目录

• 需求/故障现场
• 分析过程
  • winCC 数据采集抓包
    • 分析过程1：采集20个 real 数据字段
    • 分析过程2：采集10个 word 数据字段
  • 自有软件数据采集抓包
    • 每次只是读取了1个 word 数据字段
• 解决方案构思
• 验证
  • 读取1000个字节
  • 下一步是继续验证分多个 item 进行数据采集
    • winCC 数据格式
    • 自己代码
• 开发过程
  • 大概过程描述
  • 总结
  • 效果展示
  • 改进？
• 关于 亿琪软件

众所周知，我们软件读取 PLC 数据时按照 Bool/Byte/Word/Real 等类型进行通讯，有时候，需要频繁读取 PLC 多个数据字段偏移量时，就会造成传输效率低下的问题。

需求/故障现场

• PLC 上有 100 个 word 需要读取，偏移量顺序排列，比如：从 0 - 200；
• 需要 1 秒读取 1 次数据；
• 转换后，数据转发到第三方系统：MQTT，SQL等；
• 逐个读取每个 word，两个字节，需要在一个 TCP 会话中执行 100 次请求；
• 每次请求，三个 TCP 数据传输，每次需要 15ms（423行-421行：3.614448-3.598902=0.015546s）；
  
• 这样的话，100次请求需要1.5546s，算上网络延迟和处理性能问题，整个过程需要2秒以上；
• 结果就是：完全达不到 1秒1次 采集的需求。

分析过程

winCC 数据采集抓包

分析过程1：采集20个 real 数据字段

• winCC 将数据包分解成 3个 item
  

分析过程2：采集10个 word 数据字段

• 同样原理，winCC 将数据包按照每个 item 32 个字节
  

自有软件数据采集抓包

每次只是读取了1个 word 数据字段

解决方案构思

• 每次按照要求，获取所有需要的数据偏移量；
• 取回来后，按照测点要求，自己根据数据类型分解出来；
• 循环读取下一次数据；

验证

读取1000个字节

• 可以看到分了5次数据，222+222+222+222+112=1000
  

下一步是继续验证分多个 item 进行数据采集

winCC 数据格式

• 效率高，每次只需要 <2ms，分析原因：每次读取都是连续的地址空间，不需要PLC进行分段读取；
  

自己代码

• 效率低，每次需要20-50ms，分析原因：每个 item 里面只有一个测点（word类型），需要分段读取；
  

开发过程

大概过程描述

• 由于每次请求的数据量（按测点）叠加在一起，通过 S7DataItem 来组合，最多20个 item，打包一起发送到 PLC；
• 收到每次的返回数据，再解析成对象插入二维表，等待处理；
• 全部处理完成，统一根据请求数量，返回相应的结果集；

总结

• PLC 针对于每个测点的处理时间在 1-3秒，数量越多，时间越长，是累加的；
• 100个测点，算上 TCP 包头和包尾，大概来回数据时间是 220ms左右，200个测点是 400ms左右；
• 通过这种方式，一个 PLC 建议采集点不超过 500个，虽然对 PLC 性能影响不大，但是处理时间较长，不适用1秒一次采集需求；
• 每个型号 PLC 的处理性能不一样，支持的 TCP 连接数也不一定一样，所以，要根据具体需求来决定。

效果展示

• 存入 SQL 数据库，完全控制在1秒一次采集
  

• 4 个 TCP 连接非常稳定
  

• 网关性能稳定
  

• 与 PLC 交互的网卡网络流量很少
  

改进？

• 类似 winCC 的模式，一次性读取一段偏移量，节省 TCP 开销，也节省 PLC 处理每个测点；
• 针对一次读取来的一段偏移量内容进行解析，需要对字节码流处理非常熟悉；
• 对于新建项目，比较适合用改进的方法，毕竟 PLC 可以根据需求改动测点偏移量；

关于 亿琪软件

上海亿琪软件有限公司成立于2016年，专注于 5G 通信、AI 人工智能、边缘计算和大数据网络安全多项技术领域，致力于物联网领域前沿技术的创新，为用户提供全方位、智能化和安全的物联网解决方案。

2023年，公司发布“YiFUSION｜工业边缘智能融合一体机”产品，为工业客户提供一整套的边缘计算+AI能力：高性能数据采集、多类型数据融合、AI算法集成、云端业务对接。在边缘网关的基础上，集成了 IoT 平台的边缘协同能力、本地Web SCADA 和 HMI 功能、本地数据存储、边缘 AI 视频分析、行业应用集成等。

2022年公司推出 “YiCLOUD｜亿琪云”一站式物联网应用解决方案。公司的业务涵盖了智慧城市、智慧农业、智能工厂和智慧园区等多个领域，公司软硬件产品和解决方案获得华为技术认证，得到中国移动OCP认证，公司还是边缘计算产业联盟ECC成员。

感知物联，畅快无限。

联系我们
网站：http://yiqisoft.cn
邮件：support@yiqisoft.cn
电话：021-68863086
手机：186-1666-9123

本文以 TUN/TAP 驱动为例

编译自己的内核驱动 ko 文件

此处可以是自己编译的内核，也可以是第三方的 ko 内核驱动文件。

确认 ko 文件与你的内核版本一致

root@yiqisoft:~# modinfo tun.ko
filename:       /root/tun.ko
alias:          devname:net/tun
alias:          char-major-10-200
license:        GPL
author:         (C) 1999-2004 Max Krasnyansky <maxk@qualcomm.com>
description:    Universal TUN/TAP device driver
depends:        
intree:         Y
name:           tun
vermagic:       5.10.110 SMP mod_unload aarch64

导入 ko 文件到系统

复制到你的内核驱动所在目录

cp tun.ko /lib/modules/5.10.110/kernel/drivers/net/tun.ko

遍历你的驱动目录

depmod

配置自动加载

将内核名称加入自动加载文件： /etc/modules

echo "tun" >> /etc/modules

手动加载试一下

逐步运行以下命令确认记载成功

root@yiqisoft:~# modprobe tun
root@yiqisoft:~# lsmod |grep tun
tun                    45056  0
root@yiqisoft:~# 

重启

默认应该加载成功。

目录

• Thingsboard 项目实施
  • 实施准备
  • 实施要点
  • 总结经验
• Thingsboard 二次开发提示
  • 前提
    • 技术栈
  • 尝试
  • 运用技巧
• 关于 亿琪软件

最近在实施 ThingsBoard 项目中遇到一些问题总结，还有针对 Thingsboard 二次开发中的提示。

如果你正准备使用 Thingsboard 开源框架作为你的物联网平台来使用，这个文章对你应该有一定帮助。关于 Thingsboard 平台的介绍和基础不是本文的重点，所以，你在阅读本文时，应该具备一些 Thingsboard、物联网平台、MQTT、HTTP、物模型，等基础能力。还有，如果你要实施一套自己的物联网应用，可以参考这个文章：分享｜如何组建一个项目团队来完成物联网应用？

Thingsboard 项目实施

实施准备

• 统计你所在网络里面的设备、资产、测点、指标、通讯方式、状态等基础信息，可以统计一些信息形成 Excel 表格，越详细越好，多多益善；
• 基于你对物联网的了解，要把业务结合进来，综合考虑物联网平台到底对你的业务有什么帮助，比如：信息及时性？数据总量？统计分析？降本增效？还是有其他非技术目的？
• 要有相关的技术储备，人员储备，还有资金储备，毕竟还是需要不少时间、精力、金钱和欲望投入在里面；
• 不管如何，你还是应该准备找一个合作伙伴，能够帮助你解决一些你无法预料到的问题，以解燃眉之急；
• IoT、物联网、平台，这些都是基础设施，并不能完全解决你的所有问题，要摆正 Thingsboard 在你的业务中的正确位置；
• 至于 Thingsboard 能帮到你什么，能做什么，有什么效果，你可以在本技术博客寻找你的答案，或到互联网找到你所需要的内容；

实施要点

这里以一个工业物联网平台为例，简单介绍一些要点供你参考：

• 目的：工业物联网平台，当然是为了工业生产服务，例如：这个指标采集上来，频率是多少，数据变化起到什么业务帮助。如果存粹为了做一个物联网平台而做一个，那就无所谓了，只要看上去像个平台，数据在变化，有图有真相，那也行；
• 方法：典型的实施方法，无非就是采集、汇聚、存储、分析，方法在不同的客户有不同的操作方式，比如：改造老平台是一种有据可循的，推翻老平台又是另一个，还有新建平台也是一脸茫然，不知所措；要根据实际的需求，制定适合自己的实施方法；
• 过程：来举例说明一个客户的实施过程：在这个客户而已，开源是开放的，免费的，没什么难度的，所以把实施过程简单理解为：1、安装；2、配置；3、调整；4、交付。我把其过程形容为：陷入泥潭的人，越陷越深，最后有可能会失败；
• 时间：有些客户觉得拿来即用，更何况 Thingsboard 是开源的，那就是多简单的事，其实，我们实施过的项目中，客户越是觉得简单的快速的，都会导致项目延迟，他们忽略了开源并不是你什么也不需要做就可以完成所有实施，赶工期不太适合用 Thingsboard 来做，假如你对开源真的有所了解的话；如果你觉得一个月能搞定，我建议你把时间放大到3个月，中间你会遇到太多的疑问和不知道，如果有合作伙伴能帮你，那你算是幸运儿，有些自己几个星期搞不定的问题，专业人士只需要十分钟；
• 效果：不要对项目实施的结果报以太多的期望，毕竟 Thingsboard 还有 PE 专业版在那里，开源版本只是提供了基础功能，的确可以让你达到完成一个物联网平台的概念，但是，需要太多的工作量去完善你的业务需求了，效果因人而异，各说纷云。

总结经验

• 开源贡献：如果你了解开源，你就知道开源不仅仅是索取，也需要贡献，如果你的实施过程中修复的问题并没有得到开源社区的合并，那么说明你以后需要一直去修改它，那是非常不利的局面，所以，建议你参与社区，参与贡献，对你长期使用 Thingsboard 是有帮助的而无害的；
• 可移植脚本：大版本不变化的情况下，你要尽量综合项目实施过程中的可复用脚本，这样，你在其他项目中就是亮点也是赢利点，这一点是很多实施者所忽视的地方；
• 形成标杆：一旦你发现客户的思路很有效果，你帮助客户实施完成，且具备一定的效益，你要知道这就是果实，要动得举一反三，运用到其他的客户那里，形成标杆项目，推广下去，毕竟复制/粘贴的成本是最低的。

Thingsboard 二次开发提示

前提

技术栈

其实就下面俩，你要突破的地方，我觉得应该就是 Angular 框架。如果你研究过 Thingsboard 源码，我的意思是你熟读多次，编译N次，简单开发过几次，你就应该明白其实很简单，只是代码量有点大，几个月应该是搞不定了，你不能放弃，如果你决定要进行二次开发，可以参考本技术博客的其他文章。

• Java/Spring Boot/Postgresql
• Typescript/Angular/Javascript/HTML

尝试

作为一个开发者，我建议你最应该看的就是官方文档，不管你的英文能力怎么样，都应该找方法去尝试读他们的文档（虽然都是乌克兰写的）。

• 编译通过，这是首要条件，否则你的二次开发就此打住；
• 遵循其编码和框架规则，不要试图去改造它，你可能还不具备这个能力；
• 后端代码我觉得是非常简单且方便改造的，但是，前段代码所使用的 Angular 在国内并不主流，这也是很多开发者宁愿用其他前端框架重写，也不愿意改官方代码的原因吧；
• 一切二次开发都是需要基于业务需要而做的，那么就仔细分析一下业务，结合你现有的能力，首先尝试配置它而不是二次开发，以我们的经验，绝大部分需求都是可以通过配置（前端，也需要写一些 JS 代码，而且必须遵循其框架）来完成的。

运用技巧

• 首先就是官方文档，有些内容都是以简单的表格列出，其实可以算是设计说明书，非常有帮助；
• Github issue， 你要经常看，最好能翻边你所关注的所有，里面的答案比代码和文档更加清晰；
• 关注本技术博客的内容，与笔者沟通，把你需要的疑问提出来，我们专门针对问题解答（技术交流不收费）；

关于 亿琪软件

上海亿琪软件有限公司成立于2016年，专注于 5G 通信、AI 人工智能、边缘计算和大数据网络安全多项技术领域，致力于物联网领域前沿技术的创新，为用户提供全方位、智能化和安全的物联网解决方案。

2023年，公司发布“YiFUSION｜工业边缘智能融合一体机”产品，为工业客户提供一整套的边缘计算+AI能力：高性能数据采集、多类型数据融合、AI算法集成、云端业务对接。在边缘网关的基础上，集成了 IoT 平台的边缘协同能力、本地Web SCADA 和 HMI 功能、本地数据存储、边缘 AI 视频分析、行业应用集成等。

2022年公司推出 “YiCLOUD｜亿琪云”一站式物联网应用解决方案。公司的业务涵盖了智慧城市、智慧农业、智能工厂和智慧园区等多个领域，公司软硬件产品和解决方案获得华为技术认证，得到中国移动OCP认证，公司还是边缘计算产业联盟ECC成员。

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消息总线在 EdgeX 框架中起到了至关重要的作用，模块之间的数据交互，外部系统之间的桥梁，消息总线可以说是不可或缺的必要条件。默认情况下，redis 服务成为了 EdgeX 消息总线的初始化配置。

![2023-03-01T02:24:14.png][1]

通用配置

EdgeX 消息总线是可以根据需求来配置和更改具体的实现引擎：

• Redis（默认）
• MQTT
• NATS Core
• NATS JetStream
• ZeroMQ（已过时）

eKuiper 规则引擎

EdgeX MessageBus 用于内部 EdgeX 服务到服务的通信。它并不意味着作为外部服务与内部 EdgeX 服务通信的入口点。 eKuiper 规则引擎是一个例外，因为它与 EdgeX 紧密集成。

一般情况下，由于 eKuiper 跟 EdgeX 在部署时处于一个阶段，eKuiper 可以直接从 MessageBus 中直接获取数据，并遵循 MessageBus 消息格式进行解析和处理。

• 通过 eKuiper 最简单的创建 stream 命令，即可完成对 EdgeX MessageBus 配置：

  CREATE STREAM EdgeXStream () WITH ( FORMAT = "JSON", TYPE = "edgex" )

• 同样的情况，eKuiper 可以简单的命令创建 数据输出到 EdgeX：

  
  {
  "id": "ruleRedisEvent",
  "sql": "SELECT temperature * 3 AS t1, humidity FROM events",
  "actions": [
    {
      "edgex": {
        "protocol": "redis",
        "host": "localhost",
        "port": 6379,
        "topic": "application",
        "profileName": "ekuiperProfile",
        "deviceName": "ekuiper",        
        "contentType": "application/json"
      }
    }
  ]
  }

# 提示
> 非专业人士，不建议直接调用 EdgeX MessageBus 进行开发和使用。


  [1]: https://www.yiqisoft.cn/blogs/usr/uploads/2023/03/2783294552.png

EdgeXFoundry平台的分层和服务为边缘设备/节点和云/企业应用之间提供了一个双向转换引擎。EdgeX 作为边缘计算平台是非常不错的选择。

主要服务介绍

Device Services 设备服务

设备服务是与传感器/设备或物联网对象(“物”) 交互的边缘连接器，其中包括机器、机器人、无人机、HVAC 设备、相机等。通过利用可用的连接器，可以控制设备并/或传输数据至 EdgeX或从其传输数据。您还可以使用设备服务 SDK来创建您自己的 EdgeX设备服务。

可用的设备服务包括：

• MQTT
• Modbus TCP
• Modbus RTU
• BACnet IP & MSTP
• REST
• ONVIF IP Camera
• OPC-UA
• SNMP
• BEL GATT

Core Services 核心服务

通过这些服务可大体了解给定部署中连接了哪些设备，正在传输哪些数据以及EdgeX的配置方式。

可用的核心服务包括：

• Core Data 核心数据
• Core Command 核心命令/控制
• Core Metadata 核心元数据
• Registry & Config 注册和配置

Supporting Services 支持服务

包括诸如边缘分析 (也称为“本地分析”等微服务，以及典型的软件应用功能.例如记录、计划和数据清理等。

可用的支持服务包括：

• Alerts & Notification 报警和通知
• Rule Engine 规则引擎
• Scheduling 计划服务

Application Services 应用服务

应用服务是指将感应到的数据从 EdgeX提取、处理/转换和发送到所选端点或应用的方式。这些服务可以是分析数据包、企业或本地应用，也可以是 YiCLOUD、 AzureloTHub、AWS loT或 Google loT Core 等云系统。

可用的应用服务包括：

• Configurable Application Services 配置化运应用服务
• Application Services 应用服务

通用配置

本地配置文件

以 device-sdk-go 为例，所谓本地配置文件，就是在边缘计算设备本地磁盘上的固定配置文件，一般情况下，在 cmd/res/ 目录下。

• configuration.toml
  这个文件是 SDK 的主要配置文件，规定了数据输入/处理/输出，队列定义，profile 和 device 配置文件的所在位置；

• profiles 目录
  这个目录存在 yaml 配置文件，定义了设备类型（profile）的资源和命令；

• devices 目录
  这个目录存在 yaml 配置文件，定义了初始设备资源；

实时注入配置

除了可以在初始化服务时的本地配置，也可以通过 API 的方式对配置进行设置，这样的情况是灵活且方便。

注册

consul 作为注册中心；各种服务，都是自己模块的信息注册到 consul 中集中管理；这是一个隐藏服务，使用者不需要特别关心，此服务以微服务运行。