2024年4月22日发(作者：动态壁纸软件)

1200和1500 MQTT CLIENT轻松实现连接MQTT 消息服务器

一、MQTT协议简介

MQTT 全称为 Message Queuing Telemetry Transport（消息队列遥测传输）是一种基于发布/订阅范式

的“轻量级”消息协议，由 IBM 发布。

MQTT 可以被解释为一种低开销，低带宽占用的即时通讯协议，可以用极少的代码和带宽的为连接远程

设备提供实时可靠的消息服务，它适用于硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的环境下，因此

MQTT 协议在 IoT（Internet of things，物联网），小型设备应用，移动应用等方面有较广泛的应用。

IoT 设备要运作，就必须连接到互联网，设备才能相互协作，以及与后端服务协同工作。而互联网的基础

网络协议是 TCP/IP，MQTT 协议是基于 TCP/IP 协议栈而构建的，因此它已经慢慢的已经成为了 IoT

通讯的标准。

MQTT基本特点

1、MQTT是一种发布/订阅传输协议，基本原理和实现如下：

MQTT 协议提供一对多的消息发布，可以解除应用程序耦合，信息冗余小。该协议需要客户端和服务

端，而协议中主要有三种身份：发布者（Publisher）、代理（Broker，服务器）、订阅者

（Subscriber）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，而消息发布者可以同时

是订阅者，实现了生产者与消费者的脱耦。

2、使用 TCP/IP 提供网络连接，提供有序、无损、双向连接；

MQTT 是一种连接协议，它指定了如何组织数据字节并通过 TCP/IP 网络传输它们。设备联网，也需要

连接到互联网中，在大万维的世界中，TCP 如同汽车，有轮子就能用来运输数据，MQTT 就像是交通规

则。在网络模型中，TCP是传输层协议，而 MQTT是在应用层，在 TCP 的上层，因此MQTT 也是基

于这个而构建的，提高了可靠性。

3、对负载内容屏蔽的消息传输；可以对消息订阅者所接受到的内容有所屏蔽。

4、具体有三种消息发布的服务质量：

至多一次，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，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

只有一次，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致不正确

的结果。

5、小型传输，开销小，固定长度的头部是 2 字节，协议交换最小化，以降低网络流量；整体上协议可拆

分为：固定头部+可变头部+消息体。

6、使用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制；

二、西门子的MQTT CLIENT库介绍

西门子的LMQTT_CLIENT使用的时MQTT3.1.1协议，“LMQTT_Client”库是实现SIMATIC S7控制器的

MQTT协议通信的功能块，可以用在SIMATIC S7-1500和SIMATIC S7-1200中。函数块

“LMQTT_Client”集成了MQTT客户机所有功能，允许您将MQTT消息传输到代理(发布者角色)和创建订

阅(订阅者角色)。同时可以通过TLS来保证安全通信。

实现步骤：

1、确定MQTT代理的CA证书。

2、将第三方证书导入STEP 7 (TIA Portal)，该证书现在位于STEP 7的全局证书管理器中。

3、您必须将导入的证书分配给S7 CPU。要确认证书有效，S7-CPU的时间必须是当前的。

4 .函数块“LMQTT_Client”承担以下角色:



发布者向MQTT代理发送MQTT消息





订阅方可以订阅MQTT消息或最终订阅

MQTT消息通过安全连接(通过TLS的MQTT)加密。

三、“LMQTT_Client”测试

测试需求软硬件需求：

1、emqx-centos7-v3.2.2 Linux版本

2、1500PLC

3、TIA Portal V15.1

测试步骤：

1、安装MQTT的服务器。MQTT服务器的搭建有很多种方法，本次测试选择的emqx-centos7-v3.2.2的

服务器。搭建步骤请参照以下的网站链接，这里不做过多的介绍。

安装完成后使用命名行启动emqx的MQTT服务器，如下图所示。

2、搭建完成后可以使用客户端软件测试连接是否正常。本次测试使用的客户端为MQTTBox，MQTTBox

下载和使用请参考官网链接，这里不做过多的描述。

3、下载“LMQTT_Client”库文件，库文件的网址如下：

4、创建新的SETP 7项目，导入“LMQTT_Client”库文件。

5、将库里的功能块和数据类型拷贝到项目中。

6、创建用户数据块，添加“LMQTT_Client”功能块的接口数据。同时将“LMQTT_Client”添加到OB1中。

如下图所示：

7、建立安全通信，具体步骤如下：

a) 激活"Use global security settings for certificate manager"

b) 启用项目保护，操作如下图所示。保护项目后每次进入项目都要输入密码，所以密码一定要记住。

c) 添加服务器证书。选择"Certificate manager"，并在"Trusted certificates and root certification

authorities"中添加emqx CA证书。

d) Emqx的CA证书在/emqx/etc/certs/目录下，文件名为。

e) 添加完成后可以看到证书的ID号为3，证书有效期为2019年11月2号。这里证书测试用的所以有

效期时间比较短，证书到期后可以重新申请CA证书。

f) 选择PLC，在PLC的属性下选择"Certificate manager"，并在"Certificates of the partner devices"选

项下选择上一步安装的CA证书。

g) 设置PLC的IP地址和路由器的地址。

h) 上面步骤完成后下载并启动CPU。这时需要设置“LMQTT_Client”相关的参数。具体参数设置截图如

下：

参数中在TCP参数解释如下图所示：

参数中在MQTT相关参数解释如下图所示

8、仿真PLC并发布消息和接受消息。发布消息触发hMessage,订阅消息置位

SubscirbeData. SubscirbeToTopic，订阅和发布主题都为TF_1，测试效果如下图所示。

四、总结

1200和1500 PLC使用“LMQTT_Client”库可以实现与MQTT服务器的通讯，MQTT服务器可以是互联

网”云端”的设备，也可以是局域网内的通讯。本次演示的是固定IP局域网的的MQTT通讯，

“LMQTT_Client”同样也支持域名的访问。