2026年6月9日星期二

ModBus + Fuxa + MQTT

ModBus + Fuxa + MQTT

這是一個非常實用且經典的工業物聯網（IIoT）與數據可視化架構。在這個架構中，Modbus Poll 負責模擬底層工業設備（如 PLC、感測器），MQTT Broker 擔任資料交換的中台，而 FUXA 則是一套開源的 Web-based SCADA 系統，負責將資料抓回並進行動態網頁監控。

為了讓這個通訊範例能夠順利運作，我們將架構設計如下：

Modbus Poll (設備端) ──[Modbus TCP]──> FUXA (SCADA中心) ──[MQTT]──> MQTT Broker (雲端/中台)

以下為您規劃完整的環境建置與通訊設計步驟：

1. 環境準備與軟體設定

請確保您的電腦上已安裝或準備好以下軟體：

Modbus Poll：用於模擬 Modbus TCP Slave（伺服器）或 Master。在本範例中，我們將其設定為 Modbus TCP Slave（模擬一台 PLC）。
MQTT Broker：可以使用公用的 Broker（例如 broker.hivemq.com），或在本地端用 Docker 運行 Mosquitto。
FUXA：確認已啟動 FUXA 服務（通常透過 Node.js 或 Docker 執行，瀏覽器輸入 http://localhost:1881 進入畫面）。

2. 第一階段：Modbus Poll 設定 (模擬工業設備)

我們首先讓 Modbus Poll 模擬一個內含溫度與濕度資料的智能感測器。

步驟 A：建立暫存器

打開 Modbus Poll，點選選單的 Setup -> Read/Write Definition。
設定如下：
- Slave ID: 1
- Function: 03 Read Holding Registers (4x)
- Address: 0 (從 0 開始)
- Quantity: 10 (讀取 10 個暫存器)
點擊 OK。

步驟 B：啟動 Modbus TCP 伺服器

點選選單的 Connection -> Connect...。
在 Connection 下拉選單選擇 Modbus TCP/IP Server。
TCP Server Port: 預設 502（如果權限衝突，可改為 5020）。
點擊 OK 啟動監聽。

ModbusTCPTool

Modbus TCP test tool, support server and client mode, support 4 types of registers, client support regular reading data, data support hexadecimal, binary and other

步驟 C：模擬數據輸入

在編號 40001 (Address 0) 與 40002 (Address 1) 的格子點兩下，分別手動輸入數值：

40001 (Address 0): 輸入 25 (模擬溫度 $25^\circ\text{C}$ )
40002 (Address 1): 輸入 60 (模擬濕度 $60\%$ )

3. 第二階段：FUXA 設定 (SCADA 核心)

FUXA 在這裡扮演雙重角色：它既要透過 Modbus TCP 向 Modbus Poll 讀取資料，又要透過 MQTT 將資料 發布（Publish） 出去。

步驟 A：新增 Modbus TCP 驅動連線

打開 FUXA 網頁控制台，切換到 Configuration (設定) 頁面。
在 Devices 區塊點擊 + Add device。
設定參數：
- Name: Modbus_PLC
- Type: Modbus TCP
- Host: 127.0.0.1 (若在同一台電腦)
- Port: 502 (需與 Modbus Poll 設定一致)
- Slave ID: 1
點擊儲存，確認連線狀態顯示為綠色（Connected）。

步驟 B：在 FUXA 中建立標籤 (Tags)

在剛剛建立的 Modbus_PLC 設備下新增兩個 Tags：

溫度標籤 (Temperature)
- Name: Temperature
- Address: 40001 (或根據 FUXA 格式輸入 F40001 或數值類型，通常選 Int16)
濕度標籤 (Humidity)
- Name: Humidity
- Address: 40002

此時在 FUXA 的 Tag 列表中，應該就能即時看到從 Modbus Poll 傳過來的 25 與 60。

步驟 C：新增 MQTT 連線 (轉發數據)

在 FUXA 的 Devices 或 Connectivity 區塊（依版本不同），點擊 + Add device/client 並選擇 MQTT。
設定參數：
- Name: MQTT_Broker
- URL: mqtt://broker.hivemq.com:1883 (此處以公共測試 Broker 為例)
- Client ID: 可自訂（如 FUXA_Gateway_01）
儲存並確認連線成功。

步驟 D：設定 Tag 的 MQTT 發布功能

編輯剛剛建立的 Temperature 標籤。
找到 Publish 或 MQTT Export 相關設定。
啟用發布，並指定 Topic：
- Topic: factory/sensor01/temperature
同理，將 Humidity 標籤設定發布至：
- Topic: factory/sensor01/humidity

4. 第三階段：MQTT 軟體驗證 (接收端)

為了驗證數據是否成功經由 FUXA 轉發至 MQTT 網路，我們可以使用任意 MQTT 客戶端軟體（例如 MQTTX、MQTT Explorer 或 Advanced REST Client）來進行訂閱（Subscribe）。

打開您的 MQTT 軟體，連線至與 FUXA 相同的 Broker：
- Host: broker.hivemq.com
- Port: 1883
建立連線後，新增一個訂閱主題（Subscription）：
- Topic: factory/sensor01/# （使用萬用字元 # 可以同時接收該路徑下的所有資料）
驗證結果：
您將會在 MQTT 軟體的接收視窗中，看見定時推送過來的 JSON 格式或純文字訊息，例如：
JSON
{ "value": 25, "timestamp": 1780000000000 }