之后的配置过程中会用到。

     

 

配置阿里云IoT平台物模型

此步骤类似于在平台创建变量。只有添加了变量以后,平台才会将这些数据进行展示。

在阿里云IoT平台,点击【产品】,找到我们刚刚创建的产品,点击查看按钮,如图

进入产品中,点击【功能定义】→【编辑草稿】

进入编辑草稿页面,点击【添加自定义功能】,可根据自己需求进行变量创建。

这里我们添加属性,添加温度,湿度和开关三个变量,如图

注意:数据类型需要根据设备每个属性的实际情况进行选择,在后面使用蓝蜂MQTT网关配置工具配置时,需要与之进行匹配。

区别于EMCP物联网云平台,此处不需要填写变量的地址,数据是根据“标识符”来展示的。建议在创建变量后将创建的“变量名称”、“标识符”、“数据类型”记录下来,如下表。在之后的蓝蜂MQTT网关配置工具中会用到。

 

变量名称
标识符
数据类型
温度
Temperature
int32(32位整形)
湿度
Humidity
int32(32位整形)
开关
Switch
Bool(开关量)

 

添加完成后,列表中可看到我们添加的3个属性,点击左下角发布上线

注:

如果想要修改创建好的功能类型,点击编辑草稿即可。

如果想要创建新的模块(类似于变量的分组)点击编辑草稿→添加模块即可。

每个产品中可以有多个设备,共用所有的模块(变量)信息。举例:我有10台设备在同一个产品下,默认模块中设置了3个变量。在通讯正常时,10台设备都会采集这3个相同的变量进行展示。

获取连接阿里云IoT平台的参数

点击【设备】,找到刚刚创建的设备,点击后方的【查看】如图

非常重要。在后面使用蓝蜂MQTT网关配置工具配置网关登陆(4.3节处)需要按照此处信息填写这个界面刷新后会变化,建议在配置网关时打开,复制粘贴即可。

至此,按照如上步骤,对于阿里云平台的设置就完成了

 

 

总结:

关于变量:在阿里云平台中创建变量完成后,必须要知道设备的“DeviceName”、“ProductKey”、“变量名称”、“标识符”、“数据类型”。

关于MQTT连接参数:非常重要,此为网关登录阿里云IoT平台的参数。

 

MQTT网关登陆平台配置步骤

使用蓝蜂网关进行连接MQTT服务器时,必须使用电脑与网关232串口连接,只有RS232口可以配置网关。接线如下:

登录

打开“蓝蜂MQTT网关配置工具”,此处必须使用本地串口配置方式进行配置,如图:

使用232串口将网关的RS232口使用USB转232线接到电脑串口上,同时填写配置参数,包括选择通讯口,波特率,数据位,数据校验,停止位。默认参数为115200,8,无,1。

【通讯口】:选择正确的串口号,可在电脑的“设备管理器”中查看。本机为COM4

【读取网关串口参数】:如果对于串口参数并不了解,可点击“读取网关串口参数”按钮,客户端会主动搜索并填入已选中的串口的参数。前提是必须选择正确的通讯口。

【记住配置】:点击“记住配置”按钮后,会记住当前配置,避免每次进入时需要重新配置的问题,再次进入时可直接进行连接操作

点击“立即连接”按钮,稍等片刻即可进入网关配置工具进行配置。

网关概况

当连接成功后,即可进入网关配置页面,对网关进行相应的配置。

关于网关基本信息的具体介绍,见《蓝蜂MQTT网关配置工具使用说明V1.0》第4.1节。

关于日志设置,强烈建议在非调试阶段关闭全部日志配置,长时间开启日志会影响网关性能。

注意:LF220最多支持添加500个变量,16个驱动。

MQTT连接配置

MQTT配置页面可用于填写MQTT服务器参数,具体介绍内容见《蓝蜂MQTT网关配置工具使用说明V1.0》第4.2节。拿到网关需要进行MQTT连接配置,可用于配置连接的MQTT服务器的参数配置完成后,网关即可连接MQTT服务器,如图

此处所有的配置是从阿里云平台处获取的(见3.4节内容),复制时不要添加或删除任何字符,否则将无法连接阿里云MQTT平台。填写完成后点击保存按钮,需要重启网关,配置才会生效同时需要重新登录配置工具。

驱动管理

驱动管理用来配置网关与下位机的驱动管理,支持创建/编辑,删除驱动,设置通讯口配置信息等,如图。由于是第一次配置,此处为空,需要进行添加驱动的操作。

【通讯口配置】:点击通讯口配置下面有3个通讯端口项,【RS232】、【RS485】和【LAN】,分别对应网关上的3个数据通讯端口,3个通讯口可以同时和下位机进行通讯。可按照需要对相应通讯口进行配置。

我们需要使用网线与PLC进行通讯,所以需要配置网口参数如下图。本案例中,PLC的IP地址为192.168.1.55

同时,建议使用手动设置IP的方式。需要填写和PLC同一网段的地址,任意即可,这里填写192.168.1.10,子网掩码为255.255.255.0

【+新增】:点击此处创建驱动,可根据实际使用需求进行选择填写。

【驱动名称】:自定义。不限中英文,不限标点符号,包括空格,最大支持20个字。

【品牌】、【型号】:根据需要选择品牌型号,网关会根据您选择的品牌型号的专有协议跟设备进行通讯。本案例连接西门子200SMART PLC,所以【品牌】选择“西门子”,【型号】选择“S7-200 SMART”。

IP地址】:必填项,填写PLC的IP地址

【端口号】:西门子默认为102

完成后点击确定即可看到新创建的驱动。

变量管理

首先我们需要拿到PLC端的地址表, 此处的【寄存器类型】和【寄存器地址】需要和PLC的地址表一致。地址表见后方说明。

注意:此处的【变量标识(key)】需要和阿里云MQTT平台中填写的一致且区分大小写。见3.3节表格。

注:

1、网关会将创建的所有变量上传到阿里云IoT平台,由IoT平台根据标识符来判断数据是否采集、展示。

2、MQTT网关配置工具支持变量的复制/导入/导出功能,使用【复制】可以快速添加变量。

具体内容介绍见《蓝蜂MQTT网关配置工具使用说明V1.0》第4.5.2节和4.5.3节。

 

※变量名称说明

仪表、PLC:必填,选择刚才创建的西门子smart200即可。

变量表示(key):必填,自定义即可。注意不能有重复的名称。

【寄存器类型】:必填,填写对应西门子smart200PLC的寄存器类型。

寄存器地址:必填,与实际寄存器地址一致。具体可见下方地址表示例

数据类型:必填,根据实际需要选择即可。

【死区设置】:具体内容见后方“?”。

【读写方式】:可根据需求自行修改该寄存器的读写方式,默认为只读。

【采集公式】:可根据需求自行编写公式,需要使用英文字符。具体内容介绍见《蓝蜂MQTT网关配置工具使用说明V1.0》第4.5.4

地址表示例:

数据上报和写入配置

由于阿里云IoT平台是有自己独立的数据上报格式的,我们需要在“蓝蜂MQTT网关配置工具”中对这一部分进行编辑。

数据上报配置设置

配置步骤

打开阿里云平台,点击【产品】→【查看】,如图

进入产品后,点击【topic类列表】-【物模型通信topic】,即找到属性上报主题,如图

其中“ /sys/ gqbaihhDlTb /${deviceName}/thing/event/property/post”中的gqbaihhDlTbIoT平台自动生成的,需要改成自己设备的ProductKey为3.2节中标出需要记录的ProductKey

主题中的通配符${deviceName}需要替换成我们这个产品中创建的设备的DeviceName。我们的示例在阿里云IoT平台创建的设备的DeviceName为网关sn编号,而在蓝蜂配置工具中可使用通配符${sn}代替sn编号。

因此我们的上报主题为/sys/gqbaihhDlTb/${sn}/thing/event/property/post

我们将该主题写入数据上报配置中的上报主题中,如图

【上报方式】:可按需求选择定时上报或变化上报此文档以定时上报为例

 

 

【加工脚本】如下,复制粘贴即可,一般不需要进行修改

function reportToJson(signalArray, system){

   var json ={

       id: system.msgId,

       version:"1.0",

       sys:{ ack : 0},

       method: "thing.event.property.post",

       params:{}

   }

   var time = new Date().getTime();

   for(var i=0; i<signalArray.length; i++){

       var signal = signalArray[i];

       json.params[signal.key] = {

           time:time,

           value:Number(signal.value)

       }

   }

   return JSON.stringify(json);

}

点击确定按钮,配置完成,需要重启网关,配置才会生效,将网关接入设备后,采集到的数据就可上报到阿里云IoT平台了。

查看数据

当设备采集到数据并上报到阿里云IoT平台后,我们可以在阿里云IoT平台,点击设备,找到我们接入的设备

点击查看按钮,进入设备详情中,点击物模型数据,便可查看到我们采集到的数据,如图

点击查看数据按钮,可查看该属性的历史数据详情,如图

 

写变量配置

操作步骤

从阿里云IoT平台向设备写入数据,需要在蓝蜂MQTT网关配置工具中对写入进行配置

点击【数据传输配置】-【写变量配置】,我们可在写变量配置中设置请求和响应主题,在阿里云IoT平台打开对应设备的topic列表找到属性设置topic,如图

进入产品后,点击【topic类列表】-【物模型通信topic】,即找到属性设置主题,如图

其中/sys/ gqbaihhDlTb /${deviceName}/thing/service/property/set中的gqbaihhDlTbIoT平台自动生成的,需要改成自己设备的ProductKey。为3.2节中标出需要记录的ProductKey

主题中的通配符${deviceName}需要替换成我们这个产品中创建的设备的DeviceName。

我们的示例在阿里云IoT平台创建的设备的DeviceName为网关sn编号,而在蓝蜂配置工具中可使用通配符${sn}代替sn编号

因此我们的请求主题为:/sys/gqbaihhDlTb/${sn}/thing/service/property/set,

响应主题为:/sys/gqbaihhDlTb/${sn}/thing/service/property/set_reply

我们将请求主题和响应主题写入写变量配置中的请求和响应主题中,如图

 

 

 

 

 

 

※【请求解析脚本】如下,复制粘贴即可,一般不需要进行修改

function writeReqToJson(str){

   if(str!=""){

   var req = JSON.parse(str)

   var keys = Object.keys(req.params)

   var key = keys[0]

   var msgId = req.id

   var json = { key: key, value:req.params[key]+"",msgId:msgId}

   return JSON.stringify(json)

   }  

     return {}

}

 

 

 

※【响应加工脚本】如下,复制粘贴即可,一般不需要进行修改

function writeRespToJson(signal, system){

   var json = {

       "code": 200,

        "data": {},

        "id": system.msgId,

        "message": "success",

        "version": "1.0"

   }

   return JSON.stringify(json)

}

 

 

 

点击确定按钮,配置完成,需要重启网关,配置才会生效,将网关接入设备后,就可以从阿里云IoT平台直接控制设备进行写入数据了

向设备写入数据

打开阿里云IoT平台,点击【监控运维】【在线调试】,选择我们想要写入数据的设备,如图

找到想要写入数值的属性,我们此处对温度进行写入数值36,如图

设置成功后,在阿里云IoT平台数值查看处我们也可以看到我们写入成功的数据,如图

注意:

点击“获取”时,获取到的值是阿里云平台最后一次成功通讯的值即使获取成功,也不能说明网关和下位机通讯正常。

连接阿里云IoT平台时建议将网关的“透传设置”、“采集异常设置”、“状态上报设置”关闭。

 

 

注意事项

1、LF220网关暂时不支持web配置页,目前暂时不能设置交换机和路由器模式。

2、在打开蓝蜂MQTT网关配置工具之后,请勿关闭已打开的命令行窗口,或修改浏览器内地址,否则将无法正常使用配置工具。

3、配置成阿里云服务器以后,再次配置网关时只能使用RS232转USB本地配置,不能使用在线配置。

4配置LF220关参数时必须要和阿里云服务器中设置的一致。

5阿里云服务器(或其他服务器)有自己固定的格式,需要编写对应的脚本。阿里云服务器脚本按照文档中填写的即可,可以直接复制粘贴。

6、如果串口232是7位时,串口连接点击升级,升级成功客户端不会提示升级成功,但是网关实际会升级成功。

7、蓝蜂MQTT网关配置工具的网关编码格式为UTF-8。

8、兼容性:win7, win10, win11系统,不支持winxp及更低版本windows系统,不支持linux、MacOS、android和ios系统。

 

 

 

上一篇: 什么是MQTT网关?与传统DTU有哪些区别? 下一篇: 工业物联网将取代人工发展吗?
提示

请选择您要拨打的电话: