跨平臺SCADA系統（組態軟件）開發6

六、服務端實現

6.1 概述

本章所說的服務端，是“儀器-工控機-服務器-客戶端”架構中的服務端，並不實現採集功能（採集功能已在前面的章節講述）。我們要實現的服務端是有高實時性的，當數據發生改變時，迅速地推送給客戶端。同時，客戶端上的反控操作，能快速地反映到儀器上。

MQTT是實現此類服務端較好的技術選擇。以“設備名.因子名”爲主題，當採集到變化的數據時，發佈相應主題。客戶端根據當前顯示需要，訂閱相關的主題。同時，工控機訂閱一個專門的反控主題，任何客戶端的反控操作都發布該主題。

 

6.2 服務端技術實現

使用MQTTnet開發MQTT服務器，同時支持TCP模式和WebSocket模式。爲了支持WebSocket，必須建立一個ASP.NET Core項目，然後修改Program.cs爲：

public static void Main(string[] args)
{
    BuildWebHost(args).Run();
}

private static IWebHost BuildWebHost(string[] args) =>
    WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
    .UseKestrel(o =>
    {
        o.ListenAnyIP(9022, l => l.UseMqtt());//TCP
        o.ListenAnyIP(9021);//WebSocket
    })
.UseStartup<Startup>()
.Build();

修改Startup.cs爲：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services
    .AddHostedMqttServer(mqttServer => mqttServer.WithoutDefaultEndpoint())
    .AddMqttConnectionHandler()
    .AddConnections();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseRouting();

    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapMqtt("/mqtt");
    });

    app.UseMqttServer(server =>
    {
        //處理MQTT消息
    });
}

 

對MQTT服務器來說，工控機和網頁客戶端都是客戶端，如下圖所示：

由於存在反控，工控機分別訂閱了不同的反控主題。而對客戶端來說，它是一個整體的展現，並不太關心什麼數據來自哪個工控機。所以，在反控時，服務端需要對反控命令進行分發。

 

6.3 客戶端技術實現

客戶端使用mqtt.js實現功能，通過WebSocket的方式連接服務端。所有因子的主題爲一個保留主題，基本客戶端剛連接就可以收到最新的因子列表。它再通過這個列表訂閱相關的因子主題，得到因子的最新數值。

下面，我們模擬了一個從儀器到工控機，到服務端，再到客戶端的場景。

8臺虛擬Modbus設備，約700個因子：

模擬兩臺工控機，每臺採集4臺儀器：

模擬MQTT服務端：

模擬Web客戶端：