随着物联网（IoT）、大数据和人工智能（AI）的迅速发展，工业自动化领域也在加速推进物联网战略，推出各自的 IoT 和数字化解决方案。在这一过程中，作为主流物联网协议之一的 MQTT 协议，因其轻量、灵活和高效的特点，成为了各大自动化设备厂商关注的重点。为了加速实现工业物联网（IIoT）的互联互通，各大厂商纷纷开始在可编程逻辑控制器（PLC）中集成 MQTT 协议，以简化 PLC 数据的采集和传输，促进工业数据的高效利用。

当前的工业 PLC 数据采集

PLC，即可编程逻辑控制器，是工业自动化领域的核心设备，广泛应用于各个工业领域。从 PLC 问世至今，一直表现出强大的生命力和高速增长态势，2020 年全球 PLC 市场的销售量已经达到了百亿 RMB 级别。德国产业界将 PLC 在生产工艺自动化过程中的广泛应用定义为「工业 3.0」，其代表了各类数控机床、工业机器人等单机自动化设备在生产环节的推广及应用。而将无处不在的传感器、PLC、智能控制系统、通信设施通过 ICT 技术形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器及服务与服务之间能够互联，则是「工业 4.0」的核心要义。人、物、数据通过物联网技术进行流程再造，由单机智能升级为万物互联的智能。

实现工业场景下的万物互联离不开对工业自动化设备的数据采集。其中 PLC 常用的工业现场总线协议就多达数十种，此外各大 PLC 厂商基本都有各自的私有总线协议。由于现场总线种类繁多各异，传统的工业 PLC 数据采集一般通过在设备侧部署边缘网关的方式进行：使用边缘网关将各类协议统一，再将 PLC 数据采集及汇聚，转发到 IoT 平台，以此实现设备间的数据互联。

主流厂商的 MQTT 集成案例

西门子（Siemens）

西门子作为工业自动化领域的领导者，已经将 MQTT 客户端功能封装成 PLC 的库文件。通过西门子 S7-1200 和 S7-1500 系列 PLC，可以实现基于 MQTT 3.1.1 协议的数据上报。这样一来，PLC 能够轻松连接到 MQTT 消息服务器，进行高效的数据传输和通信。这种集成方式极大地方便了工业现场数据的采集与传输，为智能制造提供了强有力的支持。

倍福（Beckhoff）

德国倍福公司推出了 TF6701 IoT 通讯库，通过 MQTT 协议可以将 PLC 数据直接发送到各大公有云 IoT 平台以及 MQTT 消息服务器。TF6701 通讯库还支持将 PLC 中的数据封装成 JSON 格式，进行数据上报，实现 OT（操作技术）和 IT（信息技术）领域的数据格式统一。这种数据格式的统一化，不仅提高了数据的可读性和兼容性，还为数据分析和处理提供了便利。

菲尼克斯（Phoenix Contact）

菲尼克斯推出的 PLCnext 开放式控制平台，采用 RT-Linux 操作系统，除了传统的 PLC 编程功能外，还支持 C、Java、Python、JS 等高级语言编程。这使得 PLC 可以通过 MQTT SDK 灵活接入物联网平台，实现更加灵活和多样化的数据采集和应用。PLCnext 平台的这种开放性和灵活性，为工业物联网应用提供了更多的可能性和创新空间。

MQTT 在工业 PLC 中的应用与优势

  1. 高效的数据传输
    MQTT 协议采用发布/订阅模式，这种模式非常适合工业环境中的数据传输。它能够在低带宽和不稳定的网络环境中高效地传输数据，确保数据的及时性和可靠性。
  2. 简化的数据采集
    通过将 MQTT 协议集成到 PLC 中，可以简化数据采集流程。PLC 直接通过 MQTT 协议将数据发送到消息服务器或云平台，无需复杂的中间件和协议转换，降低了系统的复杂性和维护成本。
  3. 增强的灵活性和可扩展性
    MQTT 协议支持灵活的主题和消息过滤机制，可以根据需要动态调整数据的传输和处理方式。这种灵活性使得系统可以根据实际需求进行扩展和调整，提高了系统的可扩展性和适应性。
  4. 跨平台的数据互操作性
    由于 MQTT 协议被广泛支持，PLC 通过 MQTT 协议可以与各种不同的平台和设备进行数据交互，实现跨平台的数据互操作性。这种互操作性为构建开放、互联的工业物联网系统提供了基础。

MQTT 在未来工业物联网中的作用

随着工业物联网的不断发展，MQTT 协议在未来将发挥越来越重要的作用。以下是 MQTT 在未来工业物联网中的一些重要作用：

  1. 推动智能制造的实现
    MQTT 协议的高效数据传输和灵活应用，将推动智能制造的实现。通过实时采集和传输生产数据，企业可以进行精细化管理和优化，提高生产效率和产品质量。
  2. 支持大规模设备互联
    随着工业物联网设备数量的增加，MQTT 协议的高并发和高扩展性特点，使其能够支持大规模设备的互联互通，构建庞大的工业物联网生态系统。
  3. 促进数据驱动的决策
    通过 MQTT 协议，工业现场的数据能够及时传输到云端进行存储和分析，企业可以基于这些数据进行实时监控和数据驱动的决策，提高运营效率和响应速度。
  4. 增强系统的安全性和可靠性
    MQTT 协议支持多种安全机制，如 SSL/TLS 加密和用户认证，能够有效保障数据传输的安全性和可靠性，确保工业物联网系统的稳定运行。

总之，随着工业自动化和物联网技术的不断融合发展，MQTT 协议在工业 PLC 数据采集与应用中发挥着越来越重要的作用。通过集成 MQTT 协议，工业企业可以实现高效的数据采集和传输，推动智能制造和工业物联网的快速发展，为实现更加智能化和高效化的工业生产奠定坚实基础。

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