施耐德電氣開放（fàng）自動（dòng）化平台初體驗（3）

背景資料

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

EcoStruxure Automation Expert基本組成

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC是先進的多平台IEC61499為基礎的控（kòng）製（zhì）運行時，它包括：

●基於事件，網絡透明的自動化（huà）能力

●原生過程告警支持

●modbus/TCP客戶端和服務器

●OPC UA服務器

●Ethernet/IP（在v20.2中支持有限平台

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC在一個標準PC上使能一個開放，靈（líng）活，可擴展，高度（dù）集成IEC61499運行時。從低成（chéng）本的嵌入式係統到高性（xìng）能IT服務器。

運行時（shí）在工業邊緣提供了（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（gōng）共運（yùn）行時集成硬件解決方案，比如Altivar 變（biàn）頻器，Modicon M251 dPAC,Modicon M580 dPAC,加上linux係統上基於容器的虛擬軟件運行時。

EcoStruxure Automation Expert的Linux軟件dPAC兼容實時Linux內核，並且支持每台機器上多個運（yùn）行時同時（shí）運行，它們通過（guò）modbus/TCP和Ethernet/IP通信（xìn）。

由此可見（jiàn），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（wèi）著Soft dPAC不僅能夠（gòu）在Intel X86計算機上運行，也可以在Arm嵌入式平台上運（yùn）行（háng），比如樹莓（méi）PI4，RK3399，H6等Arm板上運行。

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

這是一件令人興奮的事情（qíng），我們可以在各種邊緣計（jì）算機（jī）上部（bù）署Soft dPAC，甚至可以將它們部署在雲端。和（hé）其它微服務協同操作。構建一個開（kāi）發性係統（tǒng）。

有了docker版本的Soft dPAC，就可以將它部署（shǔ）到邊緣服務器上麵，並且與docker容器中的其它微服務協同操（cāo）作。下麵是一個典（diǎn）型的架構圖：

前麵提到，Soft dPAC提供了3種方式與外部程序交互

●動態庫DLL直（zhí）接調用

●modbus TCP

●TCP/UDP方式（shì）。

docker容器中程序以微服務的方式運行，所有的微服務通過一個統一的（de）消息係統實現消息交換。比（bǐ）如RabbitMQ，MQTT等（děng）。為（wéi）此，我們要設計一個Soft Gateway程序將Soft dPAC TCP傳（chuán）輸的數據轉（zhuǎn）換成（chéng）微服務消息，通過message bus信息交（jiāo）換。在這裏（lǐ）我們選擇簡單MQTT作為消息總線。

測試過程

解壓（yā）出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

按照文檔中的提示是（shì）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，直接使用物理端口IP地址（zhǐ）也不是很好。可以使用docker的方式（shì）直接安裝。我采用portainer 基於web的容器管理工具。

modbus/TCP 通信（xìn）

在EAE中，有一個Modbus Software Gateway，可以實現與外部modbus TCP server的通信。這就可以連（lián）接第三方的遠程IO模塊（kuài），也可以連接其（qí）它的應用程序。

在EAE中，modbus是作為硬件功能塊來實現（xiàn）的。需要在device List窗口中，指定設備（bèi）擊右鍵選擇 HW Configuration.

出現下麵窗口（kǒu），選擇 Standard.IoModbus.MODBUS.

於是在HW Configuration中出現MODBUS項目。

下一步，在MODBUS端口（kǒu）添加設備，在MODBUS 下擊右鍵，出現下麵窗口。選（xuǎn）擇MODBUSGENTCPS。

添加的MODBUSGENTCPS相當於Slave MODBUS設備。它內部的讀（dú）寫寄存器在一個XML 中定義。比（bǐ）如modbusmap.xml。如下麵所示

最後還需要添加一個Standard.IoModbus.MODBUSSLAVEND.(不要忘記，我（wǒ）就是忘（wàng）了，一（yī）直搞不通）

該文件可以存儲在Project文件夾中。下一步指向MODBUSGENTCPS1擊右鍵，選擇Modbus Gateway。彈出一個文件選擇窗口。選擇 modbusmap.xml.

經過上麵一係（xì）列添加之後，HW Configuration是這樣的：

我們還需要設置上麵窗口中所有項目的屬性（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（gǎo）不定。

設置完成（chéng）後，點擊HW Configuration邊上的Mapping，這時切換（huàn）到RES窗（chuāng）口，發現在裏麵添加了兩個功（gōng）能塊MODBUSGENTCPS MBRead和（hé）MODBUSGENTCPS MBWrite.你（nǐ）可以（yǐ）添加連線如下圖。

GO語言編寫（xiě）了一個（gè）簡單的modbus server

TCP/UDP 通信

modbusTCP協議比較適合soft dPAC連接遠程IO模（mó）塊，而TCP/UDP更適合於軟件交換數據（jù）。EAE 有一個（gè）NETIO功能塊提供給用戶建立特定的TCP，UDP通信。這個功能塊（kuài）意義非凡，使用戶可以實現與非EAE程序的通信。

下麵是一個簡單的例子：

ENDPOINT設（shè）置外部應用的協議類型和IP地址，端（duān）口。在（zài）EAE的文檔中解釋有點淩亂。我設置為 TCP Client模式，在9200端口接收數據，在與Soft dPAC同一台主機上（shàng）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：

運行的結果如下：

一個簡單的軟件網關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是（shì）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（wēi）服務通信。需要設計（jì）一個軟件網關，將（jiāng）TCP數據轉化成為微服務的消（xiāo）息總線協議。為了簡單演示，我們實現了一個TCP/MQTT的軟件網關（Soft Gateway），它采用Go語言編寫。

MQTT代理使（shǐ）用（yòng）開源Eclipse Mosquitto。