借助 Digi Modbus Sparkplug 解锁您的 Modbus 数据

将Modbus引入现代工业物联网（IIoT）世界

如果您在现场操作工业设备，那么Modbus很可能早已融入您的工作环境。从PLC到变频器、仪表和流量控制器，任何工业系统中支持Modbus协议的设备不胜枚举。该协议运行良好，且经过了实践检验。但它从来就不是为现代运维团队如今所处的、高度互联且对数据需求旺盛的世界而设计的。

这就是 Digi Modbus Sparkplug 的用武之地。

什么是 Digi Modbus 火花塞？

Digi Modbus Sparkplug是一款基于 Python 的应用程序，允许用户轮询连接到 Digi 硬件的设备上的 Modbus 寄存器，并将这些 Modbus 数据以 Sparkplug 格式发送至指定的 MQTT 代理。 该应用作为一项采用订阅许可模式的增值服务（SKU：DG-PSPY-MBSP），可直接在任何 Digi DAL OS 设备上运行，为这些平台增添了开箱即用时原本不具备的功能。无需额外的服务器、中间件或自定义脚本。

它所适配的硬件

Digi Modbus Sparkplug 可在任何搭载 Digi DAL OS 的设备上运行，但其中三个产品系列最能代表工业环境中的常见部署场景。

Digi IX25 — 新一代 5G 工业路由器

Digi IX25是一款专为企业及关键基础设施量身打造的工业路由器解决方案，可满足其对安全、可靠且始终在线的连接需求。IX25 主要面向公用事业、能源、制造、交通以及分布式零售网络。该设备通过符合 SOC 2 第 2 类认证的Digi Remote Manager DRM) 进行管理，便于大规模管理。

物理接口包括四个千兆以太网端口、一个 RS-232/485 串行端口和一个 USB-C 端口，支持 DIN 导轨安装，防护等级为 IP30。 IX25的工作温度范围为-40 °C至+75 °C，并已通过C1D2、ATEX、E-Mark和MIL-STD-810H等认证。对于需要在严苛环境中部署系统、且需通过快速、可靠的广域网（WAN）连接将Modbus设备接入现代工业物联网（IIoT）平台的工程师而言，IX25不仅提供了这种连接能力，还具备足够的边缘计算余量，可原生运行Modbus Sparkplug。

Digi IX30 — 久经考验的 4G LTE 工业路由器

Digi IX30是一款智能 4G LTE 路由器，内置以太网、串行 I/O 和 Modbus 桥接功能，并搭载了获得专利的Digi SureLink技术、VRRP+ 以及双 SIM 卡槽，可提供极具韧性的蜂窝网络连接。与所有 Digi 蜂窝网络解决方案一样，IX30 通过 DRM 实现了远程监控、管理及快速固件更新的全面集成。

此外，Digi IX30 配备双以太网端口、RS-232/422/485 串行端口、数字和模拟 I/O 接口、坚固耐用的 IP30 级铝制外壳，并集成了工业边缘计算功能，可托管容器化应用程序和定制解决方案。IX30 目前已在全球关键基础设施中得到广泛部署，因此非常适合在不更改底层硬件的情况下，为现有系统添加 Modbus Sparkplug 功能。

Digi Connect EZ — 专用串行设备服务器

对于那些主要需求是将串行 Modbus 设备接入网络，但又不想占用全功能蜂窝路由器所占空间或承担其成本的场景，Digi Connect EZ 系列正是为此量身打造的解决方案。Digi Connect EZ 是一款“一键连接”解决方案，集成了Digi Remote Manager 快速配置和持续管理。

Digi Connect EZ 提供 1、2 或 4 个串行端口，可通过软件选择 RS-232、RS-422 和 RS-485 通信模式，并可选配 LTE、Wi-Fi 以及包括宽温范围和 C1D2 等级在内的工业级规格。 在 Connect EZ 服务器上运行 Digi Modbus Sparkplug，可将其从串行到网络的桥接器转变为主动的工业物联网（IIoT）数据发布器——无需额外基础设施，即可直接从设备向您的 MQTT 代理发送 Sparkplug B 有效载荷。

灵活的连接方式：TCP 和串行 Modbus

实际环境中的 Modbus 基础设施很少是统一的。有些设备通过 Modbus TCP 经由以太网进行通信；另一些设备则连接在运行 Modbus RTU 或 ASCII 的 RS-232 或 RS-485 串行总线上。Digi Modbus Sparkplug 同时支持这两种通信方式，因此只需部署一台设备，即可在混合 Modbus 环境中轮询各设备寄存器，并通过一个统一的 MQTT 数据流发布所有数据。

这在实际应用中至关重要。一个系统中可能同时存在通过 TCP 连接的 PLC，以及连接在 하나 이상의总线上的 RS-485 串行设备。Modbus Sparkplug 将所有这些设备连接到同一个代理，并置于同一结构化的 Sparkplug 命名空间之下。

为什么选择 Sparkplug B？因为并非所有的 MQTT 都是相同的。

将数据发布到 MQTT 非常简单。而如何以一种让下游系统能够可靠地、大规模地消费数据的方式进行发布，且无需为每个新订阅者进行定制化的集成工作，这正是 Sparkplug B 所解决的难题。

基于 MQTT 构建的 Sparkplug B 定义了一个标准化的主题命名空间，通过“出生”和“死亡”证书管理设备会话的生命周期，并利用协议缓冲区（Protocol Buffers）实现高效的二进制编码。这在实际应用中意味着：您的消息代理将接收结构化且自描述的负载，任何支持 Sparkplug 的平台均可立即处理这些数据，无论是 Ignition SCADA、AWSIoT、AzureIoT 、自定义历史数据存储系统，还是您自己的分析管道。集成工作只需进行一次。 新订阅者无需重复工作即可连接到同一数据流。

该应用程序支持以 Sparkplug 格式进行增强型数据处理，可通过将数据发送至 Sparkplug MQTT 服务器来实现数据可视化。

读写：双向 Modbus 控制

大多数边缘数据解决方案仅支持只读访问。Digi Modbus Sparkplug 支持通过相同的 MQTT 接口将值写回连接的 Modbus 设备，从而实现闭环工作流以及来自上游系统的远程控制。

对于OT工程师而言，这开辟了远超监控范畴的实际应用场景：

• 从云端SCADA或制造执行系统向驱动器和控制器推送设定值更改
• 无需派遣技术人员前往现场即可进行远程调试和参数配置
• 由上游分析系统或报警管理系统触发的自动化控制响应
• 通过中央运营中心对分布在各地点的车队进行全车队范围的配置更新

更智能的数据，更低的带宽成本

对于通过蜂窝网络进行的部署（这在 Digi IX25 和 IX30 上都是常见场景），带宽利用率直接影响运营成本。该应用程序支持基于事件和异常的报告，而非心跳报告，通过仅发送重要数据来降低数据成本。它不会以固定间隔不断向 MQTT 代理发送轮询数据，而是采用智能的、基于变化的发布机制：在关键时刻提供相关数据，而非持续发送无用信息。

最终结论

Digi Modbus Sparkplug 为运营技术（OT）工程师提供了一条生产级且受技术支持的途径，可解锁 Modbus 设备中的数据，并以现代、基于标准的格式将其传输给任何需要该数据的系统，而无需更换硬件、编写自定义代码或受限于专有平台。 无论您是将新的 IX25 加入网络并通过 5G 从公用事业变电站传输数据，还是在包含串行和网络化 Modbus 设备的工业机柜中部署经过现场验证的 IX30，抑或是使用 Connect EZ 将 RS-485 串行设备直接连接到网络，Modbus Sparkplug 均可原生运行，并自动将数据转换为 Sparkplug B 格式。