施耐德電氣開放自動化平（píng）台初體驗（3）

背景資料

施耐（nài）德電氣的EcoStruxure Automation Expert（簡（jiǎn）稱為EAE），是（shì）一個自動化平台（tái），他們稱之為軟件為中心的工業自動化。EAE具有三層架構。從底層的（de）PLC，變頻器，傳感器到邊緣控（kòng）製的軟件dPAC，到頂（dǐng）層的應用，分析和服務。

EcoStruxure Automation Expert基本（běn）組成

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC是先進的多平台IEC61499為基礎的控製運行時，它包括：

●基於事件，網絡透（tòu）明的自動化能力

●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（fàng），靈活（huó），可擴展，高度集成IEC61499運（yùn）行時。從低成本的（de）嵌入式係統（tǒng）到高性能IT服務器（qì）。

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

這個公（gōng）共運行時集成硬件解決方案（àn），比如Altivar 變頻器，Modicon M251 dPAC,Modicon M580 dPAC,加（jiā）上（shàng）linux係統（tǒng）上（shàng）基於容（róng）器的虛擬軟件運行時。

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

由此可見，Linux下的運行時有兩個版本：

●X86-64版本是Intel X86下的版本

●Arm HF版本是32位Arm版（bǎn）本。arm hf arm hard float的簡寫（xiě）。

這就意味著Soft dPAC不僅能夠在Intel X86計算機上運行，也可以在Arm嵌入式平台上運行（háng），比如樹莓PI4，RK3399，H6等Arm板上運行。

Soft dPAC要求在docker容器中（zhōng）運行。施耐德電氣提供的是一個docker容器（qì）的image。直接（jiē）可（kě）以在docker中安裝成（chéng）為容（róng）器運行。

這是一件令人興奮的（de）事情，我們可以在各種邊緣（yuán）計算（suàn）機上部署Soft dPAC，甚至可以將它們部署（shǔ）在雲端（duān）。和其它微（wēi）服務協同（tóng）操作。構建（jiàn）一（yī）個開發性係統。

有了docker版本的Soft dPAC，就可以將它部署到邊緣服務器上麵，並且與（yǔ）docker容器中（zhōng）的其它（tā）微服務協同操作。下麵是一個典型的架構圖：

前麵提到，Soft dPAC提供了3種方式（shì）與外部程序交（jiāo）互

●動態庫DLL直接調用

●modbus TCP

●TCP/UDP方式。

docker容器中程序以微服（fú）務的方式運行，所有（yǒu）的微服務通過一個統一的消息係統實現消息交換。比如（rú）RabbitMQ，MQTT等。為此，我們要設計（jì）一個Soft Gateway程序將Soft dPAC TCP傳輸的數據（jù）轉換成微服務消息，通過message bus信息交換（huàn）。在這（zhè）裏我們選擇簡單MQTT作為消息總線。

測試過程

解壓出（chū）EAE V20.2後有一（yī）個文件，這就是Linux版（bǎn）本（běn）Soft dPAC的壓（yā）縮包：

tar zxvf ./softdpac.tar

sudo python3 install.py

按照文檔中的提示是運行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（jù）體過程（chéng）中（zhōng）發現docker的端口（kǒu）51499沒有暴露除了來，直接使用物理端（duān）口IP地址（zhǐ）也不是很好。可以使用docker的方（fāng）式直（zhí）接安裝。我采用portainer 基於web的容器（qì）管理工具（jù）。

modbus/TCP 通信

在EAE中，有一個Modbus Software Gateway，可（kě）以實現與外部modbus TCP server的通信。這就可以連接第（dì）三方的遠程IO模塊，也（yě）可以連接其（qí）它的應（yīng）用程序（xù）。

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

出現下麵窗口，選擇 Standard.IoModbus.MODBUS.

於是在HW Configuration中出現MODBUS項目。

下一步，在MODBUS端口添加設備，在MODBUS 下（xià）擊右鍵，出現（xiàn）下（xià）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 中定義。比如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）就是忘了，一直（zhí）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（xuǎn）擇（zé）Modbus Gateway。彈（dàn）出一個文件選擇窗口。選擇（zé） modbusmap.xml.

經過上（shàng）麵一係列添加（jiā）之後，HW Configuration是這樣（yàng）的（de）：

我們（men）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（shì）相關項目的屬性窗（chuāng）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（yào）遺留。要不然也搞不定。

設置完（wán）成後，點擊HW Configuration邊上的（de）Mapping，這時切（qiē）換到RES窗口，發現在裏麵添加了兩個功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你可以添加連線如（rú）下圖。

GO語言編寫了（le）一個簡單（dān）的modbus server

TCP/UDP 通信

modbusTCP協議比較適合soft dPAC連接遠（yuǎn）程IO模塊，而TCP/UDP更適合於軟件交換數據。EAE 有一個NETIO功能（néng）塊提供給用戶建立特定的TCP，UDP通信（xìn）。這個功能塊意（yì）義非（fēi）凡，使用戶可以實現與非EAE程序的通信。

下麵（miàn）是一（yī）個簡單的例子：

ENDPOINT設置外部應用的協議類型和（hé）IP地（dì）址，端口。在EAE的文檔中解釋有點淩亂。我（wǒ）設置為 TCP Client模式，在9200端口接收數據，在與Soft dPAC同一台主機上向9201發（fā）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（de）結果如下：

一個簡單（dān）的軟件網關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是提供了一個簡單的TCP，UDP和modbusTCP通信機製（zhì）。為了實現Soft dPAC與容器中的其（qí）它微服務通信（xìn）。需要設計（jì）一個軟（ruǎn）件網關，將TCP數據轉化成為（wéi）微服務的消息總線協（xié）議。為了簡單演示，我們（men）實現了一個TCP/MQTT的軟件網關（Soft Gateway），它采用Go語言編寫。

MQTT代理使用開源Eclipse Mosquitto。