施耐德電氣開放自動化平台初體驗（3）

背景資料

施耐德電氣的EcoStruxure Automation Expert（簡稱（chēng）為EAE），是一個自動化平台，他們（men）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，傳感器到邊緣控製的軟件dPAC，到頂層的應（yīng）用，分析和服務。

EcoStruxure Automation Expert基本（běn）組成

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

●基於事件，網絡透明的自動化能力

●原生過程告警支持

●modbus/TCP客戶端和（hé）服務器（qì）

●OPC UA服務（wù）器

●Ethernet/IP（在v20.2中支持有限（xiàn）平台

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC在一個標準PC上（shàng）使能一個開放，靈活，可擴展，高（gāo）度集成IEC61499運行時。從低成本的嵌入（rù）式係統到高性能IT服務器。

運行時在工業邊緣提供了集成和運行先進IT工具，程序庫和應用（yòng）的開放平台。這是（shì）通過TCP/UDP socket和直接鏈接DLL庫的方式實（shí）現的。

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

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

這就意味（wèi）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，比如樹（shù）莓PI4，RK3399，H6等（děng）Arm板上運行。

Soft dPAC要求在docker容器中運行（háng）。施（shī）耐德電（diàn）氣提供的是一個docker容（róng）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，我們可以在各種邊緣計算機上部署Soft dPAC，甚（shèn）至可以將它們部署在（zài）雲端。和其它微服（fú）務協同（tóng）操（cāo）作。構建（jiàn）一個開發性係統。

有了docker版本（běn）的（de）Soft dPAC，就可以將它部署到邊緣（yuán）服務器上（shàng）麵，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（wài）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，所有的微服務通過一（yī）個統一的消息係統實現消息交換。比如RabbitMQ，MQTT等。為此，我們要設計一個Soft Gateway程（chéng）序將Soft dPAC TCP傳輸的數據轉換成微服務消息，通過message bus信息交換（huàn）。在這（zhè）裏我（wǒ）們選擇簡單MQTT作為消息總線。

測試過程

解壓出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（de）端口51499沒有暴露除了（le）來，直接使用物理端口IP地址也不（bú）是很好。可（kě）以（yǐ）使用docker的方式直接安裝。我采（cǎi）用portainer 基於web的容器管理工（gōng）具。

modbus/TCP 通信

在EAE中，有一個Modbus Software Gateway，可以實現與外部modbus TCP server的通信。這（zhè）就可以連接第三方的遠程IO模塊，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（kuài）來實現的。需要（yào）在device List窗（chuāng）口中，指定設備擊右鍵選擇 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端口添加設備，在MODBUS 下擊右鍵（jiàn），出現下（xià）麵窗口。選擇MODBUSGENTCPS。

添加的MODBUSGENTCPS相當（dāng）於Slave MODBUS設備（bèi）。它內部（bù）的（de）讀寫寄存器在一個（gè）XML 中定義。比如modbusmap.xml。如下麵所示（shì）

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

該（gāi）文件可以存儲在Project文件夾中。下一步指向（xiàng）MODBUSGENTCPS1擊右（yòu）鍵，選擇Modbus Gateway。彈出一個（gè）文件選擇窗口。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（shì）相（xiàng）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（shǔ）性

要反複檢查，不（bú）要遺留。要不然也搞不定。

設置完成後，點擊HW Configuration邊上的Mapping，這時切換到RES窗口，發現在裏麵添加了兩（liǎng）個功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你可（kě）以添加連線如下圖（tú）。

GO語言編寫了一個簡單的modbus server

TCP/UDP 通信

modbusTCP協議比較適合soft dPAC連接遠程IO模塊，而TCP/UDP更適合（hé）於軟件交換（huàn）數據。EAE 有（yǒu）一個NETIO功能塊提供給用戶建立特定的TCP，UDP通信。這個功能塊意義非凡，使用戶（hù）可以實現與非EAE程序的通信。

下麵是一個簡單的例子：

ENDPOINT設置外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。我設置為 TCP Client模式，在9200端口接收數據，在與Soft dPAC同一台主（zhǔ）機上向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：

運行的結果如下：

一個簡（jiǎn）單的軟件網關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是提供了一個（gè）簡單的TCP，UDP和modbusTCP通信機製。為了實現Soft dPAC與容器中的其它微服（fú）務通信。需要設計一個軟件（jiàn）網關，將TCP數據（jù）轉化成為微服（fú）務（wù）的消（xiāo）息總線協議。為了（le）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代理使用開源（yuán）Eclipse Mosquitto。