【教程】PLC利用函数块连接MQTT服务器

MQTT低协议消耗、数据安全性高等优点，在物联网领域已经发展很多年，网络上有很多资料可以学习，并且有很多的服务器运营商在不断降低云开发难度，之前需要前端工程师开发的网页，现在只要你对界面美观没有要求只是想实现功能，服务器运营商都有对应的可视化开发工具支持，比如下文使用的阿里云飞燕平台的“人机交互”设计就可以快速设置手机控制界面。

 

同样的腾讯有腾讯连连小程序可视化界面设计，OneNET有可视化Web Server界面设计，几乎所有的服务器运营商都在降低开发难度。最近几年PLC厂家也在提供MQTT函数功能块，只要设备支持TCP客户端并且可以发送16进制透明数据，就可以通过数据组合的方式实现MQTT服务器连接，并根据协议要求发送对应的数据包就可以实现MQTT通讯，之前我就利用组态屏搭配串口服务器通过脚本编程实现TCP客户端连接MQTT服务器，下面介绍一种直接通过PLC连接MQTT服务器的方法。下面是MQTT常用的报文列举：CONNECT报文：10+字符总长度（遵循剩余字符算法）+00+04+4D 51 54 54+04+C2 +保活时间（120s:00 78）+客户端长度（2字节）+客户端ID+用户名长度（2字节）+用户名+密码长度（2字节）+PASSWORDPUBLISH报文：30 +字符总长度（遵循剩余字符算法）+发布地址长度（2字节）+发布地址+用户数据SUBSCRIBE报文：82 +字符总长度（遵循剩余字符算法）+00 00+订阅地址长度（2字节）+订阅地址+服务等级（00、01、02）

 

一

博图开发环境搭建

 

从零开始编写程序，需要熟悉西门子SLC编程语言，现学可能比较困难也不符合我写这篇文章的初衷，利用这篇文章只需要原来熟悉博图的梯型图编程和功能块调用，就可以利用下文使用函数块连接MQTT服务器。西门子全球技术支持中心可以下载到一篇关于MQTT连接的实例，这里小编采用“国际版”下载MQTT实例讲解，在“中文”技术支持中心也有一篇关于“MQTT连接”的实例（中文实例地址：SIMATIC CPU 的 MQTT 发布服务器），但我们有没有使用过，有可能是同一实例，用什么实例本质都是相同的（MQTT协议不变，最终与服务器通讯的数据不变），中间过程可能不同但变量描述与协议相同也相同，建议在开发中变量名尽量与协议相同，方便程序阅读。小编使用的是“国际版”下载的实例（国际版实例下载地址：Use the SIMATIC controller as an MQTT client）。后面会通过PLC仿真软件仿真真实的S7-1500设备，例程提供了两个PLC的连接的实例，其实都是一样的，把S7-1200删除仿真下载程序时报错；后面会连接阿里云，需要PLC接入外网，需要连接可以上网的路由器并配置正确的IP地址；
之面会使用域名连接，默认的DNS可能无法解析，需要在“高级组态”的”DNS”下配置阿里云域名解析服务器（223.5.5.5），我这可以解析域名可以忽略配置DNS服务器；

 

二

西门子PLC仿真

手上没有PLC也可以学习MQTT Client函数块的使用，只需要使用“SIMATIC S7-PLCSIM Advanced V4.0”西门子PLC高级仿真器即可实现S7-1500PLC的仿真运行。1、配置虚拟网卡，填写PLC参数，如下图所示：

 

2、切回博图界面点击“编译”，忽略警告，在点击下载，按照下图配置：
3、再点击“下载”，第一次使用会弹出几个配置窗口，全部选“同意”或者“是”，经过以上步骤后点击“装载”选择同意，选择启动设备：至此完成博图仿真调试的全部说明。
 

 

三

云平台设备创建

 

准备云平台账号，这里小编使用阿里云飞燕平台进行演示，你也可以OneNET、腾讯云、华为云、百度云等，方法基本类似，这个函数库也是使用标准MQTT3.1.1的三要素Client ID、UserName、Password，因此阿里云的三要素与标准MQTT3.1.1三要素不同也需要转换，转换规则可以通过云平台使用手册查询，不过阿里云在设备详情下提供了标准MQTT3.1.1三要素的参数可以直接使用，使用其他平台的应当根据对应方法进行转换。1、进入飞燕物联网平台（https://living.aliyun.com），登录自己的阿里云账号，没有开通该功能的点击开通（需要实名认证），开通的点击进入控制台；2、没有项目的点击“创建新项目”，输入名称点击“确定”即可，点击“项目”进入“项目详情”，点击“创建新产品”，输入产品名，配置“功能定义”可以随便选一个后面根据需求在重新定义，联网方式一定不要选择“WIFI接入”，通讯格式使用“ICA标准数据格式（Alink JSON）”；

 

3、进入“产品详情”，首先进入的是“功能定义”，这里先讲如何连接，直接跳过“功能定义”与“人机交互”，在“设备调试”，选择开发的模组，目前没有与阿里云合作的模组，直接选择未知模组即可；4、点击”新增设备”，创建PLC连接的认证参数，进入创建设备的详情界面，查询连接MQTT3.1.1所需要的地址、端口、Client ID、UserName、Password，这里我们不在飞燕平台下查询，需要在“物联网平台”的设备列表下设备详情查询，这样就可不用自己去转换三要素；

 

四

配置MqttDB块

 

1、修改MqttDB块中的参数，用于连接阿里云MQTT服务器，打开变量组“connparams”在展开变量“mqttBrokerAddress”，配置参数“qdnAddress”为“a1pc9X6nd09.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com.”，配置“post”为1883。【注意】输入域名需要“.“结束输入。2、填入对应的三要素：
3、再次点击编译下载：

 

五

仿真连接MQTT服务器

 

1、点击在线监控数据，需改“connect“为”true“，函数块自动连接MQTT服务器；【注意】阿里云不支持20s的心跳请求，最少配置30s，这里使用120s。
2、登录平台查询MQTT状态：