• 工业现场设备联网一般有以下几种方式： • 设备本身具有联网能力，支持工业通信协议 • 通过工业网关，进行设备数据采集，并通过工业协议对外输出 • 附加传感器，温度、湿度、振动

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图：工业网关
设备联网的技术协议以TCP协议为基础
• 常见的工业的协议有：
• OPC UA • Modbus TCP /RTU • PROFINET • MQTT • RS232/RS485
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常见MQTT SERVER
• Apache Apollo • Mosquitto • Apache ActiveMQ • RabbitMQ • EMQTT

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性能测试
• 并发测试：192.168.6.156 上用 emqttd_benchmark 测试 192.168.6.157 上的各MQTT SERVER 并发量
派发给订阅者。即，它从发布者接收消息，然后把消息转发给订阅者。 • 转发消息时，MQTT代理使用话题(topic)来过滤客户端。话题就像一个虚拟通
道，把发布者与它的订阅者连接起来。话题由MQTT代理管理。通过这个虚拟 通道，发布者与订阅者解耦，客户端（发布者或订阅者）不必相互知道。


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MQTT 消息模式
• MQTT实现了发布者-订阅者模式。 • 发布者-订阅者模式将发布消息的客户端（发布者）与接收消息的客户端（订
阅者）解耦开来。 • MQTT是个异步协议，它不会在等待消息时阻塞客户端。 • MQTT协议也不要求订阅者和发布者是相互连接的。 • MQTT其中的关键组件是MQTT代理(broker)。MQTT代理的主要任务是将消息

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Modbus
• Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成 为工业领域通信协议的业界标准（De facto），并且现在是工业电子设备之间常用 的连接方式。 Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：
• 消息发送测试：本地电脑 用php程序 使用一个客户端连接情况下 发送10万消息 到 192.168.6.157上的各MQTT SERVER。
emqtt，并发最高，但cpu占用较高，稳定性高。消息发送较慢。
moqtuitto ,发送消息快，稳定性高，cpu占用很少，并发比较高。
其它2个稳定性不太高。

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发送控制信息
• ctl主题的内容格式：
• 第一条轨道和第三条轨道的返修是右转，ctl发送 0;0,0,0x110005,0; • 第二条轨道的返修是左转，ctl发送 0;0,0,0x100005,0;
• 第一条和第三条正常前进，ctl发送 0;0,0,0x100005,0; • 第二条正常前进，ctl发送 0;0,0,0x110005,0;
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设计模式-发布订阅模式（观察者模式）

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委托与事件
• 分分钟用上C#中的委托和事件 • C# 中的委托和事件

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为什么使用MQTT 协议？
• MQTT中文翻译过来就是遥测传输协议：其主要提供订阅/发布模式，更为简 约、轻量，易于使用，针对受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳 定），属于物联网（Internet of Thing）的一个传输协议。设计思想是开放、 简单、轻量、易于实现。这些特点使它适用于受限环境。但不仅限于此：
• 特别适合于网络代价昂贵，带宽低、不可靠的环境。 • 能在处理器和内存资源有限的嵌入式设备中运行。
• 使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，从而解除应用程序耦合。 • 使用 TCP/IP 提供网络连接。 • 提供Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制。
• 获取小车的状态信息，订阅主题：agv/小车号/msg ，比如订阅主题 agv/160/msg 就是订阅160号小车的状态信息。
• 控制小车的运行，发布主题：agv/160/ctl，比如发布主题agv/160/ctl 就是控制 160号小车的运行。
状态监控
• msg主题的内容格式：<消息ID>;<地址,值>;<地址,值>; • 例如：接收到主题为agv/160/msg、内容为0000063a;1,0;11,2;12,0;13,2005;14,97;15,150; 的
常见工业物联网通信技术 及典型应用
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通信协议是工业物联网技术的桥梁
工业网互联网应用的技术方向:“物联网”+“互联网”技术
通信协议是工业物联网技术的桥梁
• 工业物联网/工业物联网首先要解决的就是设备联网问题。 • 非标设备、不同品牌设备间存在协议壁垒 • 大量老旧设备没有联网能力
基于数据节点的订阅和推送机制。在软件系统中使用OPCUA进行数据 采集的大部分场景是监听数据节点的变化。

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MQTT协议介绍
• MQTT (Message Queue Telemetry Transport)，翻译成中文就是:遥测传输协议， 其主要提供了订阅/发布两种消息模式，更为简约、轻量，易于使用，特别适合于 受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定）的消息分发，属于物联网 （Internet of Thing）的一个标准传输协议。

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OPCUA协议

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OPCUA协议
OPCUA即OPC统一架构，是OPC协议的最新版本。OPC(OLE for Process Control, 用于过程控制的OLE)是一个工业标准。广泛应用于 多种自动化设备。如今在工业4.0领域，OPCUA是一个热门技术。
消息，
• 0000063a：发布的消息ID • 地址1：控制寄存器，预计不会使用 • 地址11：AGV当前运行状态信息，具体的各种状态参考图片 AGV当前状态信息.jpg • 地址12：AGV上层电机状态，目前诺力AGV没有上层电机所以无用 • 地址13：当前AGV的位置RFID（就是小车停在哪个工位上） • 地址14：AGV当前电量百分比 • 地址15：当前AGV速度（mm/s）

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MQTT的服务质量
• 对消息中间件，估计大家不得不关心的就是消息的可靠性，也就是消息的发布 服务质量，可喜的是，MQTT支持三种消息发布服务质量(QoS)：
• 至多一次”(QoS==0)，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢 失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所 谓，因为不久后还会有第二次发送。
• 至少一次”(QoS==1)，确保消息到达，但消息重复可能会发生。 • 只有一次”(QoS==2)，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计
费系统中，消息重复或丢失会导的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。

•
如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
•
这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任
• 意图(Intent)
•
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。——《设
计模式》GoF

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MQTT应用案例
MQTT控制AGV小车运行与小车状态监控

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编码建议
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EMQTT与MQTT功能演示

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设备在线监测系统中的MQTT集成
设备在线监测系统中的MQTT集成

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设计模式-单例模式
• 动机(Motivation)
•
在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一
个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
• 公开发表并且无版权要求 • 易于部署和维护 • 对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制
• Modbus允许多个 (大约240个) 设备连接在同一个网络上进行通信，举个例子，一 个由测量温度和湿度的装置，并且将结果发送给计算机。在数据采集与监视控制系 统（SCADA）中，Modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制系统（RTU）。