Codesys与云平台的MQTT通信

本文指南详细介绍如何在 Codesys 软件中通过 MQTT 协议将 PLC 数据上传至云平台。整个过程无需依赖复杂的图片说明，通过文字描述即可完成配置与编程。

第一阶段：环境准备与库安装

在开始编写代码之前，必须确保 Codesys 开发环境中包含 MQTT 通讯所需的库。Codesys 官方并未内置 MQTT 协议栈，通常需要从 Codesys Store 下载或由 PLC 厂商提供。

1. 打开 Codesys 项目，确认 PLC 设备类型已添加。
2. 双击 项目树中的 库管理器（Library Repository）选项卡。
3. 点击 库管理器底部的 添加库 按钮（通常是一个“+”号图标）。
4. 输入 关键字 MQTT 进行搜索。
   • 如果是标准 Codesys 环境，请搜索并安装 SysMqtt 库。
   • 如果是特定品牌 PLC（如汇川、施耐德等），请安装厂商提供的封装 MQTT 库（例如 MqttClient）。
5. 勾选 搜索结果中的库文件，点击 确定 完成添加。

第二阶段：定义全局变量与连接参数

建立 MQTT 通讯需要定义客户端实例、连接参数以及数据缓冲区。在 PLC_PRG 或自定义的 POU 中声明变量。

1. 双击 打开主程序 PLC_PRG（用于存放逻辑）。
2. 切换 到变量声明区（通常在编辑器上部）。
3. 输入 以下变量声明代码：

VAR
    // 1. MQTT 客户端实例 (假设使用 SysMqtt.Client)
    fbMqttClient : SysMqtt.Client;

    // 2. 连接参数结构体
    mqttConnect : SysMqtt.SConnect;

    // 3. 发布数据结构体
    mqttPublish : SysMqtt.SPublish;

    // 4. 状态控制变量
    bConnectTrigger : BOOL := FALSE;   // 连接触发信号
    bPublishTrigger : BOOL := FALSE;   // 发布触发信号
    bConnected : BOOL := FALSE;        // 连接状态反馈

    // 5. 测试数据
    nTemperature : INT := 25;          // 模拟温度值
    strPayload : STRING(255);          // 待发送的 JSON 字符串
END_VAR

4. 补充 初始化连接参数。在 PLC_PRG 的代码执行区（第一周期）或属性设置中赋值：
   • mqttConnect.strEndpoint := 你的云平台IP地址或域名;
   • mqttConnect.nPort := 1883 (非加密端口) 或 8883 (SSL加密端口);
   • mqttConnect.strClientID := Codesys_Device_01 (确保唯一);
   • mqttConnect.strUsername := 你的云平台用户名;
   • mqttConnect.strPassword := 你的云平台密钥;

第三阶段：建立 MQTT 连接

MQTT 是有状态的协议，必须先建立连接才能传输数据。我们将使用一个上升沿信号来触发连接动作。

1. 定位 到 PLC_PRG 的代码执行部分（PROGRAM PLC_PRG 下方）。
2. 编写 连接逻辑代码：

// 触发连接：当 bConnectTrigger 为 TRUE 的瞬间执行
IF bConnectTrigger AND NOT bConnected THEN
    // 调用 Connect 功能块
    fbMqttClient(
        xEnable := TRUE,
        itfConnect := mqttConnect,
        eState =>,
        xBusy =>,
    );

    // 检查是否连接成功
    IF fbMqttClient.xDone THEN
        bConnected := TRUE;
        bConnectTrigger := FALSE; // 复位触发信号
    END_IF

    // 如果出错，复位使能端以便重试
    IF fbMqttClient.xError THEN
        fbMqttClient(xEnable := FALSE);
    END_IF
END_IF

3. 注意：上述代码中 itfConnect 接口传入了我们在第二阶段定义的 mqttConnect 结构体。

第四阶段：构建 JSON 数据与发布

云平台通常接收 JSON 格式的数据。Codesys 没有内置 JSON 库时，可以使用简单的字符串拼接功能构造数据。

1. 构造 待发送的 Payload 字符串。为了演示方便，我们使用基本的拼接操作：

// 将整型数据转换为字符串并拼接到 JSON 模板中
// 格式示例：{"temp": 25}
strPayload := CONCAT('{"temp": ', DINT_TO_STRING(nTemperature));
strPayload := CONCAT(strPayload, '}');

2. 配置 发布参数。在变量声明区或代码中设置 mqttPublish：

   • mqttPublish.strTopic := device/sensor/data (云平台订阅的主题);
   • mqttPublish.strPayload := strPayload (指向我们要发送的字符串);
   • mqttPublish.qos := SysMqtt.QoS.AtMostOnce (0级服务质量);

3. 编写 发布逻辑代码（仅当已连接时才发布）：

IF bConnected AND bPublishTrigger THEN
    fbMqttClient.Publish(
        xEnable := TRUE,
        itfPublish := mqttPublish,
        xDone =>,
        xBusy =>
    );

    // 发布完成后复位触发信号
    IF fbMqttClient.Publish.xDone THEN
        bPublishTrigger := FALSE;
        fbMqttClient.Publish(xEnable := FALSE);
    END_IF
END_IF

第五阶段：逻辑整合与循环执行

在实际项目中，连接和发布需要放入主循环中周期性运行。以下是完整的逻辑流向说明。

为了直观理解连接与发布的状态切换，参考下述流程图：

1. 整合 代码。将连接逻辑和发布逻辑放入同一个 PROGRAM 中。
2. 模拟 数据变化。为了验证效果，在代码中加入模拟数据变化逻辑：

// 每秒增加一次温度值用于测试
nTemperature := nTemperature + 1;

3. 触发 数据上传。你可以使用系统时钟或定时器来周期性地置位 bPublishTrigger，或者设定条件，例如当 nTemperature 变化时上传。

第六阶段：调试与验证

在 PLC 处于仿真或在线模式时，必须监控变量来确认通讯状态。

1. 登录 到 PLC（点击 调试菜单中的 登录）。
2. 打开 监视列表（右键 点击代码区 -> 添加监视）。
3. 添加 关键变量：fbMqttClient.xDone, fbMqttClient.xError, bConnected, strPayload。
4. 手动 修改 bConnectTrigger 为 TRUE。
5. 观察 bConnected 变量是否变为 TRUE。如果为 FALSE，检查 xError 状态，通常是因为网络不通或参数配置错误。
6. 手动 修改 bPublishTrigger 为 TRUE。
7. 检查 云平台控制台，确认是否收到 {"temp": 26} 等数据。

常见参数配置速查表

下表汇总了配置过程中最关键的数据结构及其用途。

1. 保存 项目并下载 到 PLC。
2. 运行 PLC 逻辑。
3. 观察 云平台数据仪表盘，确认数据实时更新。