MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)串口連接三菱FX3U操作說明V1.3

前言：MQTT是一個基于客戶端-服務器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議的特點是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，同時，三菱PLC廣泛應于工業(yè)控制領(lǐng)域，是一款性能高、穩(wěn)定性強的PLC設(shè)備。

此文檔將介紹如何使用MQTT協(xié)議網(wǎng)關(guān)串口連接三菱FX3U PLC，將PLC的數(shù)據(jù)通過MQTT協(xié)議傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，電腦使用MQTTX軟件可以實時接收到三菱FX3U PLC的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)將PLC數(shù)據(jù)上云，遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)的功能。

一.       使用流程

流程如下，使用網(wǎng)關(guān)按照以下流程就可以實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)上云的功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

二.       準備工作

2.1       需要準備如下物品

1)        三菱FX3UPLC一臺。

2)        EG網(wǎng)關(guān)一臺，天線和電源適配器（以下用LF220作為實例）。

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

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

6） 可以訪問MQTT平臺的軟件（MQTTX等，本文以MQTTX介紹）。

7)        USB轉(zhuǎn)RS232線、網(wǎng)線、電工工具、導線若干。

2.2       LF220網(wǎng)關(guān)準備工作

網(wǎng)關(guān)相關(guān)技術(shù)參數(shù)與使用說明，可參考《LF220邊緣計算網(wǎng)關(guān)用戶手冊》。

1、       保證網(wǎng)關(guān)可以正常聯(lián)網(wǎng)，可通過4G卡（移動/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）或通過網(wǎng)線聯(lián)網(wǎng)（需將路由器出來的網(wǎng)線接到網(wǎng)關(guān)的WAN口）；

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

2.3       PLC準備工作

PLC連接電源（注意電源是24VDC還是220VAC），將編程電纜插上PLC的COM口，另一端連LF220的RS232或PLC的485串口連接到LF220對應的接線端子上。本案例以RS232串口為例進行講解。以國產(chǎn)FX3UPLC為例，接線如下圖：

接線線序：使用2 個DB9公頭，將網(wǎng)關(guān)2引腳接PLC的3引腳，網(wǎng)關(guān)3引腳接PLC的2引腳，網(wǎng)關(guān)的5引腳接PLC的5引腳，交叉連接。

2.4       電腦準備工作

1、電腦安裝“藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具壓縮包”。

進入藍蜂，點擊【資源中心】→【技術(shù)手冊】→【藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具壓縮包】，如圖：

※本客戶端為免安裝客戶端，下載后請使用解壓軟件進行解壓縮操作，打開解壓縮后的文件夾，雙擊“藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具.exe”文件，即可啟動藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具。

使用方式：啟動藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具，會開啟命令行窗口并啟動電腦內(nèi)默認瀏覽器，在瀏覽器內(nèi)進行配置操作，請勿關(guān)閉已打開的命令行窗口，或修改瀏覽器內(nèi)地址，否則將無法正常使用配置工具。

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。

2、電腦安裝MQTTX軟件。

MQTTX軟件下載地址：，也可以自行搜索下載安裝。

注：其他MQTT客戶端均可使用，本文以MQTTX軟件為例進行介紹。

2.5       MQTT服務器

需要準備一臺MQTT服務器，實體服務器、云服務器（阿里云、華為云等）均可。

注意：

1、       如果網(wǎng)關(guān)是使用外網(wǎng)上網(wǎng)的方式進行上網(wǎng)，實體服務器端需要開放外網(wǎng)端口。

2、       如使用云服務器，需要配置網(wǎng)關(guān)的MQTT上報腳本，必須滿足云服務器的格式。

本文以內(nèi)網(wǎng)服務器介紹。

三.       MQTT網(wǎng)關(guān)登陸平臺配置步驟

3.1       登錄

MQTT網(wǎng)關(guān)支持本地串口配置和遠程無線配置兩種方式連接網(wǎng)關(guān)進行配置。

※本地串口配置方式

使用本地串口配置方式，如圖：

使用232串口進行本地配置，將網(wǎng)關(guān)的RS232口使用USB轉(zhuǎn)232線接到電腦上，填寫配置參數(shù)，包括選擇通訊口，波特率，數(shù)據(jù)位，數(shù)據(jù)校驗，停止位。默認參數(shù)為115200，8，無，1。

【讀取網(wǎng)關(guān)串口參數(shù)】：如果對于串口參數(shù)并不了解，可點擊“讀取網(wǎng)關(guān)串口參數(shù)”按鈕，客戶端會主動搜索并填入已選中的串口的參數(shù)。

【記住配置】：點擊“記住配置”按鈕后，會記住當前配置，避免每次進入時需要重新配置的問題，再次進入時可直接進行連接操作。

點擊“立即連接”按鈕，可進入網(wǎng)關(guān)配置工具進行配置。

※遠程無線配置方式

當?shù)谝淮文玫皆O(shè)備時，網(wǎng)關(guān)內(nèi)部默認服務器為藍蜂的MQTT服務器，使用“遠程無線配置”可直接通過藍蜂MQTT服務器對網(wǎng)關(guān)進行遠程配置，修改網(wǎng)關(guān)參數(shù)。

需填寫對應的參數(shù)：

【網(wǎng)關(guān)SN碼】：網(wǎng)關(guān)SN碼必須為要連接的目標網(wǎng)關(guān)。SN碼位于網(wǎng)關(guān)機身。

【客戶端id】：電腦登錄MQTT服務器的ID，隨機生成，也可以自行填寫，最多200個字符，不能與其他設(shè)備設(shè)置的客戶端id重復。

【用戶名】【密碼】： 藍蜂默認用戶名、密碼均為test

【IP/域名】：藍蜂MQTT服務器為110.249.137.42

【端口】： 藍蜂MQTT服務器端口號為1883

其余項目不需要修改，連接成功后即可進入網(wǎng)關(guān)配置界面對網(wǎng)關(guān)設(shè)置進行修改。

注意，遠程無線配置功能對于一般實體MQTT服務器來說可以直接使用，只需要填寫好對應MQTT服務器參數(shù)即可進行遠程無線配置。針對于阿里云、騰訊云等部分有限制的MQTT服務器來講，此功能不建議使用。

3.2       網(wǎng)關(guān)概況

當連接成功后，即可進入網(wǎng)關(guān)配置頁面，在此界面中可以查看到網(wǎng)關(guān)的基本信息、資源使用情況、服務器連接狀態(tài)等，同時也可以對網(wǎng)關(guān)進行相應的配置。

關(guān)于網(wǎng)關(guān)基本信息的具體介紹，見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明》第4.1節(jié)。

注意：LF220最多支持添加2000個變量。

3.3       MQTT連接配置

MQTT配置頁面可用于填寫MQTT服務器參數(shù)，以及設(shè)置是否開啟透傳、數(shù)據(jù)采集異常上報和網(wǎng)關(guān)狀態(tài)上報。具體介紹內(nèi)容見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明V1.0》第4.2節(jié)。

拿到網(wǎng)關(guān)需要進行MQTT連接配置，可用于配置連接的MQTT服務器的參數(shù)。配置完成后，網(wǎng)關(guān)即可連接MQTT服務器。如圖：

【客戶端id】：為網(wǎng)關(guān)登錄MQTT服務器的ID，默認為網(wǎng)關(guān)SN編號，可根據(jù)需求可自行修改，為網(wǎng)關(guān)登錄MQTT平臺的ID。不能與其他設(shè)備設(shè)置的客戶端id重復。

【用戶名】【密碼】：登錄MQTT服務器的用戶名和密碼。需要MQTT服務器端提供。

【IP/域名】：MQTT服務器的地址。需要MQTT服務器端提供。

【端口】：MQTT推送的服務器地址的端口號。需要MQTT服務器端提供。

【超時時間】：客戶端連接服務器連接開始到失敗的等待響應時間。

【心跳時間】：在沒有任何其他控制報文從客戶端發(fā)送給服務端的時間間隔。

【SSL/TLS】：可選擇關(guān)閉認證，單向認證或雙向認證。

※單向認證：指的是只有客戶端校驗服務器的合法性，需要上傳服務器的根證書；

※雙向認證：指的是相互校驗，服務器需要校驗每個客戶端，客戶端也需要校驗服務器，需上傳服務器根證書和客戶端的公鑰和私鑰文件。

注：除【客戶端id】【超時時間】【心跳時間】【SSL/TLS】之外，其余參數(shù)均為MQTT服務器端提供，和網(wǎng)關(guān)登錄MQTT平臺的配置相同。

3.4       驅(qū)動管理

驅(qū)動管理用來配置網(wǎng)關(guān)與下位機的驅(qū)動管理，支持創(chuàng)建/編輯，刪除驅(qū)動，設(shè)置通訊口配置信息等，如圖。由于是第一次配置，此處為空，需要進行添加驅(qū)動的操作。

【通訊口配置】：點擊通訊口配置下面有3個通訊端口項，【RS232】、【RS485】和【LAN】，分別對應網(wǎng)關(guān)上的3個數(shù)據(jù)通訊端口，3個通訊口可以同時和下位機進行通訊?？砂凑招枰獙ο鄳ㄓ嵖谶M行配置。

我們需要使用RS232與PLC進行通訊，所以需要配置RS232參數(shù)，三菱默認串口參數(shù)為9600、7、偶、1。

注意：由于使用的是RS232口與三菱PLC通訊，需要修改RS232的參數(shù)，此時保存參數(shù)后網(wǎng)關(guān)會重啟，電腦需要重新與網(wǎng)關(guān)進行連接。

【+新增】：點擊此處創(chuàng)建驅(qū)動，可根據(jù)實際使用需求進行選擇填寫。

【驅(qū)動名稱】：自定義。不限中英文，不限標點符號，包括空格，最大支持20個字。

【品牌】、【型號】：根據(jù)需要選擇品牌型號，網(wǎng)關(guān)會根據(jù)您選擇的品牌型號的專有協(xié)議跟設(shè)備進行通訊。本案例連接三菱FX3U PLC，所以【品牌】選擇“三菱”，【型號】選擇“FX3U”。

【設(shè)備地址】：必填項，和PLC中設(shè)置的地址一致。如果找不到從站，可以去PLC中程序中讀取。三菱沒有從站號，所以此處不需要修改，默認填寫1即可。

完成后點擊確定即可看到新創(chuàng)建的驅(qū)動。

3.5       變量管理

變量管理可用來配置網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)變量，支持新增、編輯、導入、導出、復制等功能。由于是第一次配置，此處為空，需要進行新增變量的操作。

支持變量的復制/導入/導出功能，使用【復制】可以快速添加變量。

如果變量較多，可以先點擊【導出】，在導出文件中進行修改，修改完成后再點擊【導入】即可。

具體內(nèi)容介紹見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明V1.0》第4.5.2節(jié)和4.5.3節(jié)。

※變量名稱說明：

【儀表、PLC】：必填，選擇剛才創(chuàng)建的三菱FX3U即可。

【變量表示（key）】：必填，自定義即可。注意不能有重復的名稱。

【寄存器類型】：必填，填寫對應三菱FX3U的寄存器類型。

【寄存器地址】：必填，地址填寫時不帶寄存區(qū)標志符，與實際寄存器地址一致。例如，X00寫0，Y10寫10，D200寫200。

【數(shù)據(jù)類型】：必填，根據(jù)實際需要選擇即可。

【死區(qū)設(shè)置】：具體內(nèi)容見后方的“？”獲取幫助。

【讀寫方式】：可根據(jù)需求自行修改該寄存器的讀寫方式，默認為只讀。

【采集公式】：可根據(jù)需求自行編寫公式，需要使用英文字符。具體內(nèi)容介紹見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明V1.0》第4.5.4節(jié)。

地址表示例：

至此，使用藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具配置完成。

點擊右上角的“退出配置”，再將網(wǎng)關(guān)和PLC用RS232線連接好后，用戶可使用MQTT客戶端訪問MQTT服務器讀取相關(guān)變量。

如果在調(diào)試過程中需要對網(wǎng)關(guān)進行配置，可以在網(wǎng)頁端選擇“遠程無線配置”。

四.       MQTT客戶端數(shù)據(jù)采集配置步驟

準備：在變量管理中，我們添加如下變量（可以根據(jù)需求自行添加）：

4.1       實時采集數(shù)據(jù)配置

步驟一：在藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具中點擊“數(shù)據(jù)傳輸配置”→“數(shù)據(jù)上報配置”，設(shè)置數(shù)據(jù)上報配置參數(shù)，如下圖。

此案例中選擇定時上報，上報主題為“wz”，自動上報時間設(shè)置為10S。用戶可以根據(jù)自己的需求自行選擇。網(wǎng)關(guān)會按照此處設(shè)置的主題和時間上報給MQTT平臺。

步驟二：打開電腦的MQTTX軟件（也可以使用其他軟件，本文以MQTTX軟件展示），登錄MQTT平臺。MQTTX軟件配置如下：

步驟三：添加訂閱消息。

步驟四：設(shè)置完成后即可點擊查看數(shù)據(jù)，如下圖。可以看到，數(shù)據(jù)是10秒自動上報的。

4.2       寫變量配置

步驟一：在藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具中點擊“數(shù)據(jù)傳輸配置”→“寫變量配置”，設(shè)置數(shù)據(jù)上報配置參數(shù)，如下圖。

此案例中選擇定時上報，請求主題為“wz寫”，相應主題為“write/resp/${sn}”。用戶可以根據(jù)自己的需求自行編輯。

同時，客戶可以根據(jù)自己的需求自定義腳本，此處我們選擇默認。默認代碼可點擊查看后方“？”。

步驟二：打開電腦的MQTTX軟件（也可以使用其他軟件，本文以MQTTX軟件展示），登錄MQTT平臺。MQTTX軟件配置如下：

步驟三：添加訂閱消息。

步驟四：在MQTTX軟件中修改“請求主題”，同時寫代碼（由于我們選擇的是默認，此處代碼按照默認進行編輯）：

請求默認格式示例為：

{

     "data": [

           {

                 "key": "temp1",

                 "value": "1"

           },

           {

                 "key": "temp2",

                 "value": "2"

           },

           {

                 "key": "temp3",

                 "value": "3"

           }

     ]

｝

步驟五：設(shè)置完成后即可點擊查看數(shù)據(jù)，如下圖。可以看到，此處發(fā)送寫和接收的格式與默認格式一致。

至此，PLC數(shù)據(jù)已經(jīng)成功上傳到MQTT服務器，用戶可以使用任意MQTT客戶端軟件或者其他工具讀取此PLC的數(shù)據(jù)。

4.3       狀態(tài)上報

開啟此狀態(tài)可在網(wǎng)關(guān)檢測到設(shè)備狀態(tài)變化時，設(shè)備會發(fā)送消息，下文以“設(shè)備插拔網(wǎng)線”為例進行步驟講解。

步驟一：在藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具中點擊MQTT配置-狀態(tài)上報配置，開啟狀態(tài)上報配置，設(shè)置狀態(tài)上報的主題，，設(shè)置完成后點擊保存。如圖

步驟二：在MQTTX中對該上報主題進行訂閱，當網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)方式、運行狀態(tài)發(fā)生變化時，可接收網(wǎng)關(guān)狀態(tài)變化的消息，如圖：

步驟三：訂閱完成后我們插拔網(wǎng)線進行測試：

4.4       系統(tǒng)變量

系統(tǒng)變量用來描述某種狀態(tài)或設(shè)備標識（如車牌號、設(shè)備ID、型號、物聯(lián)網(wǎng)卡號等），可自定義設(shè)置，網(wǎng)關(guān)上報數(shù)據(jù)過程中可將系統(tǒng)變量與設(shè)備變量數(shù)據(jù)共同上報。

步驟一：點擊【+新增】按鈕，會彈出新增系統(tǒng)變量彈窗。

步驟二：添加一個系統(tǒng)變量，如圖：

【key】：可自定義設(shè)置，必填項。不限中英文，不限標點符號，包括空格，最多支持20個字符。

【value】：key所對應的數(shù)據(jù)或說明，必填項，不限中英文，不限標點符號，包括空格，最多支持50個字符。

注意：

1.LF220支持最多添加10個系統(tǒng)變量，系統(tǒng)變量和變量中的key不能重復。

2.系統(tǒng)變量默認有記錄網(wǎng)關(guān)編號sn和消息ID msgId，這些不能修改。

步驟三：在MQTTX軟件中查看實時數(shù)據(jù)：

另外，如需要遠程讀取PLC數(shù)據(jù)，使用透傳功能，方法類似。具體操作方法，參考內(nèi)容見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明V1.0》第6節(jié)。

藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具訂閱和發(fā)布使用的是默認腳本，如需要修改，具體操作方法，參考內(nèi)容見《藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具使用說明V1.0》第7節(jié)。

五.       其他功能

LF220支持PLC遠程下載、斷網(wǎng)續(xù)傳、透傳、腳本功能。功能介紹可查看《LF220邊緣計算網(wǎng)關(guān)用戶手冊》，或點擊對應功能頁中的“？”跳轉(zhuǎn)幫助界面進行查看。

六.       注意事項

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

2、在打開藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具之后，請勿關(guān)閉已打開的命令行窗口，或修改瀏覽器內(nèi)地址，否則將無法正常使用配置工具。

3、在線配置MQTT平臺參數(shù)時，電腦和網(wǎng)關(guān)需要同時訪問到相同的MQTT平臺，否則無法在線配置。

4、同一臺電腦，MQTT方式登錄后，一次只能操作一個網(wǎng)關(guān)（如同時打開多個網(wǎng)頁，同時連接不同的網(wǎng)關(guān)，客戶端是不支持的）。

5、如果串口232是7位時，串口連接點擊升級，升級成功客戶端不會提示升級成功，但是網(wǎng)關(guān)實際會升級成功。

6、藍蜂MQTT網(wǎng)關(guān)配置工具的網(wǎng)關(guān)編碼格式為UTF-8。

7、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)。