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来源：宏集科技 工业物联网 宏集方案 | 如何用工业树莓派和MQTT平台打通OT和IT？ 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/bBsBvJNL4riRy4a1B_FUXw 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ 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 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。 实际测试 1.工业树莓派源码 2. 实际效果 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。

1 前言 上世纪九十年代，传统OPC通信技术的诞生为不同生产商的工业设备通讯建立一整套开放的接口、属性和方法标准集，进而实现了不同协议设备和上位机之间的通讯。随着工业4.0的快速推进，越来越多的用户希望将设备数据上传到物联网平台实现数据的统筹管理，MQTT作为物联网协议，常常用于物联网平台数据的采集。因此，本文主要介绍如何通过虹科OPC Client for MQTT软件实现OPC DA Server和MQTT Broker之间的数据交互。 2 工具 1. 软件：OPC DA Server 、OPC Client for MQTT、HiveMQ MQTT Broker、MQTT.fx 2. 硬件：1台Windows 10 PC 3 MQTT通信简介 MQTT协议是一种基于发布/订阅（Pub/Sub）模式的“轻量级”通讯协议，作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，广泛应用于物联网行业。MQTT协议通信主要由三部分组成，分别为发布端（Publisher）、订阅端（Subscriber）和MQTT Broker。其中，发布端和订阅端通过主题（Topic）来进行数据传输。而且，发布端和订阅端并不是直接相连，而是通过MQTT Broker进行连接，整体的通信架构如下图所示。 当发布端给MQTT Broker发布某个主题的消息后，MQTT Broker会把消息转发给订阅该主题的订阅端，从而实现发布端和订阅端的数据交互。 4 操作步骤 本文使用虹科OPC Client for MQTT采集OPC DA Server数据并且作为MQTT发布端发布数据，使用虹科HiveMQ MQTT Broker作为MQTT Broker，使用MQTT.fx作为MQTT订阅端接收数据。 4.1 OPC DA Server数据添加 1. 打开虹科OPC Client for MQTT软件，点击菜单栏中“OPC Servers”添加OPC DA Server。 2. 选择本地OPC DA Server 注：除了本地OPC DA Server，也支持连接远程OPC DA Server（通信前请配置DCOM），可以在上图中“Remote Connection”配置远程OPC DA Server连接参数。 3. 添加OPC组 （1）右键点击刚添加的OPC DA Server，选择菜单中中“Add Group”添加OPC组。 （2）配置OPC组名称、更新速率、死区（百分比）以及时间偏差等参数。 （3）配置OPC组的读写模式 4. 添加OPC项 （1）右键点击刚添加的OPC组，选择菜单中的“Add Items”添加OPC项。 （2）选择对应的项，直接拖到右边空白处或者右键添加。 （3）至此，完成了OPC DA Server数据的添加 4.2 MQTT发布端发布数据 1.点击菜单栏中“MQTT Agents”添加MQTT发布端 2. 配置MQTT发布端参数 （1）设置发布端名称以及MQTT协议版本。 （2）配置MQTT Broker连接参数、发布主题以及QoS服务等参数。 （3）选择OPC组 （4）点击“Finish”完成MQTT发布端参数配置 （5）右键点击创建的发布端，点击“Start”启动服务。 注：服务启动后，MQTT发布端的颜色由红色变成绿色。 4.3 MQTT订阅端接收数据 1. 打开MQTT.fx软件，配置MQTT Broker连接参数 2. 连接MQTT Broker，配置订阅主题（对应MQTT发布端的发布主题） 3. 点击“Subscribe”接收OPC DA Server数据 4. 至此，完成了OPC DA Server数据的接收 5 总结 虹科OPC Client for MQTT软件操作简单易上手，可以快速帮助用户采集多个OPC DA Server数据，并通过MQTT协议上传到用户的物联网平台或者云平台，进而实现数据的统筹管理。

一、 应用背景 用户介绍 采埃孚股份有限公司(ZF Friedrichshafen AG)是一家全球 汽车 供应商，致力于 自动驾驶 系统的研发设计。凭借可以广泛使用于乘用车、商用车和工业领域的成熟系统，采埃孚为成熟的汽车制造商以及新兴的运输和移动服务提供商提供全面的解决方案。目前，该公司在全球拥有16万名员工，在41个国家设有分支机构。 作为采埃孚在自动驾驶和电动汽车领域 120 亿美元投资的一部分，采埃孚自动驾驶系统部门创建于2017年，它的任务是开发支持自动驾驶车辆运行、监控和维护的服务和应用程序。作为一个新业务部门，它的重点是互联互通，确保实现包括零事故和零排放在内的零愿景战略。 应用需求 1. 为应用建立一个云生态系统 2. 发展可扩展的云端服务 二、 应用情况 ZFs Connectivity Suite为移动即服务 (MaaS) 和交通即服务 (TaaS) 提供新业务模式。ProCV网关设备是该战略中的一个关键组件，它能够让每辆汽车使用MQTT与虹科HiveMQ通信。ProCV网关和虹科HiveMQ建立了一个安全可靠的通道，将车辆的遥测数据传输到云端，并将云端的远程命令传输到每辆汽车。虹科HiveMQ灵活的部署模式允许ZFs Connectivity Suite部署到公共云或客户数据中心的内部。 采埃孚得益于虹科HiveMQ和MQTT协议在IoT连接应用中提供的成熟性能优势： 1. 稳定的TCP连接 2. 协议的代码占用率小 3. 低延迟 4. 快速的双向通信 5. 发布/订阅模式 6. TLS安全通信 7. 可通过扩展系统定制 采埃孚物联网生态系统部署在Azure、AWS和ZF企业云上。Openshift 用于部署虹科HiveMQ 等服务。连接套件的组件通过各种传输渠道管理车辆的通信服务。虹科HiveMQ 是采埃孚的首选，适用于需要在车辆和云之间实现低延迟和近乎实时的双向通信等情况。基于虹科HiveMQ提供的MQTT通道被用于交换数据，例如实时定位信息、对车辆的远程命令以及车辆生成的警报。 采埃孚看重虹科HiveMQ拥有强大的开放扩展系统，该系统支持所需的自定义扩展编程、扩展客户端授权等。一个利用MQTT的TCP连接来跟踪车辆是否在任何特定时刻连接到Broker的定制扩展也正在进行中。通过这一扩展可以将这种类型的事件记录到数据库中，以便在后端系统中进行进一步分析，有利于达到对车队监控等各种目的。

一、 应用背景 用户介绍： Arkéa On Life是法国 Crédit Mutuel Arkéa 集团的一个新业务部门，致力于打造互联生活和保障家庭安全。Arkéa On Life 团队的目标是让每个人都能够享受科技带来的便利。为此，Arkéa On Life整合了Arkéa援助子公司(专门为个人提供远程援助)和Arkéa Sécurité(提供财产监控和远程工作者保护)。 2016 年，Arkéa On Life推出了一款独特的触摸屏平板电脑。这款联网平板电脑扩展了 Arkéa On Life 为用户提供的远程协助服务，它的设计侧重点在于简化操作，易于上手。结合Arkéa On Life智能手机应用程序，客户可以享受到一套全方位的科技服务: 1. 私人社交网络，可通过视频通话、照片和文字与亲人保持联系 2. 视频协助，与远程呼叫中心顾问互动 3. 连接医疗保健机构，全天候寻求医生的建议 Arkéa On Life 的平板电脑不仅仅能用于发送紧急警报，它还是一种社交工具，为人们与亲人之间的互动提供了更大的灵活性。 应用需求： 1. 用于管理远程设备的可扩展消息传递平台 2. 用于更新和监控的可靠双向通信 二、 应用情况 Arkéa On Life 通过虹科HiveMQ监控和更新设备群 Arkéa On Life 通过虹科HiveMQ 来监控和更新他们连接的平板电脑。每个平板电脑都有一个本地 MQTT 代理，用于协调众多微服务之间的通信。所有本地代理都通过自定义桥与虹科 HiveMQ 同步。这些平板电脑连接到虹科HiveMQ后， Arkéa On Life 团队可以持续监控每台设备并与之交互。通过虹科HiveMQ，Arkéa On Life 支持人员可以高效地对设备进行故障排除、更新和细节调整。 可靠、安全的通信是每个警报系统的核心 当 Arkéa On Life 开发平板电脑时，以下几个因素促使他们使用MQTT协议： 1. MQTT 协议专为物联网用例和连接设备而设计 2. 需要考虑带宽问题，他们希望尽可能高效地利用网络 3. MQTT的结构保证了可靠的双向消息传递 为了找到合适的MQTT 平台，Arkéa On Life 进行一系列基准测试。最后，虹科HiveMQ 作为最可靠的解决方案位居榜首。以下是虹科HiveMQ所具有的优势： 1. 可扩展消息量，具有极快吞吐量和最小延迟 2. 虹科HiveMQ 的弹性集群环境带来的高可用性 3. 开放灵活的插件系统 4. 100% 符合 MQTT 规范 Arkéa On Life 目前在 Amazon Web Services (AWS) 上运行虹科HiveMQ。他们为虹科HiveMQ 开发了自己的 MQTT 客户端授权插件，并使用 Kibana 基础架构实现数据可视化、应用程序监控和运营智能。虹科HiveMQ 仪表板实现了对虹科HiveMQ 的快速访问，还允许 Arkéa On Life管理员仔细检查每个客户端的信息并快速识别不正常的客户端行为。

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