一种基于OPC和MQTT的工业物联网网关的制作方法

本发明涉及工业物联网网关领域，尤其是涉及一种基于opc和mqtt的工业物联网网关。

背景技术：

mqtt(messagequeuingtelemetrytransport，消息队列遥测传输协议)，是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于tcp/ip协议上，由ibm在1999年发布。mqtt最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

opc(objectlinkingandembedding(ole)forprocesscontrol)是一个标准，是微软公司的对象连接和嵌入技术在过程控制方面的应用。opc规范从ole/com/dcom的技术基础上发展而来，并以c/s模式为面向对象的工业自动化软件的开发建立了统一标准，该标准中定义了在基于pc的客户机之间进行自动化数据实时交换的方法。采用opc标准后，驱动程序不再由软件开发商开发，而是由硬件开发商根据硬件的特征，将各个硬件设备驱动程序和通讯程序封装成可独立运行或嵌入式运行的数据服务器。

中国发明专利cn109150703b说明书公开了一种工业物联网智能云网关及其通信方法该网关包括数据采集模块，具体用于获取异构网络中的网络设备采集的工业数据；协议解析与转换模块，具体用于对所述工业数据进行协议解析，并将具备不同通信协议的所述工业数据转换为opcua标准数据；并进一步将得到的所述opcua标准数据转换为mqtt协议数据；云端传输模块，具体用于将所述mqtt协议数据发送给云平台。该网关无法实现将opc标准数据进行分类，且无法将不同类别的opc标准数据以不同的方式通过mqtt服务器传送至终端。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于opc和mqtt的工业物联网网关。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于opc和mqtt的工业物联网网关，包括控制器，所述控制器分别双向连接opc服务器和mqtt服务器，所述控制器实现opc数据至mqtt数据的转换，所述控制器将opc数据进行分类，不同类别的opc数据以不同的方式通过mqtt服务器传送至与mqtt服务器双向连接的终端。

所述的opc服务器与工厂设备双向连接，所述mqtt服务器与终端双向连接。

所述的工厂设备为支持opc的传感器和执行器。

所述的终端为app，所述app显示控制器内数据点状态，并接收用户修改控制器内数据点的mqtt指令传递给mqtt服务器，所述控制器接收mqtt服务器传递的mqtt指令并修改控制器内数据点，通过opc服务器控制工厂设备。

所述的app与控制器订阅相同的mqtttopic。

所述不同类别的opc数据包括报警数据、实时数据和趋势数据。

所述的报警数据高于或低于设定阈值时，控制器将报警数据通过mqtt服务器传送至终端；所述终端发起实时数据的询问，控制器接收到询问信息后将实时数据通过mqtt服务器传送至终端；所述的控制器将趋势数据定时通过mqtt服务器传送至终端。

所述的控制器通过rj45接头分别连接opc服务器和mqtt服务器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)控制器将opc数据进行分类，不同类别的opc数据以不同的方式通过mqtt服务器传送至终端，可结合不同的opc数据使用场景，以达到降低带宽占用，关键信息确保到达、不会丢失等目的。

(2)终端为app，可方便用户阅读工厂设备数据信息，并接收用户修改控制器内数据点的mqtt指令，进而实现对工厂设备的控制，方便易行。

(3)mqtt低开销、低带宽占用，可较好地进行即时通讯。

(4)采用rj45接口，使用双绞线接入，实现方便、快捷、简单、可靠的连接。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实施例提供一种基于opc和mqtt的工业物联网网关，网关包括控制器，控制器通过网线(rj45接口)分别双向连接opc服务器和mqtt服务器，opc服务器与工厂设备双向连接，工厂设备为支持opc的传感器和执行器，opc服务器获得各工厂设备的opc数据并传输给控制器，控制器将获取到的opc数据通过mqtt服务器传输到与mqtt服务器双向连接的终端，终端可为app；用户亦可以通过在app端控制工厂设备的状态；本实施例控制器采用stm32f103芯片。

本实施例的特点是控制器通过opc服务器采集到工厂设备的opc数据后按报警数据、实时数据和趋势数据等进行分类。不同的数据按照各自的分类，以不同的逻辑以及发送频率通过mqtt服务器转发到app进行显示，控制器与app订阅同一个mqtttopic，实时数据由app端发起询问，控制器接收到询问后将即时数据通过mqtt服务器传送至app；控制器将一定时期内的趋势数据打包，经过一段时间后定时将趋势数据包通过mqtt服务器传送至app；数据高于或低于设定阈值时，控制器将预设的报警信息通过mqtt服务器传送至app。

当控制器收到opc服务器对app端通过mqtt发起的实时数据动作的回复，控制器将收到的opc数据存放在本地，并将内部点表状态更新，同时将数据内容以至多一次的消息发布给app端；当控制器收到opc服务器发出的报警数据高于或低于设定阈值时，控制器会将报警数据以至少一次的消息发布推送到app端，提醒用户及时处理设备异常；当app端查询历史数据时，控制器会将一定时期内的趋势数据打包，以至少一次的消息发布回复app端的mqtt请求。

app接受控制器通过mqtt服务器传输的数据，并分类显示在界面上。用户可以通过app查看控制器内数据点状态，并可以使用app通过mqtt服务器修改控制器内数据点，通过opc服务器控制工厂的执行器。

控制器内数据点主要分为两种，一种为input点，另一种为output点。input点不可控，能用于存放从opc服务器采集的数据，可以通过设置报警阈值判断工厂设备是否处于异常状态。output点与工厂的执行器的控制点关联，可以参照执行器的说明书，通过改变控制器内output数据点状态，控制工厂内执行器开关机等状态。

本实施例可用于工厂opc服务器内数据到app界面的转发、显示与控制。

本实施例具有以下优点：

控制器将opc数据进行分类，不同类别的opc数据以不同的方式通过mqtt服务器传送至终端，可结合不同的opc数据使用场景，以达到降低带宽占用，关键信息确保到达、不会丢失等目的。

终端为app，可方便用户阅读工厂设备数据信息，并接收用户修改控制器内数据点的mqtt指令，进而实现对工厂设备的控制，方便易行。

mqtt低开销、低带宽占用，可较好地进行即时通讯。

采用rj45接口，使用双绞线接入，实现方便、快捷、简单、可靠的连接。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。