MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)網(wǎng)口連接西門子SMART200PLC操作說(shuō)明v1.0 

前言：MQTT是一個(gè)基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議的特點(diǎn)是輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)，西門子PLC廣泛應(yīng)于工業(yè)控制領(lǐng)域，是一款性能高、穩(wěn)定性強(qiáng)的PLC設(shè)備。

此文檔將介紹如何使用MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)串口連接西門子200SMART PLC，將PLC的數(shù)據(jù)通過(guò)MQTT協(xié)議傳輸?shù)桨⒗镌芃QTT數(shù)據(jù)平臺(tái)，用戶可以在亞馬遜云的MQTT臺(tái)上實(shí)時(shí)接收到200SMART PLC的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)將PLC數(shù)據(jù)上云，遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的功能。

一.       準(zhǔn)備工作

1.1       需要準(zhǔn)備如下物品

1） 西門子200SMART PLC一

2）MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)一臺(tái)，天線和電源適配器（以下用LF220作為實(shí)例）。

3）SIM卡一張，有流量，大卡(移動(dòng)，聯(lián)通或者電信卡)。

4）聯(lián)網(wǎng)電腦一臺(tái)（WinXP/Win7/Win8/Win10操作系統(tǒng)）。

5）能登錄亞馬遜云的賬號(hào)（本文以新開(kāi)通的賬號(hào)為例）。

6）網(wǎng)線、電工工具、導(dǎo)線若干。

1.2       網(wǎng)關(guān)準(zhǔn)備工作

網(wǎng)關(guān)相關(guān)技術(shù)參數(shù)與使用說(shuō)明，可參考《LF220邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)使用手冊(cè)》。

保證網(wǎng)關(guān)可以正常聯(lián)網(wǎng)，可通過(guò)4G卡（移動(dòng)/聯(lián)通/電信流量卡，大卡）聯(lián)網(wǎng)（需接上隨網(wǎng)關(guān)附帶的天線）或通過(guò)網(wǎng)線聯(lián)網(wǎng)（需將路由器出來(lái)的網(wǎng)線接到網(wǎng)關(guān)的WAN口）；

網(wǎng)關(guān)接12V或24V直流電源，上電。（注意，電源正負(fù)極不要接反）。

1.3       PLC準(zhǔn)備工作

PLC連接電源（注意電源是24VDC還是220VAC），將PLC網(wǎng)口和LF220的LAN口用網(wǎng)線連接起來(lái)。

1.4       平臺(tái)賬號(hào)準(zhǔn)備工作

在瀏覽器中輸入藍(lán)蜂智控MQTT網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)的，

在登錄頁(yè)面，點(diǎn)擊注冊(cè)賬號(hào)按鈕，進(jìn)行賬號(hào)注冊(cè)，為接下來(lái)的設(shè)備綁定做好準(zhǔn)備工作。

推薦瀏覽器：Chrome瀏覽器，Edge瀏覽器，360瀏覽器。

不推薦瀏覽器：不推薦使用IE瀏覽器，火狐瀏覽器，世界之窗瀏覽器。

二.       亞馬遜云服務(wù)器設(shè)置

2.1       登錄亞馬遜云

點(diǎn)擊下面可打開(kāi)亞馬遜云進(jìn)行登錄或注冊(cè)。

2.2       注冊(cè)賬號(hào)

如果沒(méi)有相關(guān)亞馬遜云賬號(hào)，點(diǎn)擊“創(chuàng)建AWS賬戶”按鈕創(chuàng)建亞馬遜賬號(hào)

輸入郵件地址和用戶名，進(jìn)行注冊(cè)賬號(hào)，并且按照亞馬遜云要求進(jìn)行認(rèn)證，即可。

2.3       使用IOT Core 服務(wù)

登錄亞馬遜云后，點(diǎn)擊左上角的服務(wù)按鈕，在彈出的下拉菜單中，選擇“物聯(lián)網(wǎng)”，在展開(kāi)的菜單中，繼續(xù)選擇“IoT Core”服務(wù)，進(jìn)入到IOTCore服務(wù)。

2.4       創(chuàng)建策略

點(diǎn)擊左側(cè)菜單，選擇 安全性 →策略菜單，進(jìn)入策略管理頁(yè)面

點(diǎn)擊創(chuàng)建策略，創(chuàng)建一個(gè)新的策略

在策略名稱中，填寫(xiě)一個(gè)新的策略名稱，可任意起名字。

選擇策略聲明，選擇“JSON”選項(xiàng)卡，在 內(nèi)容中，修改內(nèi)容如下：

{

  "Version": "2012-10-17",

  "Statement": [

    {

      "Effect": "Allow",

      "Action": "iot:*",

      "Resource": "*"

    }

  ]

}

點(diǎn)擊下方 “創(chuàng)建”按鈕，建立一個(gè)新的策略。

2.5       創(chuàng)建設(shè)備

點(diǎn)擊左側(cè)菜單，所有設(shè)備→物品，在打開(kāi)的物品管理頁(yè)面中，點(diǎn)擊“創(chuàng)建物品按鈕”。

選擇創(chuàng)建單個(gè)物品，點(diǎn)擊下一步：

在物品屬性頁(yè)面，按照如下進(jìn)行字段填寫(xiě)。

設(shè)備名稱：填寫(xiě)一個(gè)設(shè)備的名稱，不可以重復(fù)

其他配置：默認(rèn)選項(xiàng)即可

設(shè)備影子：選擇無(wú)影子

設(shè)置完成后，點(diǎn)擊下一步。

在配置設(shè)備證書(shū)頁(yè)面，選擇"自動(dòng)創(chuàng)建新證書(shū)"。

在附加策略到整數(shù)頁(yè)面中，選擇上一個(gè)步驟中創(chuàng)建的策略，點(diǎn)擊"創(chuàng)建物品按鈕"

2.6       下載證書(shū)

在彈出的對(duì)話框中，請(qǐng)將對(duì)應(yīng)的證書(shū)和秘鑰全部都下載下來(lái)，并妥善保存到電腦中（此步驟很重要），稍后用于在網(wǎng)關(guān)中進(jìn)行使用。

下載完成后，點(diǎn)擊“已完成”按鈕，表示該設(shè)備已創(chuàng)建完成。

2.7       獲取亞馬遜云服務(wù)器地址

點(diǎn)擊左側(cè)菜單，選擇 “設(shè)置”菜單，打開(kāi)設(shè)置頁(yè)面，在頁(yè)面中，選擇所屬節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)復(fù)制此地址，并妥善保存，稍后用于在網(wǎng)關(guān)中進(jìn)行使用。

三.       MQTT云平臺(tái)配置步驟

3.1       打開(kāi)藍(lán)蜂MQTT管理平臺(tái)網(wǎng)站并申請(qǐng)賬號(hào)

藍(lán)蜂MQTT管理平臺(tái)網(wǎng)站，使用請(qǐng)點(diǎn)擊【注冊(cè)賬號(hào)】，如已經(jīng)申請(qǐng)過(guò)賬號(hào)，可直接登錄，支持手機(jī)驗(yàn)證碼登錄和賬號(hào)密碼登錄兩種方式。

3.2       綁定網(wǎng)關(guān)

登錄賬號(hào)后，點(diǎn)擊右上角的綁定網(wǎng)關(guān)，輸入網(wǎng)關(guān)的基本信息（SN編號(hào)和網(wǎng)關(guān)驗(yàn)證碼貼于網(wǎng)關(guān)機(jī)身）即可將該設(shè)備綁定至自己賬號(hào)下。

點(diǎn)擊右上角，可添加設(shè)備，填寫(xiě)設(shè)備名稱、SN編號(hào)、驗(yàn)證碼，備注等字段，點(diǎn)擊確定按鈕，添加成功網(wǎng)關(guān)。

3.3       打開(kāi)配置界面

準(zhǔn)備工作：網(wǎng)關(guān)上電，插4G卡或者將能上網(wǎng)的網(wǎng)線插在網(wǎng)關(guān)WAN口上。

之后點(diǎn)擊后方的【遠(yuǎn)程配置】即可進(jìn)入配置頁(yè)面。

注意：1、網(wǎng)關(guān)狀態(tài)必須為“在線”才可進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。

2、如不能在線或不能連接網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)使用本地連接，具體方法見(jiàn)硬件產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。

3.4       MQTT連接配置

成功進(jìn)入遠(yuǎn)程配置頁(yè)面后，點(diǎn)擊左側(cè)菜單，選擇服務(wù)器配置，在打開(kāi)的頁(yè)面中，選擇“MQTT連接配置”選項(xiàng)卡，用于配置連接的MQTT服務(wù)器的參數(shù)。

具體配置內(nèi)容如下：

【客戶端ID:】可任意填寫(xiě)。

【用戶名】、【密碼】可不填，或者任意填寫(xiě)。

【ip/域名】：填寫(xiě)本文2.7節(jié)步驟中復(fù)制的地址。

【端口號(hào)】：填寫(xiě)8883。

【超時(shí)時(shí)間】、【心跳時(shí)間】，按照默認(rèn)值即可。

【SSL/TLS】，選擇雙向認(rèn)證

在證書(shū)上傳過(guò)程中，請(qǐng)選擇之前步驟中獲取的證書(shū)進(jìn)行上傳

1）根證書(shū)，上傳“AmzonRootCA1.pem” 文件
2）客戶端證書(shū)，請(qǐng)上傳后綴名為“certificate.pem.crt” 的文件

3）客戶端私鑰，請(qǐng)上傳后綴名為：“private.pem.key”的文件

點(diǎn)擊保存按鈕，重啟網(wǎng)關(guān)后，配置生效。

3.5       驅(qū)動(dòng)管理

驅(qū)動(dòng)管理用來(lái)配置網(wǎng)關(guān)與下位機(jī)的驅(qū)動(dòng)管理，支持創(chuàng)建/編輯，刪除驅(qū)動(dòng)，設(shè)置通訊口配置信息等，如圖。需要進(jìn)行添加驅(qū)動(dòng)的操作。點(diǎn)擊【通訊口設(shè)置】→【LAN口配置】。

【通訊口配置】：點(diǎn)擊通訊口配置下面有3個(gè)通訊端口項(xiàng)，【RS232】、【RS485】和【LAN】，分別對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)上的3個(gè)數(shù)據(jù)通訊端口，3個(gè)通訊口可以同時(shí)和下位機(jī)進(jìn)行通訊。可按照需要對(duì)相應(yīng)通訊口進(jìn)行配置。

我們需要使用網(wǎng)線與PLC進(jìn)行通訊，所以需要配置網(wǎng)口的參數(shù)。如下圖。本案例中，PLC的IP地址為192.168.1.55。同時(shí)，建議使用手動(dòng)設(shè)置IP的方式。需要填寫(xiě)和PLC同一網(wǎng)段的地址，任意即可，這里填寫(xiě)192.168.1.10，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。

【+新增】：點(diǎn)擊此處創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)，可根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行選擇填寫(xiě)。

【驅(qū)動(dòng)名稱】：自定義。不限中英文，不限標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，包括空格，最大支持20個(gè)字。

【品牌】、【型號(hào)】：根據(jù)需要選擇品牌型號(hào)，網(wǎng)關(guān)會(huì)根據(jù)您選擇的品牌型號(hào)的專有協(xié)議跟設(shè)備進(jìn)行通訊。本案例連接西門子200SMART PLC，所以【品牌】選擇“西門子”，【型號(hào)】選擇“S7-200 SMART”。

【IP地址】：必填項(xiàng)，填寫(xiě)PLC的IP地址。

【端口號(hào)】：西門子默認(rèn)為102。

完成后點(diǎn)擊確定即可看到新創(chuàng)建的驅(qū)動(dòng)。

3.6       變量管理

首先我們需要拿到PLC端的地址表， 此處的【寄存器類型】和【寄存器地址】需要和PLC的地址表一致。地址表見(jiàn)后方說(shuō)明。

點(diǎn)擊變量管理功能，根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行配置變量，用于網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和上報(bào)。

添加變量功能中，可以根據(jù)點(diǎn)位表，自行定義寄存器類型，數(shù)據(jù)類型，小數(shù)位數(shù)，讀寫(xiě)類型。

※變量名稱說(shuō)明：

【儀表、PLC】：必填，選擇剛才創(chuàng)建的西門子smart200即可。

【變量表示（key）】：必填，自定義即可。注意不能有重復(fù)的名稱。

【寄存器類型】：必填，填寫(xiě)對(duì)應(yīng)西門子smart200PLC的寄存器類型。

【寄存器地址】：必填，與實(shí)際寄存器地址一致。具體可見(jiàn)下方地址表示例。

【數(shù)據(jù)類型】：必填，根據(jù)實(shí)際需要選擇即可。

【死區(qū)設(shè)置】：具體內(nèi)容見(jiàn)后方“？”。

【讀寫(xiě)方式】：可根據(jù)需求自行修改該寄存器的讀寫(xiě)方式，默認(rèn)為只讀。

【采集公式】：可根據(jù)需求自行編寫(xiě)公式，需要使用英文字符。具體內(nèi)容介紹見(jiàn)《藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說(shuō)明》

地址表示例：

3.7       設(shè)置主題

在左側(cè)菜單中，點(diǎn)擊“主題列表”菜單，選擇【數(shù)據(jù)上報(bào)】

點(diǎn)擊右側(cè)【新增】按鈕，新增一個(gè)新主題：

可根據(jù)項(xiàng)目需求，對(duì)主題內(nèi)容進(jìn)行配置：

1. 上報(bào)主題(示例)：data/report

2. 上報(bào)方式：可根據(jù)實(shí)際需求填寫(xiě)。本例中選擇定時(shí)上報(bào)，時(shí)間間隔為60秒。

3. 加工腳本：選擇默認(rèn)，可按照提供的默認(rèn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)，也可以點(diǎn)擊【自定義腳本】根據(jù)自己的格式需求編寫(xiě)腳本。默認(rèn)數(shù)據(jù)格式如下圖：

{

      "code": "200",

      "data": {

            "msgId": "29",

            "sn": "200121011016",

            "time": 123456789777,

            "value": {

                  "temp": "20.5",

                  "pressure": "10.1",

                  "PH": "6.8"

            }

      }

}

四.       亞馬遜云平臺(tái)測(cè)試上報(bào)數(shù)據(jù)

打開(kāi)亞馬遜云平臺(tái)，點(diǎn)擊左側(cè)菜單“MQTT測(cè)試客戶端”，在打開(kāi)的頁(yè)面中，點(diǎn)擊訂閱主題選項(xiàng)卡，用于訂閱上一個(gè)步驟中，網(wǎng)關(guān)的發(fā)布主題。

訂閱主題中，輸入網(wǎng)關(guān)中設(shè)置的上報(bào)主題，舉例“data/report”

在訂閱主題的數(shù)據(jù)中，可以看到數(shù)據(jù)已經(jīng)成功上報(bào)至亞馬遜云

五.       其他功能

LF220支持PLC遠(yuǎn)程下載、斷網(wǎng)續(xù)傳、腳本功能，（透?jìng)鞴δ懿贿m用于阿里云服務(wù)器）功能介紹可查看《LF220邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)用戶手冊(cè)》，或點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)功能頁(yè)中的“？”跳轉(zhuǎn)幫助界面進(jìn)行查看。

六.       注意事項(xiàng)

1、LF220網(wǎng)關(guān)暫時(shí)不支持web配置頁(yè)，目前暫時(shí)不能設(shè)置交換機(jī)和路由器模式。

2、在打開(kāi)藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具之后，請(qǐng)勿關(guān)閉已打開(kāi)的命令行窗口，或修改瀏覽器內(nèi)地址，否則將無(wú)法正常使用配置工具。

3、如果串口232是7位時(shí)，串口連接點(diǎn)擊升級(jí)，升級(jí)成功客戶端不會(huì)提示升級(jí)成功，但是網(wǎng)關(guān)實(shí)際會(huì)升級(jí)成功。

7、藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具的網(wǎng)關(guān)編碼格式為UTF-8。

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