施耐德電氣開放自動化平台初體驗（3）

背景（jǐng）資料

施耐德電氣的EcoStruxure Automation Expert（簡稱為EAE），是一個自動（dòng）化平台，他們稱之為軟件為中心的（de）工業（yè）自動化。EAE具有三層（céng）架構。從底層的PLC，變頻器，傳感器到邊緣控製的軟件dPAC，到頂層的應用（yòng），分析和服務。

EcoStruxure Automation Expert基本組成

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC是先（xiān）進的多平台IEC61499為基礎（chǔ）的控製運行時，它（tā）包括：

●基於事件，網（wǎng）絡透明的自動化（huà）能（néng）力

●原生過程（chéng）告警支（zhī）持

●modbus/TCP客戶端和服務器

●OPC UA服務器

●Ethernet/IP（在v20.2中支持（chí）有限平台

EcoStruxure Automation Expert軟（ruǎn）件dPAC在一個標（biāo）準PC上使能（néng）一個開放，靈（líng）活，可擴展，高度集（jí）成IEC61499運行時（shí）。從低成本的嵌（qiàn）入式係統到高性能IT服務器。

運行時在工（gōng）業邊緣提供了（le）集成和運行先進IT工具（jù），程序庫和應用的開（kāi）放平台。這是通過TCP/UDP socket和直接鏈接DLL庫的方式實現的。

這個公共運行時集成硬件解決方案，比如Altivar 變頻器，Modicon M251 dPAC,Modicon M580 dPAC,加上linux係統上基（jī）於容器的虛擬軟件運行時。

EcoStruxure Automation Expert的Linux軟（ruǎn）件dPAC兼容實時Linux內核，並且支持每台機器上多個運行時同時運行，它們（men）通過modbus/TCP和Ethernet/IP通信（xìn）。

由此（cǐ）可見，Linux下的運行時有兩個版本：

●X86-64版本是Intel X86下的版本

●Arm HF版本（běn）是32位Arm版本。arm hf arm hard float的簡寫。

這就意味著Soft dPAC不（bú）僅（jǐn）能夠在Intel X86計算機上運行，也可以在Arm嵌入式平（píng）台上運行，比如樹莓PI4，RK3399，H6等Arm板（bǎn）上運行。

Soft dPAC要求在docker容器中運行。施耐德電（diàn）氣提供的是一個docker容器的（de）image。直接可以在docker中安裝成為容（róng）器運行。

這是一件令人興奮（fèn）的事情，我們可以在各種邊緣（yuán）計算機上部署Soft dPAC，甚至（zhì）可以將它們（men）部署在雲端。和其它微服（fú）務協同操（cāo）作。構建一個開（kāi）發性係統。

有了docker版（bǎn）本的Soft dPAC，就可以將它部署（shǔ）到（dào）邊緣服務器（qì）上麵，並且與（yǔ）docker容器中的其它微服務協同操作。下麵是一個典型的架構（gòu）圖：

前麵提到，Soft dPAC提供（gòng）了3種方式與外部程序交互（hù）

●動（dòng）態庫DLL直接調用

●modbus TCP

●TCP/UDP方式。

docker容器中程（chéng）序（xù）以微（wēi）服務的方式運（yùn）行，所有的微服務通過一個統一的消息係統實現消息交換。比如RabbitMQ，MQTT等。為此，我們要（yào）設計（jì）一個Soft Gateway程序將（jiāng）Soft dPAC TCP傳輸的數據轉換成微服務消息，通（tōng）過message bus信息交換。在這裏我們選擇簡單MQTT作為消息（xī）總線。

測試過程

解壓出（chū）EAE V20.2後有一個文件，這就是Linux版本Soft dPAC的壓縮包：

tar zxvf ./softdpac.tar

sudo python3 install.py

按（àn）照文（wén）檔中的提示是運行startSoftdPAC.sh

sudo sh startSoftdPAC.sh 

--ipbase 192.168.31.95  

--itname enp1s0  

--image-name softdpac:x86-v20.2-20315-1064  

--nbcontainer 1

不過具體過程中發現docker的端口51499沒有暴露除了（le）來（lái），直接（jiē）使（shǐ）用物（wù）理端口IP地址也不是很好。可以使用docker的方（fāng）式直接安裝。我采用portainer 基於（yú）web的容器管理工具。

modbus/TCP 通信

在（zài）EAE中，有一個Modbus Software Gateway，可以實現（xiàn）與（yǔ）外部modbus TCP server的通（tōng）信。這就可以連接第三方的遠程（chéng）IO模塊，也可以連接其它的應用程序。

在EAE中（zhōng），modbus是作為硬件功能塊來實（shí）現的。需要在device List窗口中，指定設備擊（jī）右鍵（jiàn）選擇 HW Configuration.

出現下麵窗（chuāng）口，選擇 Standard.IoModbus.MODBUS.

於是（shì）在HW Configuration中出現MODBUS項目。

下一步，在MODBUS端口添加設備，在MODBUS 下擊右鍵，出現下麵窗口。選擇MODBUSGENTCPS。

添加的MODBUSGENTCPS相當於Slave MODBUS設備。它內部的讀寫寄存器在一個XML 中（zhōng）定義。比如modbusmap.xml。如下（xià）麵所示（shì）

最（zuì）後還需要添（tiān）加一個Standard.IoModbus.MODBUSSLAVEND.(不要忘記，我就是忘了，一直搞不通）

該文件（jiàn）可以存儲在Project文件夾中。下（xià）一步指向MODBUSGENTCPS1擊（jī）右鍵，選擇Modbus Gateway。彈出一個文件（jiàn）選擇窗口。選擇 modbusmap.xml.

經過上麵一係列添加之後，HW Configuration是這樣的：

我（wǒ）們還需要設置（zhì）上麵窗口（kǒu）中所有項目的屬性（property），它們包括：

MODBUS，

MODBUSGENTCPS1，

VAL_OUT1_MODBUSGENTCPS1

VAL_OUT2_MODBUSGENTCPS1

VAL_IN1_MODBUSGENTCPS1

VAL_IN2_MODBUSGENTCPS1

下麵是相關項目的屬性窗口。

MODBUS屬性

MODBUSGENTCPS1屬性

VAL_OUT1_MODBUSGENTCPS1 /VAL_OUT2_MODBUSGENTCPS1屬性

VAL_IN1_MODBUSGENTCPS1 /VAL_IN2_MODBUSGENTCPS1的屬性

要反複檢查，不要遺留。要不然也搞不定。

設（shè）置完（wán）成後，點擊HW Configuration邊上的Mapping，這時切換到RES窗口，發現在裏麵添加（jiā）了兩個功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你可以（yǐ）添加連（lián）線如下圖。

GO語言編（biān）寫了一個簡單的modbus server

TCP/UDP 通（tōng）信

modbusTCP協議比較適合soft dPAC連（lián）接遠程IO模塊，而TCP/UDP更適合於（yú）軟件交換數據。EAE 有一個（gè）NETIO功能塊提供給用戶建立（lì）特定的TCP，UDP通信。這（zhè）個（gè）功能塊意義非凡，使用戶可以實現與非EAE程序的通（tōng）信。

下麵是一個簡單（dān）的例子：

ENDPOINT設置外（wài）部應（yīng）用的協（xié）議類型和IP地址，端口。在EAE的文檔中解釋有點淩亂。我設置為 TCP Client模式，在9200端口接收（shōu）數據，在與Soft dPAC同一台主機（jī）上向9201發送數據。

'TCP:9200;127.0.0.1:9201'

外部的測試程序采用GO 語言編寫，代碼如下：

運行的結果如（rú）下（xià）：

一個簡單的（de）軟件網關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是提供了一個簡單的TCP，UDP和modbusTCP通信機製。為了實現（xiàn）Soft dPAC與容器中的其它微服務通信。需要設計一個軟件網關，將TCP數（shù）據轉化成（chéng）為微服（fú）務的（de）消息總線協（xié）議。為（wéi）了簡單演（yǎn）示，我們實現了一個TCP/MQTT的軟（ruǎn）件網關（Soft Gateway），它采用（yòng）Go語言編寫（xiě）。

MQTT代（dài）理使用開源Eclipse Mosquitto。