目录
- 1. MQTT是什么？
- 2. 开发交互UI
- 3. 服务器核心代码
- 4. 客户端核心代码
- 5. 消息订阅与发布
- 6. 通讯测试
- 7. MQTT与PLC通讯
- 最后. 核心总结
1. MQTT是什么？
MQTT（Message Queuing Terlemetry Transport）消息队列遥测协议；是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议，专为IOT、低带宽、高延迟的网络环境设计，具有高效、低耗、海量设备连接特性。
1.通讯原理
- 发布（Publisher）：发布消息到特定主题（Topic）
- 订阅（Subscriber）：订阅主题接收消息
- 代理（Broker）：消息路由管理，接收发布的消息，颁发给所有订阅者
示例：传感器（Publisher）发送消息到主题（Topic），代理（Broker）接收消息并检查该主题的所有客户端，订阅者（Subscriber）实时接收消息
2.消息结构
- 主题（topic）+负载（payload）
3.必要条件
- MQTT Broker： 消息代理服务器
- 客户端库： 设备或应用需集成MQTT客户端
- 端口： 默认非加密端口 1883，加密端口 8883（TLS/SSL）
- 连接认证： 支持用户名/密码、客户端证书等认证方式
- QoS服务质量/策略
| QoS等级 | 描述 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 0 | 最多一次（无确认） | 实时性高，允许丢数据 |
| 1 | 至少一次（需确认） | 数据需可靠但不重复 |
| 2 | 精确一次（握手确认） | 关键数据，严格不重复 |
4. 关键特性
遗嘱消息（Last Will）
- 设备异常断开时，Broker 自动发布预设消息（如“设备离线”），通知其他客户端。
保留消息（Retained）
- Broker 保存主题的最新消息，新订阅者首次连接时立即获取。
主题层级（Topic Hierarchy）
- 支持多级通配符（+ 单层，# 多层）
- 例如：
home/floor1/temperature; home/+/status（匹配所有楼层状态）
5.应用场景
- 移动设备远程监控（AGV状态上报）
- 跨厂区数据汇聚（通过云平台中转）
2. 开发交互UI
创建WindowsFormAPP项目，NuGet安装MQTTnet开源库（项目-属性-框架；需与程序包的依赖项一致<否则安装错误>：PM> NuGet\Install-Package MQTTnet -Version 2.8.2）
控件
- label、TextBox、ComboBox、Button
- ListView（Dock=停靠<视图=Details；小Imagelist=Imagelist1；编辑列=Infoname、Content>）
容器
- SplitContainer（Orienting=垂直；SplitterWith=1；BorderStyle=边框）
组件
- Imagelist（添加图像）
- timer（Enabled=true、Interval=1000）
状态
- StatusStrip（系统时间、连接数量、版本说明）
Server端
- 窗体设置（Text=标题、Font=字体、StartPosition=位置、FormBoardStyle=边框）
- 给定服务IP，固定端口号，设置开始、停止服务、快捷打开客户端按钮
- 设置日志消息显示窗口；设置状态栏
Client端
- 技巧：复制FrmServer（修改窗口、Designer代码）
- 容器：在SP1的Panel2添加SplitContainer2（Listview放在SP2的Panel1中）；
- 设置SP1的FixedPanel的Panel1不动；设置SP2的FixedPanel的Panel2不动
- 客户端可发布主题消息
- 设置连接、订阅、取消订阅、发布主题按钮；
- 主题信息、给定QoS策略
3. 服务器核心代码
初始化-public FrmServer(){…}
- 获取IP集合
（Dns.GetHostAddresses） - 绑定控件
（cmb_iplist.DataSource、.SelectedIndex）
创建服务器对象（IMqttServer）（->服务启动按钮点击事件）
- 创建服务器配置 _
var optionsBuilder = new MqttServerOptionsBuilder()
– 验证用户密码_.WithConnectionValidator(c =>... - 实例化服务对象_
mqttServer = new MqttFactory().CreateMqttServer(); - 创建MQTT事件方法_
mqttServer.ClientConnected += MqttServer_ClientConnected;
– 方法日志显示_this.AddLog(0, "MQTT客户端已连接" + "ClietID:" + e.ClientId.Length); - 启动服务_
mqttServer.StartAsync(optionsBuilder.Build());
日志对象
- 创建委托_
public delegate void AddlogDelegate(int index, string info); - 委托方法_
private void AddlogMothod(int index, string info){...} - 委托对象_
private AddlogDelegate AddLog; - 对象绑定方法 _
this.AddLog = this.AddlogMothod; - 对象应用eg:_
this.AddLog(0, "MQTT服务端已停止");
状态栏
- 系统时间_
this.tss_time.Text = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); - 连接个数（连接/断开事件更新）_
this.tss_connnum.Text = mqttServer.GetClientSessionsStatusAsync().Result.Count.ToString();
其他
- 停止服务_
mqttServer.StopAsync(); - 清空日志_
this.lst_info.Items.Clear(); - 打开客户端（注意“重新生成解决方案”）_
new FrmClient().Show(); - 当前时间_
DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); - 关闭窗体停止服务
4. 客户端核心代码
初始化
- 获取IP集合
（Dns.GetHostAddresses） - 绑定控件
（cmb_iplist.DataSource、.SelectedIndex）
快捷打开客户端，ServerIP、Port自动填写
- 创建带参数的初始化构造方法_
public FrmClient(string ip, string port)
创建客户端对象（IMqttClient）（->客户端连接按钮点击事件）
- 创建客户端配置_
var option = new MqttClientOptions() { ClientId = Guid.NewGuid().ToString("D") }; - 创建通道配置_
option.ChannelOptions = new MqttClientTcpOptions() - 是否启用账户_
if (this.chk_isuserpwd.Checked) - 创建会话配置_
option.CleanSession = true; - 创建客户端对象_
mqttClient = new MqttFactory().CreateMqttClient(); - 连接服务器_
mqttClient.ConnectAsync(option); - 绑定事件方法（添加日志）_
mqttClient.Connected += mqttClient_Connected;
日志显示
- 创建委托方法_与服务端一致
- 创建委托对象_与服务端一致
- 初始化对象绑定方法_与服务端一致
- 对象引用eg_与服务端一致
其他
- 断开连接_
mqttClient.DisconnectAsync();
5. 消息订阅与发布
客户端可以正确连接后，只有订阅与发布消息，才算真正进行数据通讯；消息的订阅和发布均在客户端进行，服务端只需提供一个服务供客户连接（桥梁的作用）；小节解释消息订阅发布的核心代码。
QoS服务策略（下拉框获取）
- QoS服务策略(枚举类型)_
this.cmb_qos_pub.DataSource = Enum.GetNames(typeof(MqttQualityOfServiceLevel));
消息订阅
- 订阅主题_
mqttClient.SubscribeAsync(new List<TopicFilter>(){...});1
消息取消订阅
- 取消订阅_
mqttClient.UnsubscribeAsync(this.txt_topic_sub.Text);
消息发布
- 创建消息对象_
var msg = new MqttApplicationMessage(){...}2 - 发布消息_
mqttClient.PublishAsync(msg);
6. 通讯测试
7. MQTT与PLC通讯
将msg对象中的Payload更改为PLC的寄存器即可
自动发布
- 添加定时器timer1_设置频率，事件（消息内容，自动发布）
- 连接成功时启动定时器_
this.timer1.Enabled = true;
消息内容
- 添加引用（西门子通讯库）
- 创建PLC对象
- 读取PLC变量
- 添加到msg中的Payload中_
Payload = Encoding.UTF8.GetBytes(plcmsg),
最后. 核心总结
1. 开发实现
服务端：
- 功能：IP/端口配置、启动/停止服务、连接监控
- 初始化 MqttServer 对象
- 处理连接/断开事件（日志记录、状态更新）
客户端：
- 功能：连接/断开、订阅/取消主题、消息发布
- 配置 MqttClient（IP、端口、认证）
- 实现订阅 (SubscribeAsync) /发布 (PublishAsync)
2. 进阶应用
PLC 集成：
- 自动发布：定时器读取 PLC 数据并推送
- 数据格式：Payload 封装寄存器值（如 Siemens PLC 数据）
异常测试：
- 基础测试：服务端启停、客户端连接/断开
- 消息流验证：订阅发布功能、QoS 策略生效
- 异常测试：网络断开重连、遗嘱消息触发
附：关键代码片段
服务端启动：
var options = new MqttServerOptionsBuilder().WithDefaultPort(1883).Build();
mqttServer = new MqttFactory().CreateMqttServer();
mqttServer.StartAsync(options);
客户端发布消息：
var msg = new MqttApplicationMessage {
Topic = "sensor/temp",
Payload = Encoding.UTF8.GetBytes("25℃"),
QoS = MqttQualityOfServiceLevel.AtLeastOnce
};
client.PublishAsync(msg);
PLC 数据读取：
var plcValue = SiemensPLC.Read("DB1.DBD0"); // 读取浮点数
var payload = $"{{\"temperature\": {plcValue}}}";
源码链接
创建TopicFilter对象_
new TopicFilter(this.txt_topic_sub.Text， (MqttQualityOfServiceLevel)Enum.Parse(typeof(MqttQualityOfServiceLevel),this.cmb_qos_sub.Text))↩︎消息对象赋值_
Topic = this.txt_topic_pub.Text, QualityOfServiceLevel =(MqttQualityOfServiceLevel)Enum.Parse(typeof(MqttQualityOfServiceLevel), this.cmb_qos_pub.Text), Payload = Encoding.UTF8.GetBytes(this.txt_msg_pub.Text), Retain = false,↩︎
