Промышленные контроллеры IIoT — это целая экосистема, которую разработчики.NET обычно обходят стороной. В докладе продолжим погружение в мир дружбы.NET и автономного оборудования, рассмотрим некоторые частые проблемы и "железные" заморочки, возникающие при общении с промышленным контроллерами. Расскажу, как не сломать зубы о "железные" протоколы и почему "умные" устройства пока не могут потеснить "глупых" промышленных собратьев в IIoT.дет интересно.

1. IIoT
НА ГРАНИЦЕ HW И .NET
Антон Сысоев
Руководитель отдела разработки

2. “Вещи” в IIoT
Промышленные датчики
Приборы учета
Промышленное оборудование
Все, что не IoT, но хочет в Сеть
:)

3. Внедрение IIoT
Построить “с нуля”
Поставить “умную” железку
Подключиться “напрямую”
дорогую

4. Типовая схема IoT
Data
Hub
DBSource
?

5. Схема подключения
//
//
RS-485

6. RS-485<->TCP/IP
//
RS-485
//
Router
Ethernet
RS-485/Ethernet

7. “Прямая” схема IIoT
Data
Hub
DBSource
RS-485<->TCP/IP
TCP/IP

8. Проблемы связи
Засыпания
устройств
Монтаж Помехи
Ошибки
fw

9. Упрощенные протоколы
ADDR BODY (N bytes) CRC
Request
ADDR BODY (M bytes) CRC
Response
ERROR
ADDR BODY (K bytes) CRC

10. Потоковая передача
start 0 1 2 ... 6 7 par stop
byte 1 byte 2 byte 3 ... byte N-1 byte N
FIFO buffer

11. Толстеющие протоколы
ADDR N bytes CRC
Request (v.1)
ADDR N bytes 1 byte CRC
Request (v.2)
ADDR Y bytes 1 byte Z bytes CRC
Request (v.3)

12. Потоковые протоколы
[...Noise...]
Start marker
Escaped payload data
End marker
[...Noise...]

13. Инкапсуляция
протоколов
Protocol A (Ethernet)
Protocol B (TCP/IP)
Protocol C
(HTTP)

14. public interface IHighLevel{
}
public interface ILowLevel{
}
Дизайн драйвера

15. Обработка ошибок
Проверка CRC
Не всегда Exception однозначен
Повторы запросов

16. Реализация протокола
Наследование Stream
Потоковая или блочная обработка
Наследование при инкапсуляции протоколов

17. Транспортные
протоколы
Modbus
IEC (МЭК)
DLMS/COSEM
…

18. Разбор данных
Работа с массивом байт
BitConverter
BinaryReader
Reflection
Unsafe code (C-style)
Marshaling

19. Упаковка пакета
UInt16 ch2 = 0;
ch2 |= (UInt16)(1 << (ch1-1));
buf[len++] = (byte) ch2;
buf[len++] = (byte)(ch2 >> 8);
buf[len++] = 0x00;
buf[len++] = 0x00;
buf[len++] = (byte)ID;
buf[len++] = (byte)(ID >> 8);
Распаковка пакета
statusB = reply[1];
isWinter = (statusB & 0x08) == 8;
isNotFull = (statusB & 0x02) == 2;
bit17 = (statusB >> 4) & 0x1;

20. Типовой пакет данных
HEADER BODY CRC
HEADER - заголовок, общий для всех пакетов
BODY - тело пакета с данными
CRC - контрольная сумма, общая для всех пакетов

21. Marshaling Helper
public static byte[] BytesFromStructArray(TValue[] srcValues);
public static TValue[] StructArrayFromBytes(byte[] srcBytes,
int offset = 0,
int count = 0);
public static TValue StructFromBytes(byte[] srcBytes,
int offset = 0,
int count = 0)
public static byte[] BytesFromStruct(TValue value)

22. public interface IRequest
{
byte[] GetBytes();
}
public interface IResponse
{
void SetBytes(byte[] bytes, int offset, int count);
ushort FrameCrc { get; }
}
public interface IPackageBody
{
byte[] GetBytes();
void SetBytes(byte[] bytes, int offset, int count);
byte GetLength();
}

23. public class RequestDataFrame:IRequest
{
private byte[] _bodyData = null;
public IPackageBody Body
{
set { _bodyData = value.GetBytes(); }
}
public void SetBody<TFrameBody>(TFrameBody body) where
TFrameBody : IPackageBody
{
_bodyData = body.GetBytes();
}
//Skiped code
}

24. [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
internal struct DataHolder
{
[MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
public uint Mask;
...
}
public class SampleRequestBody : IPackageBody
{
private DataHolder _dataHolder;
public BitVector32 Mask { set { _dataHolder.Mask = value.Data; } }
public byte[] GetBytes()
{
return MarshallingHelper<DataHolder>.BytesFromStruct(_dataHolder);
}
public byte GetLength()
{
return (byte)Marshal.SizeOf(typeof(DataHolder));
}
}

25. Запрос данных по маске
Request Mask (0x06)
0 0 0 0 0 1 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
Response
[Header]
Data 2
Data 3
[Footer]

26. Вопросы