施耐德電氣開（kāi）放自動化平台初體驗（3）

背景（jǐng）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（men）稱（chēng）之為軟件為中（zhōng）心的工業自動化。EAE具（jù）有三層架構。從底層的PLC，變（biàn）頻器，傳感器到邊緣控製的軟件dPAC，到頂層的應（yīng）用（yòng），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（jī）礎的控製運行時（shí），它包括：

●基於事件，網絡透明的自動化能力

●原生過程告警（jǐng）支持

●modbus/TCP客戶端和服務器

●OPC UA服務器

●Ethernet/IP（在（zài）v20.2中支持有限平台

EcoStruxure Automation Expert軟件dPAC在一（yī）個標準PC上使能一個開放，靈活（huó），可擴展，高度集成IEC61499運行時。從低成本的嵌（qiàn）入式係統到高性（xìng）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（xù）庫和（hé）應用的開放平台（tái）。這是通過TCP/UDP socket和直（zhí）接（jiē）鏈接DLL庫的方式實現的。

這個公（gōng）共運行時集成硬件解（jiě）決方案，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件運行時。

EcoStruxure Automation Expert的Linux軟件dPAC兼容實時Linux內核（hé），並且支持（chí）每台機器上多個運（yùn）行時同時運行，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Intel X86下的（de）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，比如樹莓（méi）PI4，RK3399，H6等Arm板上運（yùn）行。

Soft dPAC要求在docker容器中運行。施耐德（dé）電氣提供的是一個（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（lìng）人興（xìng）奮的事情（qíng），我們可以在各種邊緣計算機上部署Soft dPAC，甚至可以將它們部（bù）署在雲端。和其它微（wēi）服務協同操作。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（de）其它微（wēi）服務（wù）協同（tóng）操作。下麵是一個典型的架構圖：

前麵提到，Soft dPAC提供了3種方式與外（wài）部程序交互

●動態庫DLL直接調（diào）用

●modbus TCP

●TCP/UDP方式。

docker容器中程序以微服（fú）務的方式運行，所有的微服務通過（guò）一個統一（yī）的消息係統（tǒng）實現消息交換。比如（rú）RabbitMQ，MQTT等。為此，我們要設計一個Soft Gateway程序將Soft dPAC TCP傳輸的數據轉換成微服務消息，通過（guò）message bus信息交（jiāo）換。在這裏我們選擇簡單MQTT作為消（xiāo）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（chéng）中發現docker的端口51499沒有暴露除了來，直接使（shǐ）用物理端口IP地址也不是很好。可以使用docker的方式直接安裝。我采用portainer 基（jī）於web的容器管理工具。

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（lián）接第三方的（de）遠程IO模塊，也可（kě）以連接（jiē）其它的應用程序。

在EAE中，modbus是作為硬件功能塊來實現的。需要在device List窗口中（zhōng），指定設備擊右（yòu）鍵選擇（zé） 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（yòu）鍵，出現下麵（miàn）窗口。選擇MODBUSGENTCPS。

添加的MODBUSGENTCPS相當於Slave MODBUS設備。它內部的讀寫（xiě）寄存器在一個XML 中定義（yì）。比如（rú）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）

該文件可以存儲在Project文件夾中。下一步指向MODBUSGENTCPS1擊右鍵，選（xuǎn）擇Modbus Gateway。彈出一個文件選擇窗口。選（xuǎn）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（zhì）上（shàng）麵窗口中（zhōng）所有項目的屬性（xìng）（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。

MODBUS屬性（xìng）

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個（gè）功能塊MODBUSGENTCPS MBRead和MODBUSGENTCPS MBWrite.你可以添加連線如下圖。

GO語言編寫了一個（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功能塊提供給用戶建立特定的TCP，UDP通信。這個功能塊意義非凡，使用戶可（kě）以實現與非EAE程序的（de）通信（xìn）。

下麵是一個簡單的例子：

ENDPOINT設置外部應用的協議（yì）類型和IP地址，端口（kǒu）。在EAE的文檔中解釋（shì）有點淩亂。我設置為 TCP Client模式，在9200端（duān）口接收數（shù）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（yòng）GO 語言編寫，代（dài）碼如下：

運行的結果如下：

一個簡單的軟件網關（guān）（Soft Gateway）

Soft dPAC隻是提供了一個簡單的（de）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。需要設計一個軟件網關，將TCP數據轉化成為（wéi）微服務的消息總線協（xié）議。為了（le）簡單演示，我們實現了一個TCP/MQTT的（de）軟件網關（guān）（Soft Gateway），它采用Go語言編寫。

MQTT代理使用（yòng）開源Eclipse Mosquitto。