如何用工业树莓派和MQTT平台打通OT和IT？

一、应用设备

OT端设备：步进电机，MODBUS TCP远程I/O模块，PLC设备

边缘侧设备：宏集工业树莓派；

IT端设备：PC、安卓手机；

IT端软件：宏集HiveMQ MQTT通信平台

二、原理

宏集工业树莓派通过MODBUS协议分别采集步进电机、MODBUS TCP I/O模块、PLC设备数据，并在工业树莓派完成一些简单的数据处理。宏集HiveMQ将PC端配置为MQTT Broker；工业树莓派可通过MQTT协议将数据传输到PC端；在手机端，操作人员可通过自行编写的APP程序订阅PC端的数据主题。

三、实际测试

1.工业树莓派源码

1. import threading  
2. import time  
3. from doctest import OutputChecker  
4. from os import P_PID  
5. from time import sleep  
6. from threading import Thread  
7. from tkinter import W  
8. from myCtrlLib import *  
9. import sys  
10. import serial  
11. import paho.mqtt.client as mqtt  
12. import json  
13.   
14.   
15. def on_connect(client, userdata, flags, rc):  
16.     print(f"Connected with result code {rc}")  
17.    
18. client = mqtt.Client()  
19. client.on_connect = on_connect  
20. client.connect("192.168.1.168", 1883, 60)  
21.   
22. #读取PLC数据  
23. def read_plc_data():  
24.     on_motor()  
25.     i = 0  
26.     j = 0  
27.     while True:  
28.         Weight = readFromName('Weight')         #读取PLC重量值数据  
29.         Humidity = readFromName('Humidity')     #读取PLC湿度值数据  
30.         Temperature = readFromName('Temperature')       #读取PLC温度值数据  
31.           
32.         #读取光电开关状态，0表示两个光电开关没有被触发；1表示光电开关1被触发，2表示光电开关2被触发，3表示两个光电开关同时被触发  
33.         Switch = readFromName('Switch_1')  
34.         sleep(1)  
35.         Back_motor()  
36.         sleep(1)  
37.         Advance_motor()  
38.   
39.         #根据光电开关状态控制电机  
40.         if Switch == 1:  
41.             i = i+1  
42.   
43.         if Weight > 500:  
44.             j = 1  
45.         else:  
46.             j = 0  
47.   
48.         #构建JSON数据  
49.         data = {  
50.             'Stepping_motor_speed':300,     #电机转速  
51.             'Temperature':Temperature,      #温度值  
52.             'Humidity':Humidity,        #湿度值  
53.             'Obj_weighth':Weight,            #重量值  
54.         }  
55.   
56.         json_data = json.dumps(data)  
57.         client.publish('IndustrialProductionLin', payload=json_data, qos=0, retain=True)  
58.         print(i)  
59.   
60. #电机启动  
61. def on_motor():  
62.     writeToName('Motor',1)  
63.     pass  
64.   
65. #电机正转  
66. def Advance_motor():  
67.     writeToName('DIR',0)  
68.     pass  
69.   
70. #电机反转  
71. def Back_motor():  
72.     writeToName('DIR',1)  
73.     pass  
74.   
75. #电机停止  
76. def stop_motor():  
77.     writeToName('Motor',0)  
78.     pass  
79.   
80.   
81. # 创建并启动线程  
82. plc_thread = threading.Thread(target=read_plc_data)  
83.   
84. #启动线程  
85. plc_thread.start()  
86.   
87. # 主线程等待两个线程结束  
88. plc_thread.join()  

 2. 效果

 

四、为何选择宏集工业树莓派和宏集HiveMQ方案？

1. 宏集工业树莓派集成了较多的现场总线协议，配合对应的Python库，能通过一些简单配置就能够实现OT端数据的采集，例如该案例使用的MODBUS协议，通过PiCtory配置，就能够编写Python程序，快速实现OT端的数据对接；

2. 宏集工业树莓派目前最高配置达到了8GB RAM，性能上等同于一台PC，能够完成一些较为复杂的运算和轻量化机器学习模型。

3. 宏集HiveMQ平台是基于MQTT通信的物联网解决方案，支持快速配置MQTT Broker，支持高负载、高并发、高扩展性。在实际应用中，能够确保数据的快速稳定传输，保证不会出现任何一条数据丢失。除此之外的话，它还支持企业级扩展，例如对接Kafka以及企业级信息安全管理等功能。

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