Всё есть файл

В Unix/Linux устройства могут выступать в качестве файла или бинарного/символьного потока. Такая философия позволяет работать с потоком данных устройства, как с обычным файлом: открываем-читаем-пишем. Все что нужно — это иметь права доступа к устройству и знать протокол и структуру данных. В Windows иногда тоже можно. Попробуйте, например, создать на рабочем столе файл с именем com2.txt. Будет занято.

Источник

Сначала нужно определиться, что именно будем читать. Для начала я не стал брать последовательные порты или другие устройства, а решил воспользоваться псевдоустройством... поэтому будем читать случайные числа из /dev/urandom. Это не совсем то, что мне хотелось бы проверить, но пока обойдемся этим. Как вариант можно считать память операционной системы через /dev/mem. Сервис TwinCAT под BSD запускается с root доступом, поэтому проблем возникнуть не должно.

Прочитанное из устройства, можно просто сохранить в массив, но мы сделаем два дела сразу — кроме чтения устройства, сохраним результат в файл, лежащий на другом ПЛК. Итого: два ПЛК (один с TC/BSD, другой с Windows), соединены обычной локальной сетью Ethernet. На одном ПЛК читаем случайные числа из файла-псевдоустройства, а результат сохраняем на другой ПЛК в настоящий файл.

Код

Код настолько простой, что смотреть особенно не на что: ряд обычных файловых операций. Именно в этом заключается преимущество подхода "всё есть файл".

Открывать несколько файлов можно с помощью одного и того же ФБ. Главное делать это последовательно: сначала один, затем другой. Основная задача получить хендлер файла для дальнейших файловых операций. Нам нужно получить два хэндлера, от двух файлов, заданных следующими путями: sDevPath — задает путь к источнику '/dev/urandom' и sResPath — путь к файлу с результатом 'c:\dev\random.txt'. Сразу видно — где Юникс, а где Виндовс (подсказка, обратить внимание на /слэши/ в путях). В финале добавим в константы VAR CONSTANT адрес удаленного ПЛК: sRemoteNetId = '172.17.176.49.1.1'.

Будем читать бинарные данные, то есть числа в виде потока байтов. Поэтому при открытии файла необходимо установить флаг бинарного режима чтения nMode := ... FOPEN_MODEBINARY. Кстати, читать можно и блоками по несколько килобайт за раз, но в данном случае так проще сохранять числа в виде текста.

В остальном все очень просто: открываем, читаем, обрабатываем-конвертируем и сохраняем. Преобразование значения байта как числа из диапазона 0..255 в текстовый вид делается в строке:

tmpStr := CONCAT(BYTE_TO_STRING(buf), '$r$n');

... а в конце добавляем символ '$r$n' — перевод каретки CRLF, таким образом выстраивая числа в столбик. Позднее, я засуну эти случайные числа в Эксель для анализа.

Набрав достаточное количество чисел, стоит вежливо остановить процесс через принудительную установку переменной RUN в значение FALSE. Резкая остановка работы программы, чревато тем, что на приемной стороне файл с результатом останется открытым и занятым: ни прочитать, ни удалить. Если такое произойдет, необходимо на приемной стороне вручную перезапустить системный сервис TwinCAT System Service или выполнить из командной строки с привелегиями администратора: powershell -command "Restart-Service TcSysSrv -Force". Заметьте, какой уровень доверия возникает на двух ПЛК, между которыми налажен роутинг. Это к вопросу о безопасности и отказоустойчивости по обе стороны сетевого кабеля.

Анализируем случайные числа

В Юникс системах есть несколько генераторов случайных чисел. Они отличаются надежностью, скоростью, блокировками, чем-либо еще, поэтому их несколько. Анализировать можно даже случайные числа, тем более, что они псевдослучайные. Например, можно посмотреть как числа распределены и устраивает ли это раработчика, технолога или просто любопытного человека.

Интересно посмотреть как распределяется нагрузка по ядрам. Всего виртуальной машине выделены два ядра, но не факт, что ядра настоящие: возможно, что и просто два потока (хост с гипертредингом). Зато видно как нагружен TcSystemService — системный сервис TwinCAT:

Вместо диспетчера задач здесь используется утилита top или можно установить более красивый htop: doas pkg install htop. На картинке выше используется htop.

Введение PowerShell для TwinCAT

В TwinCAT 3 есть штуки, позволяющие автоматизировать рутинные последовательности действий. Дальше как в известной байке с реддита: "Этично ли будет не сообщать работодателю, что я автоматизировал свою работу"?

В текущем проекте мне необходимо периодически перегружать TwinCAT: остановить сервис TwinCAT, запустить сервис TwinCAT, перевести локальный рантайм в режим конфигурации или в рабочий режим. Вообще, не проблема написать все это на C#, но здесь уместнее будет использовать командную строку и какой-нибудь скриптовый язык программирования. Под Linux есть bash и Python. Под Windows они тоже есть, но это противоестественно для его экосистемы. Поэтому будем экологичны — воспользуемся PowerShell 'ом.

PowerShell строится вокруг инфраструктуры .NET как и C#. Он также имеет удобный доступ к COM-объектам, а на них построены множество сервисов TwinCAT. Дальше хвалить не буду, начнем чистую практику. В идеале, я хочу получить кнопку, которая будет перезапускать TwinCAT в один клик. См. иллюстрацию справа →

Перезагрузить TwinCAT несложно — достаточно остановить и стартовать заново системный сервис TcSysSrv. Сделать это можно вручную или через командную строку. Сначала, стоп: net stop TcSysSrv; затем, рестарт — net start TcSysSrv, но после этого TwinCAT запустится в режиме стоп (красная иконка). Чтобы перевести его в какой‑либо рабочий или полурабочий конфигурационный режим, необходимо использовать функции ADS.API. К сожалению, через командную строку они не доступны: нужно запускать System Manager или XAE.

Инсталляция

Запустить консоль PowerShell можно из меню Пуск: клавиша  с окошком Windows → открывается меню Пуск, начинаете набирать powershe... Там же можно запустить встроенный в Windows редактор PowerShell ISE. При запуске от имени администратора, появляется больше возможностей, но и больше дыр в защите вашего ПК.

Чтобы перезапустить сервис TwinCAT можно использовать команду Restart-Service TcSysSrv -Force. Ключ -Force избавит от лишних вопросов. Причем, заметьте, не просто остановить или запустить, а одной командой остановить и перезапустить. Уже удобнее, чем было, но есть одно "но"(!) — перед запуском необходимо разобраться с правами на запуск командлетов-скриптов PowerShell: Get-ExecutionPolicy и Set-ExecutionPolicy. Погуглите по русски или читайте справочную систему на английском-немецком Check the Powershell Cmdlet Execution policy, это домашнее задание.

Теперь осталось разобраться с функциями ADS.API. Для них есть NuGet-PowerShell пакет TcXaeMgmt. Перед использованием, его необходимо установить командой Install-Module -Name TcXaeMgmt, соглашаясь [Y] со всем, что предложат:

Windows PowerShell
(C) Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation). Все права защищены.

PS C:\Windows\system32> Install-Module -Name TcXaeMgmt

Для продолжения требуется поставщик NuGet
Для взаимодействия с репозиториями на основе NuGet модулю PowerShellGet требуется версия поставщика NuGet "2.8.5.201"
или более новая. Поставщик NuGet должен быть доступен в "C:\Program Files (x86)\PackageManagement\ProviderAssemblies"
или "C:\Users\username\AppData\Local\PackageManagement\ProviderAssemblies". Поставщик NuGet можно также установить,
выполнив команду "Install-PackageProvider -Name NuGet -MinimumVersion 2.8.5.201 -Force". Вы хотите, чтобы модуль
PowerShellGet установил и импортировал поставщик NuGet прямо сейчас?
[Y] Да - Y  [N] Нет - N  [S] Приостановить - S  [?] Справка (значением по умолчанию является "Y"):Y

Ненадежный репозиторий
Идет установка модулей из ненадежного репозитория. Если вы доверяете этому репозиторию, измените его значение
InstallationPolicy, запустив командлет Set-PSRepository. Вы действительно хотите установить модули из "PSGallery"?
[Y] Да - Y  [A] Да для всех - A  [N] Нет - N  [L] Нет для всех - L  [S] Приостановить - S  [?] Справка
(значением по умолчанию является "N"):Y
PS C:\Windows\system32>

Командлет

Для переключения режимов работы TwinCAT из PowerShell, используется команда: Set-AdsState -State Config.

Вообще, после установки пакета TcXaeMgmt, вы сможете делать из командой строки практически всё что угодно:... конкретнее, читайте в about_TcXaeMgmt.help.txt. Только помните — так как вы будете влиять на системные сервисы и другие важные штуки Windows, от вас часто будут требовать права Администратора. Их тоже можно выдавать автоматически из скрипта PowerShell.

Итоговый командлет, большую часть которого составляет выделение админских прав, выгляди так:

if (!([Security.Principal.WindowsPrincipal][Security.Principal.WindowsIdentity]::GetCurrent()).
        IsInRole([Security.Principal.WindowsBuiltInRole] "Administrator")) 
{
    Start-Process
        -WindowStyle Hidden
        -Verb RunAs
        powershell.exe "-NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File `"$PSCommandPath`"";
    exit
}

Restart-Service TcSysSrv -Force
Set-AdsState -State Config -Force

Сохраняем скрипт в файл с расширением .ps1. Файл кладем в C:\TwinCAT\3.1\Target\StartMenuAdmin. Здесь же делаем на него ссылку-ярлык и изменяем имя ярлыка на удобное нам название. Оно тут же появится в системном меню TwinCAT, картинка которого была в начале поста.

Новый билд без ошибок совместимости

Новость недельной давности — Бекхофф выложил новый билд TwinCAT 3.1.4022.20 в котором закрыта ошибка запуска локального рантайма.

Во время установки новой версии, могу посоветовать поставить галку Activate TC Settings. С ним изменится раскладка панелей в Visual Studio (возможно, вам это не понравится), без него — придется ковыряться в дебрях Visual Studio в поисках всех этих кнопок и панелей TwinCAT и вытаскивать их вручную (возможно, это вам не понравится).

После установки нового билда под Windows 10 Home 1803, TwinCAT у меня, несмотря на включенную опцию автостарта сервиса, так и не запустился. Пришлось вручную открыть "Службы" Windows и запустить TcSysSrv (TwinCAT3 System Service). После этого все отлично заработало.