使用树莓派读取PLC数据上传到阿里云
转载：知乎sx24
本文会分为四个部分：
- 树莓派中Node-Red节点的配置；
- 阿里云上MQTT服务器的建立；
- PLC侧的设置；
- 测试；
本文测试所需软件及硬件：树莓派3B+；西门子PLC S7-1500；TIA Portal V15；Putty；MQTT.fx；阿里云服务器
- 树莓派中Node-Red节点的配置；
自2015年开始是默认就带NODE-RED和NODE.JS，防止自带的Node-Red的版本较老，可以用putty连接树莓派后用以下指令进行更新；
update-nodejs-and-nodered
下一步是安装npm，这样方便对树莓派中的Node-red添加节点，步骤如下：
安装npm前，先运行以下指令使得树莓派的系统更新到最新，然后重启树莓派
sudo apt-get update && apt-get upgrade
重启之后运行如下指令安装npm
sudo apt-get install npm
此时树莓派侧的前期准备工作基本完成，用putty连接树莓派后，运行Node-red；
启用Node-Red
然后在浏览器中输入http://{树莓派的地址}:1880/即可进入Node-red编辑界面，如下图所示：
因为S7是西门子PLC专有的协议，因此树莓派中的Node-Red没有自带该节点，需自己安装（如果之前没有安装npm，安装新的节点便会很麻烦），如下图所示，打开Node-Red设置里的节点管理，搜索S7，安装第二个节点；
安装S7节点
安装完毕之后，可以看到左边会多出S7的节点;
安装的S7节点
到此，Node-Red的设置基本完成，接下来进行简单编程，Node-Red编程方式的优缺点此处便不加赘述，如果对Node-Red编程方式不太了解的，可以参考链接（
本次会用到的节点有S7 in；S7 out；MQTT in；MQTT out；
首先是S7 in节点的设置：
S7 in节点配置1
S7 in节点配置2
IP Address处填写PLC的IP地址，Port默认为102，Mode选为Rack/Slot，PLC默认的机架号为0，插槽号为1；
下面是要访问的变量的填写，与TIA Portal中的设置对应；
S7 in节点配置3
Portal中变量的设置
接下来是S7 out节点的设置；
Out节点的设置和In节点类似，此处我们选择要修改的变量为1。
S7 out节点设置1
到此，S7的节点设置完成，下面对MQTT in和MQTT out节点进行设置，如下图所示；
首先是Out节点的设置
MQTT out设置1
MQTT out设置2
MQTT out设置3
上图中，服务端的IP填写阿里云的公网IP，端口号为61613（TCP的端口号），客户端ID可以不填，用户名和密码为部署在阿里云上的MQTT服务器的密码（默认用户名为admin，密码为password）；
MQTT in设置1
主题处填写希望从MQTT服务器中订阅的主题；
以上所有的节点均已经配置完毕，讲节点连接，并点击右上角的部署按钮，将Node-Red部署至树莓派中；
全部程序图（未连接状态下）
第一部分结束。
- 阿里云上MQTT服务器的建立；
MQTT的服务器很多，甚至还可以自己编写MQTT的服务器，本文采用的是Apollo服务器，Apollo服务器在Windows系统下的具体配置可以参照以下链接：
注：本次的阿里云操作系统为Windows Server 2012，本文下载的是apache-apollo-1.7.1，Java的版本为Java 8（Apollo和Java的版本一定要匹配，否则会出现错误）
配置完成后如下图所示：
云上的Apollo服务器
以上阿里云上的MQTT服务器便部署完成；
第二部分结束。
- PLC侧的设置；
PLC侧的设置便较为简单，因为S7可以做单边通讯，PLC侧不需要指令编程，只需
1.对PLC属性进行设置，勾选“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”即可；
CPU属性设置
2.在DB块中建立相应的变量，并将DB块属性中“优化的块访问”勾选去掉；
数据块的设置
将CPU的配置下载到S7-1511PLC中，PLC侧的配置完成；
第三部分结束。
- 测试
整个测试的流程如下图所示：
测试流程图
首先是PLC将数据发送到树莓派，修改监视表中的变量，当变量的数值发生变化时，会将消息发送至树莓派，树莓派将消息发送至MQTT服务器中，订阅消息的MQTT.fx客户端也会收到消息；
监控表1
MQTT.fx订阅
Node-Red的Debug
然后通过MQTT.fx客户端发布“raspiget”主题，从而修改PLC内部的数据；
MQTT.fx发布
发布的数据为4，此时我们可以看到，PLC里的变量1已经被修改为4；
监控表2
最后，我们可以在MQTT服务器中查看具体的发布订阅数量，数据量的大小以及连接数；
Topic列表
链接列表
第四部分结束。
最后
本文的内容可能不够详细，有些细节的地方还值得推敲。本次的测试其实不是很复杂的功能，但这个只是一个示例，除了S7，还有更多的方式可以选择，比如TCP，Modbus TCP，以及OPC等等。当把这个树莓派换成西门子的物联网网关IOT2040时，当把连接的阿里云换成西门子的Mindsphere时，可能会迸发出更精彩的内容！
