一，定义与概念

Modbus：是一种工业通信协议，常用于工业自动化领域，实现 PLC(可编程逻辑控制器)、传感器、执行器等设备之间的通信。它主要有 ASCII 和 RTU 两种模式，并且采用主从式通信方式，一般有一个主设备和多个从设备。

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)：是一种轻量级的物联网消息传输协议，基于发布 / 订阅模式。它适用于低带宽、高延迟或不稳定的网络环境，在物联网应用中用于设备与服务器之间的数据传输，能够有效减少网络开销和设备功耗。

二，转换的必要性

适应物联网架构：在工业物联网场景中，许多传统的基于 Modbus 协议的设备需要接入到物联网平台。而 MQTT 是物联网平台广泛采用的协议，通过转换可以使这些设备更好地融入物联网生态系统，实现远程监控、数据分析等功能。

网络通信优化：MQTT 协议的轻量级特性使其在网络资源利用上更高效。对于一些网络带宽有限或者通信成本较高的场景，将 Modbus 数据转换为 MQTT 格式进行传输，可以降低数据传输的压力，提高通信效率。

三，转换方式

硬件设备转换

网关设备：可以使用专门的工业网关，这种设备一般有 Modbus 接口(如 RS - 485 接口用于连接 Modbus 设备)和网络接口(用于连接以太网并支持 MQTT 协议)。网关内部的处理器会对 Modbus 协议的数据进行解析，提取出关键数据，如设备状态、测量值等，然后按照 MQTT 协议的格式进行封装和发布。例如，一个支持 Modbus 转 MQTT 的网关连接到一个带有 Modbus 接口的温度传感器，网关会定期读取传感器的温度数据，将其转换为 MQTT 消息发布到指定的 MQTT 服务器。

软件转换

中间件程序：通过在计算机或服务器上运行中间件软件来实现转换。软件通过串口或网络接口接收 Modbus 数据，在程序内部进行协议转换。这种方式更加灵活，可以根据具体的应用需求进行定制化开发。例如，开发一个基于 Python 的中间件，使用 pymodbus 库来读取 Modbus 数据，然后利用 paho - mqtt 库将数据转换为 MQTT 格式并发布到 MQTT broker(消息代理)。

四，转换过程中的关键要点

数据格式转换

Modbus 数据通常以寄存器数据、线圈状态等形式存在。在转换为 MQTT 时，需要将这些数据重新组织。例如，将 Modbus 寄存器中的温度值转换为 MQTT 消息中的 “温度” 主题(Topic)下的一个消息负载(Payload)，消息负载可以是 JSON 格式的数据，如 {"temperature": 25.5}。

主题设置与订阅发布机制

MQTT 是基于发布 / 订阅模式的协议。在转换时，需要合理设置主题，以便接收方能够准确地订阅到所需的数据。例如，对于一个工厂中的不同设备，可以按照设备类型或区域来设置主题，如 “factory/area1/temperature_sensor1”，这样远程监控系统就可以订阅这个主题来获取特定传感器的数据。

通信参数适配

Modbus 有自己的通信参数，如波特率、站地址等，MQTT 也有服务器地址、端口号、客户端 ID 等参数。在转换过程中，需要确保这些参数的正确配置，使转换后的通信能够顺利进行。