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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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