施耐德電氣開放自動化平台初體驗（3）

背（bèi）景資料

施耐（nài）德電氣的EcoStruxure Automation Expert（簡稱為（wéi）EAE），是一個自動（dòng）化平台，他們稱之為軟件為中心的工業自動化。EAE具有（yǒu）三層架構。從（cóng）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，分（fèn）析（xī）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（jī）礎的控製運行時，它包括：

●基於（yú）事件，網絡透（tòu）明的自動化能力

●原生過程（chéng）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（zhǔn）PC上使能一個開放，靈活，可擴展，高度集成IEC61499運行時。從低成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（tí）供了集成和運行先進IT工具，程序庫和應用的開放平台。這是通過TCP/UDP socket和直接鏈（liàn）接（jiē）DLL庫（kù）的方式實現的。

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

EcoStruxure Automation Expert的Linux軟件dPAC兼容實時Linux內核，並（bìng）且支持每台機器上多個運行（háng）時同時（shí）運行，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（shì）Intel X86下的版本

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

這就意味著（zhe）Soft dPAC不僅能（néng）夠在（zài）Intel X86計（jì）算（suàn）機上運行，也可以在（zài）Arm嵌入式平台（tái）上（shàng）運行，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（shī）耐德電氣提供（gòng）的是一個docker容器的image。直（zhí）接可以在docker中安（ān）裝成為容器運行（háng）。

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，甚至可（kě）以將它們部署在雲端。和其（qí）它（tā）微服務協同操作（zuò）。構建一個開發性係統。

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docker容器中的其它（tā）微（wēi）服務協同操作（zuò）。下麵是一個典型的架構（gòu）圖（tú）：

前麵（miàn）提到，Soft dPAC提供了3種方式（shì）與外部程序交互（hù）

●動態庫DLL直接調（diào）用（yòng）

●modbus TCP

●TCP/UDP方式。

docker容器中程序以微服務的方式運行，所（suǒ）有的微服務通過一個統一的消息係統（tǒng）實現消息（xī）交換。比如RabbitMQ，MQTT等。為此，我們要（yào）設計一個Soft Gateway程序將Soft dPAC TCP傳輸的數據轉換成微服務消息，通過message bus信息（xī）交換。在這裏我們選擇簡單（dān）MQTT作為消息總線。

測試過程

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

tar zxvf ./softdpac.tar

sudo python3 install.py

按（àn）照文檔中的（de）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（tǐ）過程中發現docker的端（duān）口51499沒有暴露除了來，直接使用物理端口IP地址也不（bú）是很好。可以（yǐ）使用docker的方式直接安裝（zhuāng）。我采（cǎi）用（yòng）portainer 基於web的容器管理工具。

modbus/TCP 通信

在EAE中，有一（yī）個Modbus Software Gateway，可以實現與外部modbus TCP server的通信。這就可以連接第三方的遠程IO模塊，也可以（yǐ）連接其它（tā）的應用程序（xù）。

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

出現下麵窗（chuāng）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（shè）備，在（zài）MODBUS 下擊右鍵，出現下（xià）麵窗口。選擇MODBUSGENTCPS。

添加的（de）MODBUSGENTCPS相（xiàng）當於Slave MODBUS設備。它內部的讀寫寄存器（qì）在一（yī）個XML 中定義。比如modbusmap.xml。如下麵所示

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

該文件可以存儲（chǔ）在Project文件夾中。下一步指向（xiàng）MODBUSGENTCPS1擊右鍵，選擇Modbus Gateway。彈（dàn）出一個文件（jiàn）選擇（zé）窗口。選擇 modbusmap.xml.

經（jīng）過上（shàng）麵一（yī）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（miàn）是相關（guān）項目的屬性（xìng）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（yào）反複檢查，不要遺留。要不然（rán）也搞不定。

設置完成後（hòu），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（liǎng）個功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你可以添加連線（xiàn）如（rú）下圖。

GO語（yǔ）言編寫（xiě）了一個簡單的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（gèng）適合於（yú）軟件交換數據。EAE 有一個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（shǐ）用戶可以實現與非EAE程序的通信。

下（xià）麵是一個簡單的例子：

ENDPOINT設置外部應（yīng）用的協議類型（xíng）和IP地（dì）址，端口。在EAE的文檔中解釋有點淩（líng）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（yī）個簡（jiǎn）單的軟件（jiàn）網關（Soft Gateway）

Soft dPAC隻（zhī）是提供了一個簡單的TCP，UDP和modbusTCP通信機製。為了實現Soft dPAC與容器中的其它微服務通信。需要設計一個（gè）軟件網關，將（jiāng）TCP數據（jù）轉（zhuǎn）化成為微服務（wù）的消息總線協議。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（dài）理使用開源Eclipse Mosquitto。