手机APP和PLC通讯-外网方式

上篇文章提到手机APP通过TCP局域网的方式和PLC通讯，就在考虑外网如何实现。

查询了很多资料，主要是通过物联网协议MQTT通讯实现。

一，实现外网控制的几种方式

1，西门子S7-1200或者1500系列PLC本身支持MQTT协议的

PLC连接外网的情况下，通过对应库做MQTT客户端连接到服务器，手机APP再连接MQTT服务器，实现数据交换，这个我摸索了好久，没摸索明白，就放弃了。

2，对于不支持MQTT协议的PLC可以通过物联网网关实现，购买一个有人或者巨控之类的网关，这个方式相对简单，手机端和云端APP都是厂家开发好的，缺点是价格贵些。

3，第三种方式就我用的方式，简单描述就是一台可以上网的电脑，一边连着PLC，一边做MQTT客户端，和手机APP连到通一个MQTT服务器进行通讯，如下图

手机APP使用MIT APP平台开发，上文有介绍，各位可以看看。

而我用云服务器代替了电脑，想练习的朋友不用云服务器，用普通电脑也行的，PLC连到了蒲公英路由器，通过蒲公英的异地组网功能实现云服务和PLC连接，如下图

云主机（随意一台电脑也行，一下用电脑代替），怎样接PLC的数据发送到手机呢？这里只要用到一个工具 Node-red，如下

它是完全免费的，可以一边读写PLC数据一边订阅和发布MQTT消息，等同于免费物联网网关。

二，简单程序编写

1，node-red和PLC通讯

node-red怎么安装各位自己搜索就好，或者找我要链接，这里不多讲啦，先讲Node-red怎么和PLC通讯，安装完毕后直接浏览器输入 HTTP://localhost:1880，或者127.0.0.1:1880进入编程界面，刚安装的是没有和西门子PLC通讯的插件的

如上图，设置进入控制板，然后搜索s7,添加S7的PLC的插件，安装完毕就有读取和输出的图标，拖出来用就行。

下面是配置PLC的通讯参数

需要读取的点

地址格式参考这个网站 https://www.mqtt.cn/1245.html

下面是写入PLC的数据，通讯参数和读取的一样

地址是一串字符串，处理方式和上文TCP局域网的处理一样。

发给PLC，PLC收到的数据是

输出为1的位置就表示对应的Q输出

2.node-red和MQTT服务器的通讯

MQTT服务器用的这个免费的

地址和端口设置好，主题设置为hyxhyx

这样，node-red就会将我需要的数据按周期发送到MQTT服务器，IOData就是对应Q的输出状态，1标识ON中，0标识OFF 中

下面是用MQTT客户端测试数据是否正常发出，如下图订阅的主题是hyxhyx,能正常收到数据

下图是订阅一个主题为"hyxhyx1'的消息，

是将手机APP发送的数据传到MQTT服务器，MQTT服务再给node-red，node-red将数据写入PLC的地址 DB99里面的0开始的地址，然后PLC处理数据

3,PLC和手机APP处理

上面大家也看明白了，node-red,MQTT服务器客户端，都是中转，为了让APP能和PLC能进行数据交换，下面简单介绍PLC数据处理。

PLC传输到APP

浮点数数据都是转字符的，开关也是字符表，0表示OFF中，1表示ON中

下面是PLC收到的数据，一大串字符，比如PT4101的压力是28.387

如下图，搜索整个字符串PT4101的位置，然后提取出来，

开关量数据一样

这是读取的PLC数据，

下面看看控制Q点开关如何编写

点击取反

所有内容合成一串

合成一串后以"hyxhyx1"主题发布

订阅主图hyxhyx1测试

PLC收到的内容

程序判断是字符1输出

以上是简单的控制，实际使用肯定需要加一些保护，比如心跳检测，APP是否和PLC通讯上等考虑。

通过Internet实现远程访问西门子PLC的方案

随着网络技术的发展，远程访问在工业网络的应用越来越普及！而且随着移动网络技术的进步，3G/4G/5G技术已经可以提供100M级别以上的带宽，高带宽意味着远程访问不仅仅只是局限于简单的维护，进而可以用于设备之间的通讯！

Internet作为现阶段最为普及的公共网络，它的应用也最为广泛，在这里我总结一下通过Internet实现远程访问西门子PLC的方案！

1.通过路由器的端口转发功能

要求：路由器能够上网，而且必须有公网（internet）IP地址，在国内可以咨询运营服务商，或者查看路由器WAN口的IP地址，如果是私网IP范围，那肯定不是直接上到internet，那就不行了（什么是私网IP?问问某度：））

优势：简单！几乎没有成本！适合多种应用，常用端口见以下链接：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/8970169

哪些协议使用哪些TCP端口？在使用路由器和防火墙时应该注意些什么？

不足：

a.西门子PLC通过以太网上传下载，都是用私有S7协议，那就意味着，如果现场有多个西门子设备,你只能访问一个！

b.安全！端口转发功能，不会对数据加密！所以，某些不地道的人只要在路由器上做一下端口监视，你的数据就暴漏了！

c.还是安全！任何人，只要知道你的路由器的公网IP，他就可以下载，或者攻击PLC！

d.OPC UA的应用，OPC UA的端口号不是固定的…..

端口转发的应用，参考文档链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/90720115

如何通过3G网络对S7-300/400远程编程调试

2.VPN 功能

要求：上网设备支持VPN就可以，但是至少一侧的上网设备有公网IP（VPN服务器）

优势：

a.VPN技术已经很成熟！一旦VPN隧道建立，两侧就是一个局域网，任何基于IP的应用都可以同时使用！

b.而且数据加密，安全可靠！端口转发的种种不足，都可以解决！

c..西门子支持VPN的设备种类繁多，功能各异，根据网络情况可有多种选择！

d.VPN 是开放技术，使用第三方VPN设备组网也没有问题！

不足：西门子路由器支持的VPN都是IPsec VPN，三层的VPN，因此某些二层功能（STEP7-编辑以太网节点）不能实现

参考文档链接：

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109420981

如何通过3G网络对 S7-1200远程编程调试

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/32447942

如何在 PC 站和 SCALANCE S61x 之间通过 SOFTNET Security Client Edition 2008 在 Internet 上建立 VPN 通道 ?

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/91337551

基于 WCDMA 网络在 SCALANCE S612 与SCALANCE M874 之间建立 VPN

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/en/view/26662448

IP-based Remote Networks

3.特殊应用：PLC现场往往比较偏僻，不方便上网，ADSL宽带上网不方便！而且设备间距离比较远，这样就要考虑移动网络！但是在国内，移动网络普遍使用NAT44技术，如下图，3G/4G的手机卡上网大都是没有公网IP的，都是先连接到服务商的私有网络，有需求时再连接到internet。在服务商的内网，安全考虑，手机卡之间是有防火墙拦着的，不能直接通讯！

这种场合下，以上的方案就都有问题了！

解决方案：

a.和运营服务商申请特殊的SIM卡，SIM卡之间可以直接通讯！（很困难！一般运营服务商不会面向个人用户提供这样的服务）

b.西门子工厂自动化有一项服务，M874-3+联通大客户卡捆绑销售！等于是西门子和联通的一个合作，联通为西门子提供特殊的SIM卡，SIM卡在联通的内网里获得一个固定的IP（私网IP）地址，而且SIM卡之间没有任何防火墙规则，可以直接通讯！

优势：

因为SIM卡之间直接可以通讯，因此方案1/2都可以使用！解决了不方便宽带上网环境的应用！

不足：西门子联通大客户卡连接到服务商的私网，因此可能不能连接到公网！

4.其他网络技术，很多第三方网络公司会有远程方案，具体咨询第三方公司！多问问，很多也是使用VPN技术，连接到他们的VPN服务器，用户再使用特殊的账户访问他们的服务器（等于数据经过第三方中专）！但是安全性，要自己考虑！

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