寫在前面：

為了應對標準化和跨平臺的趨勢，更好的推廣OPC，OPC基金會在OPCDA成功應用的基礎上推出了一個新的OPC標準——OPC UA，OPCUA不再基於分散式元件物件模型（DCOM），而是以面向服務架構（SOA）為基礎，因此，在未來的若干年中，OPCUA將逐步取代OPCDA，成為新一代的OPC標準，助力工業4.0。

而提起MQTT，或許大家有些陌生。MQTT是一個基於客戶端-伺服器的訊息釋出/訂閱傳輸協議。具有輕量、簡單、開放和易於實現的特點，尤其在物聯網IOT領域應用非常廣泛。

物聯網一直都是一個很熱門的話題，而資料上雲，也是現在工業上很普遍的一個需求。至於如何實現，各個廠家都提供了各種不同的解決方案，無分好壞，最適合的就是最好的。

剛看完一篇名為《OPCUA+MQTT=物聯網擴充套件的熱門組合》的公眾號文章之後，文思泉湧，想著如何將OPCUA與MQTT聯合起來，構建一個物聯網通用框架，實現資料遠傳。

整體網路架構

很多時候，我們的需求是這樣的：現場有N臺不同的裝置或系統，每臺裝置或者系統的協議是各不相同的，希望可以用一種通用並且簡單的方法，將這些資料傳到雲端，實現遠端訪問。

這樣的需求，其實是物聯網最典型的應用之一，那麼採用OPCUA+MQTT或許是個不錯的選擇，整體的框架設計如下：

圖表 1 整體網路架構

 

為了實現整體功能，這裡的裝置層，採用Modbus Slave，基於Modbus TCP協議來做模擬測試，增加5個變數，分為為壓力1-壓力5，對應地址從40001-40010，資料型別為浮點型，執行Modbus Slave模擬結果如下：

圖表 2 ModbusTCP伺服器

 

服務層

至於服務層，主要是OPCUA伺服器的開發應用，這裡我們有兩個選擇，一種是採用第三方的OPC軟體，比如Kepware、Knight、Matrikon這些公司的產品，這種比較容易，做下相關配置即可，另外一種方式就是自己開發，相對來說難度要大一些。

這裡我使用自己開發的一款軟體——CMS配置一體化軟體，通過簡單配置，在10秒內，實現了ModbusTCP客戶端資料通訊，結果如下：

圖表 3 ModbusTCPClient通訊測試

 

然而，這部分，僅僅是實現了ModbusTCP客戶端的功能，如果要實現OPCUA伺服器的功能，需要啟用一下OPCUA伺服器，在伺服器節點下新增一臺OPCUA伺服器即可，新增完成後，儲存重新執行，結果如下：

圖表 4 開啟OPCUAServer

 

為了測試OPCUA伺服器是否開啟成功，需要進行測試，可以使用官方軟體UAExpert軟體來測試一下：

圖表 5 OPCUAClient通訊測試

 

資料層

（1）在實現資料層功能之前，需要建立一個MQTT伺服器，這裡基於.NET CORE編寫了一個MQTT伺服器的程式，並在阿里雲伺服器中部署執行（這裡要注意開放埠1883），執行效果如下：

圖表 6 MQTT伺服器

 

（2）MQTT伺服器建立完成之後，重新開啟一個CMS配置軟體來進行OPCUAClient的功能測試，上一節中的UAExpert是官方的OPCUA客戶端軟體，僅用於測試使用，這裡的使用的CMS配置軟體的OPCUAClient是自己開發的客戶端程式，經過配置之後，執行結果如下：

圖表 7 OPCUAClient

 

（3）在CMS配置人家的伺服器節點中，右擊新增一個MQTTClient，根據MQTT伺服器配置相關IP、使用者、密碼、主題及更新時間等資訊，具體如下：

圖表 8 MQTT客戶端配置

 

（4）配置完成後點選啟動按鈕，整體執行之後，可以看到MQTT連線成功，並按照設定的週期將最新的資料釋出到指定的主題中，效果如下：

圖表 9 啟動MQTT客戶端

 

（5）開啟MQTT伺服器，也可以看到不斷地有資料釋出過來，這裡為了便於觀察結果，將壓力1的資料模擬成每秒加1，MQTT伺服器資料接收如下：

圖表 10 MQTT伺服器資料接收

 

應用層

通過以上的相關部署，即可實現整個OPCUA+MQTT的實現，實際應用時，只需要開啟一個MQTT客戶端，連線指定的MQTT伺服器，並訂閱相應的主題，即可獲取到裝置層的實時資料，這裡使用一個常用的MQTT客戶端軟體，即MQTT.fx：

圖表 11 MQTT.fx通訊測試

寫在最後：

本文旨在結合當下主流的OPCUA統一架構和MQTT通訊協議，實現一種資料上雲的途徑，對於自動化行業的工程師來說，可以拓展大家的思路。未來更多是IT和OT相結合的一種趨勢，因此，作為每個工控技術人員，都要時刻保持危機感，不斷學習，不斷進步，這樣才能更好地面對未來工業的快速發展。

 

 

 

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