伴隨著“工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”及“兩化融合”等戰(zhàn)略的推進(jìn)，信息技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)深度融合，物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)云邊端的數(shù)據(jù)傳遞便成為了關(guān)鍵。在眾多高效、實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信協(xié)議中，MQTT則是應(yīng)用最廣泛的一種。

　　什么是MQTT呢?

　　MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議)，該協(xié)議由IBM公司在1999年開發(fā)，主要為了在不可靠的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)可靠且輕量的消息傳輸，它被設(shè)計(jì)為極輕量級(jí)、基于發(fā)布/訂閱方式的消息傳輸協(xié)議，它是基于TCP/IP應(yīng)用層的通信協(xié)議，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于以極少的代碼和有限的帶寬，為遠(yuǎn)程設(shè)備提供實(shí)時(shí)可靠的消息服務(wù)。

　　MQTT如何工作的呢?

　　MQTT協(xié)議中有三種身份：發(fā)布者(Publisher)、Broker、訂閱者(Subscriber)。其中，消息的發(fā)布者和訂閱者都是客戶端，一個(gè)客戶端可以既是發(fā)布者又是訂閱者。不同的客戶端通過向Broker發(fā)布或訂閱相同主題的消息實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。Broker僅是消息的中轉(zhuǎn)站， 它把接收的發(fā)布者發(fā)布的內(nèi)容，發(fā)送給訂閱該主題的訂閱者，這么看來Broker就像是郵局，發(fā)布/訂閱的內(nèi)容就像郵件，主題可以看成地址，消息就像我們要傳遞的信件內(nèi)容。

　　通過發(fā)布/訂閱的方式，MQTT很容易實(shí)現(xiàn)雙向通信，很容易解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過云平臺(tái)進(jìn)行反向控制的痛點(diǎn)!

　　MQTT報(bào)文格式了解如何做到可靠且輕量?

　　MQTT的所有控制報(bào)文都包含固定報(bào)文頭(Fixed Header)，有些控制報(bào)文包含可變報(bào)文頭(Variable Header)和有效負(fù)荷(Payload)。

　　消息格式：

　　固定報(bào)文頭 | 可變報(bào)文頭 | 有效負(fù)荷

　　1、固定報(bào)文頭包含兩部分，第一部分是第一個(gè)字節(jié)，主要用來表示控制報(bào)文類型和Qos(消息質(zhì)量)等級(jí);第二部分從第二個(gè)字節(jié)開始表示剩余報(bào)文長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度是后面可變報(bào)文頭和有效負(fù)荷的總長(zhǎng)度。

　　2、可變報(bào)文頭主要包含協(xié)議名、協(xié)議版本、連接標(biāo)志、心跳間隔時(shí)間、連接返回碼、主題名等，這部分之所以稱為可變報(bào)文頭，是因?yàn)獒槍?duì)不同的控制報(bào)文類型，部分的長(zhǎng)度、內(nèi)容、含義都是不一樣的，主要是為了能輔助完成這14種控制報(bào)文類型。

　　3、有效負(fù)荷就是消息的主體，才是最終要傳遞的內(nèi)容，只有以下幾種消息類型，會(huì)帶有效負(fù)荷：CONNECT、PUBLISH、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE。

　　PLCnext融合MQTT

　　菲尼克斯PLCnext在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中不僅原生支持Proficloud，結(jié)合MQTT增加應(yīng)用的多樣性，以及對(duì)多平臺(tái)的兼容性，比如對(duì)Visu+、第三方SCADA、手機(jī)客戶端的通信等，方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、參數(shù)設(shè)定、故障檢測(cè)等功能。

　　大家都知道PLCnext最大的特點(diǎn)就是支持高級(jí)語言編程，因此我們?cè)趯?duì)MQTT的應(yīng)用上支持兩種配置方式：

　　1、在IEC61131標(biāo)準(zhǔn)中，可以直接調(diào)用MQTT功能塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)Broker的連接和終止、發(fā)布和訂閱等功能，結(jié)合ST編程可以快速實(shí)現(xiàn)有效載荷的解析。該功能塊可以在PLCnext store中下載后，直接安裝庫(kù)文件后免費(fèi)使用。

　　2、PLCnext支持多種高級(jí)語言編程，我們?cè)贕itHub發(fā)布了基于Paho MQTT C++ library開發(fā)的可以直接安裝在PLCnext上的ACF程序，PLCnext的控制程序通過GSD調(diào)用MQTT客戶端的數(shù)據(jù)。在GitHub上可以免費(fèi)下載該庫(kù)文件，部署完成后客戶可以直接使用MQTT客戶端功能進(jìn)行二次開發(fā)。

　　PLCnext MQTT應(yīng)用工程案例

　　國(guó)內(nèi)某石油鉆采設(shè)備廠商，需要通過云平臺(tái)對(duì)海上設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)定、反向控制等遠(yuǎn)程運(yùn)維功能，海上鉆采設(shè)備一般都采用無線連接公網(wǎng)，但周邊無線基站信號(hào)一般都不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境且期望小流量的應(yīng)用場(chǎng)景，使用MQTT完全可以解決。

　　最終，客戶選擇把MQTT Broker部署在云平臺(tái)，用菲尼克斯的PLCnext作為邊緣控制器，PLCnext對(duì)下監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，對(duì)上通過菲尼克斯4G路由建立網(wǎng)絡(luò)，通過PLCnext的MQTT客戶端功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)維。

　　PLCnext原生支持Proficloud，加上MQTT的加持，菲尼克斯可以提供完整的IIoT：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案!

（轉(zhuǎn)載）