IotMqttSampleAwsIoT

Beispiel zur MQTT Kommunikation mit AWS IoT Core

In diesem Beispiel wird die Kommunikation zum AWS IoT Core Message Broker gezeigt, welcher Bestandteil der AWS IoT Plattform ist. Der Message Broker benötigt eine Authentifizierung via TLS Client-Zertifikat. Als Voraussetzung hierfür, muss das entsprechende Zertifikat erstellt und auf der AWS IoT Plattform bekannt und aktiviert worden sein. Sie können hierbei auf der AWS IoT Management Console selbst-signierte Zertifikate verwenden, oder auch Zertifikate von einer eigenen Certificate Authority (CA) signieren lassen. In letztem Fall muss der eigenen CA entsprechend von der AWS IoT Core Plattform vertraut werden.

Ersteinrichtung von AWS IoT Core Informationen zur Erstellung und Registrierung von Client-Zertifikaten und der Ersteinrichtung von AWS IoT Core finden Sie in der offiziellen AWS IoT Core Dokumentation. Das dort erstellte und aktivierte Zertifikat wird von den MQTT Funktionsbausteinen verwendet, um eine Verbindung mit dem Message Broker herzustellen. Beachten Sie auch, dass Sie eine gültige AWS IoT Policy mit dem erstellten Zertifikat verknüpft haben. Wir empfehlen auch folgende weiterführende Artikel in der AWS IoT Core Dokumentation: AWS IoT Core Security and Identity X.509 Certificates Authentication

Topic-Struktur Die Topic-Struktur ist beim AWS IoT Core Message Broker mit Einschränkungen frei wählbar. Es gibt bestimmte System-Topics, welche nicht verwendet werden dürfen. Nähere Informationen finden Sie in der AWS IoT Core Dokumentation. Wir empfehlen auch die AWS-Dokumentation zu AWS IoT Core MQTT topic design.

QoS und Retain AWS IoT Core unterstützt aktuell kein QoS 2, sowie keine Retain-Nachrichten. Um persistente Nachrichten zu speichern, müssen weitere Dienste, wie z. B. AWS IoT Device Shadow oder auch ein Datenbankservice, verwendet werden.

AWS IoT Core Service Limits Bitte beachten Sie bei der Verwendung von AWS IoT Core auch die Hinweise zu den AWS Service Limits.

In diesem Beispiel werden sowohl Nachrichten an den AWS IoT Core Message Broker versendet als auch von dort empfangen. Da dieses Beispiel im Wesentlichen auf dem Beispiel IotMqttSampleUsingQueue basiert, werden in diesem Abschnitt nur die relevanten Teile zur Verbindungsherstellung mit AWS IoT Core erklärt.

Parameter für Verbindungsaufbau

Das folgende Code Snippet zeigt die notwendigen Parameter für einen Verbindungsaufbau mit AWS IoT Core. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um statische Parameter. Diese können auch im Deklarationsteil bei der Instanziierung des MQTT Client angegeben werden.

Für den Verbindungsaufbau mit AWS IoT Core werden folgende Informationen benötigt.

IF bSetParameter THEN
  bSetParameter := FALSE;
  fbMqttClient.stTLS.sCA := 'c:\TwinCAT\3.1\Config\Certificates\AmazonRootCA1.pem';
  fbMqttClient.stTLS.sCert := 'c:\TwinCAT\3.1\Config\Certificates\7613eee18a-certificate.pem.crt';
  fbMqttClient.stTLS.sKeyFile := 'c:\TwinCAT\3.1\Config\Certificates\7613eee18a-private.pem.key';
  fbMqttClient.sHostName:= 'a35raby201xp77.iot.eu-west-1.amazonaws.com';
  fbMqttClient.nHostPort:= 8883;
  fbMqttClient.sClientId:= 'CX-12345';
  fbMqttClient.ipMessageQueue := fbMessageQueue;
  fbMqttClient.ActivateExponentialBackoff(T#1S, T#30S);
END_IF

Exponential backoff

Device Shadow Service

Der AWS IoT Device Shadow Service ermöglicht die persistente Speicherung von Zustandsinformationen eines verbundenen Geräts. Für jedes Gerät wird hierbei ein eigener Shadow verwaltet. Der Shadow eines Geräts ist über MQTT auslese- und aktualisierbar. Hierfür müssen bestimmte System-Topics vom AWS IoT Core verwendet werden. Das folgende Topic ermöglicht zum Beispiel die Aktualisierung des Shadows.

sTopicShadowUpdate : STRING(255) := '$$aws/things/CX-12345/shadow/update';

Die Nachricht die an dieses Topic gesendet wird beschreibt den neuen Shadow des Geräts. Sie wird in JSON Notation angegeben und entspricht hierbei einem bestimmten Format, z. B.:

{
  "state": {
    "reported": {
      "Vendor": "Beckhoff Automation",
      "CpuTemperature": 42,
      "OperatingSystem": "Windows 10"
    }
  }
}

Mit Hilfe der SPS Bibliothek Tc3_JsonXml kann dieses Format erstellt und entsprechend der eigenen Applikation angepasst werden.

In dem hier bereitgestellten SPS-Code wird der Shadow des Geräts einmal beim Start des Beispiels und dann auf Anforderung (abhängig von der Variablen bUpdateShadow) aktualisiert.

Für weitere Informationen zum AWS IoT Device Shadow Service, der dort verwendeten Topics und Datenformate, konsultieren Sie die AWS IoT Device Shadow Service Dokumentation.