施耐德電氣開放自動化平台初體驗（3）

背（bèi）景資料

施耐德電氣的EcoStruxure Automation Expert（簡稱為EAE），是一個（gè）自動化平台，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PLC，變頻器，傳感器到邊緣（yuán）控製的軟件dPAC，到頂層（céng）的應用，分（fèn）析和服務（wù）。

EcoStruxure Automation Expert基本組成

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

●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（kè）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（kāi）放，靈活，可擴展，高度（dù）集成IEC61499運行時。從低成本的嵌入（rù）式係統到高（gāo）性能IT服務器。

運行（háng）時在工業邊緣提供了集成和運行先進IT工具，程序（xù）庫（kù）和應（yīng）用的開放平台。這是通過TCP/UDP socket和（hé）直接（jiē）鏈接DLL庫的方式實現的。

這個公共運行（háng）時集成硬件解決方案，比如Altivar 變頻器，Modicon M251 dPAC,Modicon M580 dPAC,加上（shàng）linux係（xì）統上基於容器的（de）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（jī）器上多個運行時同時運（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（gè）版本：

●X86-64版本是Intel X86下的版本（běn）

●Arm HF版本是32位Arm版本。arm hf arm hard float的簡寫。

這就意味著Soft dPAC不僅能（néng）夠在Intel X86計算機上運行，也可以（yǐ）在Arm嵌入式平台上運行，比如樹（shù）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（dé）電氣提供的是一個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算機上部署（shǔ）Soft dPAC，甚至可以將它（tā）們部署在雲端。和其它微服（fú）務協同操作。構建（jiàn）一個開發（fā）性係統。

有（yǒu）了docker版本的Soft dPAC，就可以（yǐ）將它部署到邊緣服務器（qì）上（shàng）麵（miàn），並且與docker容器中的其它微服務協（xié）同操作。下麵是一個典型的架（jià）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直接調用

●modbus TCP

●TCP/UDP方式。

docker容器中程序以微服務的方式運行，所有的微服務通（tōng）過一個統一的消息係（xì）統實現消（xiāo）息交換。比如RabbitMQ，MQTT等。為此（cǐ），我們要（yào）設（shè）計一個Soft Gateway程序將（jiāng）Soft dPAC TCP傳輸的數（shù）據轉換成微服務消息，通過message bus信（xìn）息交換。在這裏我們選擇簡單MQTT作為消（xiāo）息總線。

測（cè）試過程

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

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（guò）具體過程中發現docker的端口51499沒有暴露除了來，直接使用物理端（duān）口IP地（dì）址也不是很好。可以使用docker的方式直接安裝。我采（cǎi）用portainer 基於web的容器管理工具。

modbus/TCP 通（tōng）信

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（yǐ）連接第三方的遠程IO模塊，也可以連接其它的應用程序。

在EAE中，modbus是作為硬（yìng）件功能塊來（lái）實現（xiàn）的。需要在device List窗口中（zhōng），指定設備（bèi）擊右鍵選（xuǎn）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（bèi），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（bù）的讀寫寄（jì）存器在一個XML 中定義。比如（rú）modbusmap.xml。如下麵所（suǒ）示

最後還需要添加一個Standard.IoModbus.MODBUSSLAVEND.(不要忘記，我就是（shì）忘了，一直搞（gǎo）不通）

該文件可以存儲在Project文件夾中。下一步指向MODBUSGENTCPS1擊（jī）右鍵，選擇Modbus Gateway。彈（dàn）出一個文件選擇窗口（kǒu）。選擇 modbusmap.xml.

經過上麵一係列添加之後，HW Configuration是這樣的（de）：

我們還需（xū）要設置上麵窗（chuāng）口中（zhōng）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（shǔ）性窗口（kǒu）。

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（fǎn）複檢查，不要遺留。要不然也搞（gǎo）不定。

設置完成後，點擊HW Configuration邊上的Mapping，這時切換到RES窗口，發現在（zài）裏麵添加了兩個功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你（nǐ）可以添（tiān）加連線如下圖。

GO語言（yán）編寫了一個簡單的（de）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功能塊提供給（gěi）用戶建立特定的TCP，UDP通信。這個功能塊意義非凡，使用戶可以實現與非EAE程序的通信。

下麵是一個（gè）簡單的例子：

ENDPOINT設置外（wài）部應用的協議類型和IP地址，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（jiē）收數據，在與Soft dPAC同一台主機上向9201發送數據。

'TCP:9200;127.0.0.1:9201'

外部的測試程序（xù）采用GO 語言編寫，代（dài）碼如下：

運行的結（jié）果如下：

一個簡單的（de）軟件網（wǎng）關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是提（tí）供了一個簡（jiǎn）單的TCP，UDP和modbusTCP通信機製（zhì）。為了實現Soft dPAC與容（róng）器中的其它微服務通信。需要設計一個軟件網關，將TCP數（shù）據轉化成為（wéi）微服務的消息總線協議。為了簡單演示，我（wǒ）們實現了一個TCP/MQTT的軟件網關（guān）（Soft Gateway），它采用Go語言編寫。

MQTT代理使用開源Eclipse Mosquitto。