前言:
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前面我们分享了:
[智能制造]未来,我们需要什么样的自动化工程师?
现在各大物联网平台层出不穷,看似离我们很遥远,其实只要我们敢于去研究,敢于去发现,万物互联,近在咫尺之间。
今天给大家介绍一下,作为一个普通的.NET开发人员,如何不借助第三方的物联网平台,搭建一个简单实用的物联网平台框架。
一
物联网框架
此物联网框架是在上位机框架的基础上,结合物联网通信协议MQTT实现。上位机本身就集成有采集、归档及日志等功能,只需要在这个基础上,连接MQTT服务器之后,并向指定的主题Topic中发布相关的数据,相关的WEB、APP只需要订阅相应的主题,即可获取到数据。
整体软件框架如下图示所示:
图表 1 整体软件框架实现
从上图可以看出,整体软件基于MQTT协议搭建,依据此软件框架搭建的MQTT物联网拓扑图如下图所示:
图表 2 MQTT物联网平台拓扑图
二
框架实现
为了测试方便,这里选择西门子S7-1200 PLC作为下位机,采用西门子S7进行通信,上位机先与PLC进行通信,同时连接MQTT服务器,并向指定主题发布数据。
(1)首先创建一个新的Windows窗体应用,从NuGet上下载xktComm.dll:
图表 3 xktComm下载
(2)开发UI界面开发,按照功能设计如下图所示:
图表 4 MQTT客户端UI界面
(3)UI界面设计完成之后,进行代码的编写,这里使用开源的mqtt库mqttnet,仍然通过NuGet下载安装一下,这里选择版本为2.8.2,选择不同的版本,使用上会有一些区别:
图表 5 MQTTnet下载
(4)先实现基本的MQTT连接服务器及断开连接:
(5)基于委托创建日志处理对象及方法体:
(6)确定并创建通信变量实体类及集合:
实际开发过程中,这里是基于CMSPro实现的,本案例用于测试,以读取以下四个变量为例(实际应用时变量数据及结构可能要比这复杂),如下图所示:
表格 1通信变量列表
序号
变量名称
变量地址
变量类型
1
出口压力
DB100.DBD0
Float
2
入口压力
DB100.DBD4
Float
3
出口温度
DB100.DBD8
Float
4
入口温度
DB100.DBD12
Float
按照这个结构,创建一个实体类,如下图所示:
(7)Nuget添加Newtonsoft.Json,引入JSON转换类,便于后续将对象转换成JSON格式字符串进行传输。
(8)基于xktComm.dll与西门子PLC之间建立连接:
(9)通过定时器定时向指定的主题发布实时数据:
(10)在云服务器端开启MQTT服务器:
图表 6 MQTT服务器开启
(11)运行MQTT客户端,连接服务器,并点击开始定时:
图表 7 运行MQTT客户端
(12)连接成功后,可以观察到MQTT服务器中收到了来自MQTT客户端发来的信息:
图表 8 MQTT服务器接收消息
三
框架应用
当数据已经上传到MQTT服务器后,那么如果需要获取这些数据,只需要开发一个MQTT,并订阅那个主题,这样,MQTT服务器就会自动将相关的信息推送到客户端软件中,可以先用MQTT.fx测试一下,MQTT.fx是一款基于Eclipse Paho,使用Java语言编写的MQTT客户端工具,支持通过Topic订阅和发布消息。打开MQTT.fx,输入正确的服务器地址、端口号、用户及密码,并订阅主题thinger后,就可以实时收到服务器发送过来的数据了,如下图所示:
图表 9 MQTT.fx应用
与此同时,我们也可以通过开发相关的WEB网页或者APP来获取数据,下面是一个简易APP的数据展示:
图表 10 TIA博途数据
图表 11 APP数据展示
四
整体总结
本文主要是基于MQTT协议实现了本地PLC控制器数据上传的过程。基于阿里云服务器,你可以在任意地方访问到本地PLC的实时数据,实现数据的远程上传。本文主要针对的是电气和工控人员,物联网必然是未来发展的趋势,建议所有的PLC工程师及电气工程师,都应该掌握一门编程语言,也许现在用不到,但未来总会用得到。
本文来源:dotNet工控上位机
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