工业物联网数据桥接教程:Modbus 桥接到 MQTT
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发布时间：2024-09-05 19:06
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时间：2024-09-08 08:15
Modbus是一种用于工业自动化设备之间的串行通信协议，由Modicon公司于1979年开发。它成为了通用通讯标准之一，广泛应用于工业自动化场景。Modbus采用主从模式，支持多种传输方式，包括RS-232/485和以太网版本（TCP/IP）。其主要功能包括监视和控制自动化设备，如传感器、电机和PLC等，实现设备间的数据交换和控制命令发送。
Modbus协议定义了四种类型的存储区，分别是线圈（Coils）、离散输入（Discrete Inputs）、输入寄存器（Input Registers）和保持寄存器（Holding Registers）。它们对应不同的读写操作。
功能码用于实现对存储区的读写操作。
在Modbus TCP中，报文结构由MBAP（报文头）和PDU（帧结构）组成。
为什么将Modbus桥接到MQTT
随着工业4.0的到来，制造业对智能化、自动化和数据化的需求日益增长。这使得Modbus协议面临着挑战。首先，安全性问题，Modbus协议的通信方式相对简单，容易受到黑客攻击和数据篡改。其次，实时性和带宽利用率方面，Modbus与现代工业通信标准相比略显不足，尤其是在大规模设备联网的情况下。此外，Modbus在多层次架构和云平台应用方面存在局限性，仅支持点对点通信，无法很好地支持分布式系统和云计算平台。相比之下，MQTT协议基于发布/订阅模式，构建于TCP/IP协议之上，具有轻量级、易于扩展等特点，广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、智慧城市、远程医疗、电力、石油与能源等领域。
Modbus桥接到MQTT的优势
MQTT协议提供了更优秀的实时性和带宽利用率，更适合分布式系统中的消息传递。通过将Modbus数据源与MQTT桥接，可以实现数据的高效传输和灵活应用，解决传统Modbus协议在安全性和扩展性上的不足。
架构
在Modbus数据源与MQTT桥接的架构中，Modbus数据将通过边缘端设备转换为MQTT消息并发送到MQTT Broker。MQTT Broker负责接收和转发消息。实现这一过程需要两部分：边缘端设备将Modbus协议转换为MQTT消息，以及负责处理MQTT消息的MQTT Broker。EMQ旗下的Neuron可以实现Modbus协议到MQTT的转换，而EMQX则作为MQTT Broker，能够处理海量连接。
Neuron作为一款现代工业物联网连接服务器，可以连接多种使用标准协议或设备专有协议的工业设备，实现物联网平台与设备的互联互通。EMQX作为全球最具扩展性的MQTT消息服务器，提供了高效可靠的大规模物联网设备连接能力，能够实时移动与处理消息和事件流数据，帮助企业快速构建关键业务的物联网平台与应用。
操作步骤
1. 使用Neuron采集Modbus设备数据，并将数据上传至MQTT Broker（EMQX）。
2. 运行Docker镜像和启动Docker容器，访问EMQX Dashboard管理控制台进行设备连接与监控管理。
3. 安装PeakHMI Slave Simulators软件，并确保Neuron与模拟器在同一局域网内运行。
4. 登录Neuron管理控制台，添加南向设备，设置参数，创建组和数据点位，数据监控中查看采集数据。
5. 创建北向应用，将采集到的设备数据上传至MQTT Broker（EMQX）。
6. 订阅南向点位组，并在MQTT客户端（如MQTTX）中查看上报的数据。
应用场景：石油生产数据采集
随着石油生产数字化的扩展，自动化设备数量增加，数据采集和管理变得复杂。通过边缘工业协议网关软件Neuron对接各类工业设备，统一采集DTU、RTU和各类PLC的数据。结合Neuron、EMQX、eKuiper等EMQ产品的整体解决方案，石油行业可以实现以下好处：
赋能工业网络化、数字化和智能化：统一的一站式工业物联网数据平台对于工业4.0背景下的企业至关重要。Neuron支持Modbus、OPC-UA、IEC61850、IEC104等完整工业协议，实现异构设备数据高效接入。轻量级边缘流处理引擎eKuiper在边缘端进行数据采集、过滤、补全、时间窗口计算等操作，为边缘AI推理服务提供高质量数据源。通过云端实时数据连接、移动、存储、处理和分析，为大数据分析和人工智能应用奠定基础，促进企业快速开发上层应用。
结语
Modbus协议提供设备间通信和数据交换，而MQTT协议则具备高效、灵活且安全的消息传输机制。通过将Modbus数据桥接到MQTT，可以实现设备数据的便捷传输和远程控制监控，有助于企业高效管理设备和生产过程，提高生产效率和质量。请遵循EMQ原创版权规定，转载时务必注明出处。
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时间：2024-09-08 08:14
Modbus是一种用于工业自动化设备之间的串行通信协议，由Modicon公司于1979年开发。它成为了通用通讯标准之一，广泛应用于工业自动化场景。Modbus采用主从模式，支持多种传输方式，包括RS-232/485和以太网版本（TCP/IP）。其主要功能包括监视和控制自动化设备，如传感器、电机和PLC等，实现设备间的数据交换和控制命令发送。
Modbus协议定义了四种类型的存储区，分别是线圈（Coils）、离散输入（Discrete Inputs）、输入寄存器（Input Registers）和保持寄存器（Holding Registers）。它们对应不同的读写操作。
功能码用于实现对存储区的读写操作。
在Modbus TCP中，报文结构由MBAP（报文头）和PDU（帧结构）组成。
为什么将Modbus桥接到MQTT
随着工业4.0的到来，制造业对智能化、自动化和数据化的需求日益增长。这使得Modbus协议面临着挑战。首先，安全性问题，Modbus协议的通信方式相对简单，容易受到黑客攻击和数据篡改。其次，实时性和带宽利用率方面，Modbus与现代工业通信标准相比略显不足，尤其是在大规模设备联网的情况下。此外，Modbus在多层次架构和云平台应用方面存在局限性，仅支持点对点通信，无法很好地支持分布式系统和云计算平台。相比之下，MQTT协议基于发布/订阅模式，构建于TCP/IP协议之上，具有轻量级、易于扩展等特点，广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、智慧城市、远程医疗、电力、石油与能源等领域。
Modbus桥接到MQTT的优势
MQTT协议提供了更优秀的实时性和带宽利用率，更适合分布式系统中的消息传递。通过将Modbus数据源与MQTT桥接，可以实现数据的高效传输和灵活应用，解决传统Modbus协议在安全性和扩展性上的不足。
架构
在Modbus数据源与MQTT桥接的架构中，Modbus数据将通过边缘端设备转换为MQTT消息并发送到MQTT Broker。MQTT Broker负责接收和转发消息。实现这一过程需要两部分：边缘端设备将Modbus协议转换为MQTT消息，以及负责处理MQTT消息的MQTT Broker。EMQ旗下的Neuron可以实现Modbus协议到MQTT的转换，而EMQX则作为MQTT Broker，能够处理海量连接。
Neuron作为一款现代工业物联网连接服务器，可以连接多种使用标准协议或设备专有协议的工业设备，实现物联网平台与设备的互联互通。EMQX作为全球最具扩展性的MQTT消息服务器，提供了高效可靠的大规模物联网设备连接能力，能够实时移动与处理消息和事件流数据，帮助企业快速构建关键业务的物联网平台与应用。
操作步骤
1. 使用Neuron采集Modbus设备数据，并将数据上传至MQTT Broker（EMQX）。
2. 运行Docker镜像和启动Docker容器，访问EMQX Dashboard管理控制台进行设备连接与监控管理。
3. 安装PeakHMI Slave Simulators软件，并确保Neuron与模拟器在同一局域网内运行。
4. 登录Neuron管理控制台，添加南向设备，设置参数，创建组和数据点位，数据监控中查看采集数据。
5. 创建北向应用，将采集到的设备数据上传至MQTT Broker（EMQX）。
6. 订阅南向点位组，并在MQTT客户端（如MQTTX）中查看上报的数据。
应用场景：石油生产数据采集
随着石油生产数字化的扩展，自动化设备数量增加，数据采集和管理变得复杂。通过边缘工业协议网关软件Neuron对接各类工业设备，统一采集DTU、RTU和各类PLC的数据。结合Neuron、EMQX、eKuiper等EMQ产品的整体解决方案，石油行业可以实现以下好处：
赋能工业网络化、数字化和智能化：统一的一站式工业物联网数据平台对于工业4.0背景下的企业至关重要。Neuron支持Modbus、OPC-UA、IEC61850、IEC104等完整工业协议，实现异构设备数据高效接入。轻量级边缘流处理引擎eKuiper在边缘端进行数据采集、过滤、补全、时间窗口计算等操作，为边缘AI推理服务提供高质量数据源。通过云端实时数据连接、移动、存储、处理和分析，为大数据分析和人工智能应用奠定基础，促进企业快速开发上层应用。
结语
Modbus协议提供设备间通信和数据交换，而MQTT协议则具备高效、灵活且安全的消息传输机制。通过将Modbus数据桥接到MQTT，可以实现设备数据的便捷传输和远程控制监控，有助于企业高效管理设备和生产过程，提高生产效率和质量。请遵循EMQ原创版权规定，转载时务必注明出处。
