KepOPC是支持OPC、S7等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議設(shè)備數(shù)據(jù)采集與交換的中間件軟件，本文主要介紹如何采用KepOPC中間件與工業(yè)級(jí)嵌入式主板（CM4-CAN）實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議的總線設(shè)備與OT及IT系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)交換。

圖1?KepOPC工業(yè)級(jí)嵌入式主板（CM4-CAN）

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線（CAN協(xié)議）設(shè)備的使用越來越廣泛，并陸續(xù)延伸到其他工業(yè)行業(yè)，CAN協(xié)議設(shè)備如運(yùn)動(dòng)控制器、遙控器、傳感器等具有高速率、高可靠性、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，特別適用于車輛及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制場(chǎng)景。

近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，越來越多的平臺(tái)支持標(biāo)準(zhǔn)OPC協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊，如通過OPCDA與上位機(jī)組態(tài)軟件互通；通過OPCUA/Modbus與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通互通，缺少能夠直接連接CAN總線控制器、傳感器的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。即便是國(guó)內(nèi)知名廠商ZLG生產(chǎn)的CAN模塊，也只是提供了CAN-Socket的透?jìng)鞴δ?#xff0c;難以實(shí)現(xiàn)OT系統(tǒng)的快速接插，更難實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)的跨地域融合互通。

因此，KepOPC工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)首次推出基于CM4-CAN工業(yè)級(jí)嵌入式平臺(tái)的軟硬件一體化CAN設(shè)備上云的解決方案。首先，讓我們來熟悉一下CM4-CAN工業(yè)級(jí)嵌入式硬件平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)：

• 基于樹莓派CM4工業(yè)級(jí)核心板，支持內(nèi)存擴(kuò)展（標(biāo)配2G），運(yùn)行l(wèi)inux系統(tǒng)；

• 基于野芯的工業(yè)級(jí)嵌底板（雙網(wǎng)卡+CAN+RS485+RS232+ssd2242固態(tài)硬盤啟動(dòng)）；

• 雙網(wǎng)卡：支持1000M+100M雙路以太網(wǎng)連接;

• CAN：支持1路隔離CAN通道，波特率跑滿1Mbit/s;

• RS485：支持1路RS485通道，接入ModbusRTU協(xié)議設(shè)備雙向連接；

• RS232：支持多路串口及ttl串口的接入能力；

• IIC：支持iic設(shè)備的連接，主板搭載0.96寸oled屏幕;

• SPI:支持SPI設(shè)備的連接；

• RTC：板載時(shí)鐘，提供高精度系統(tǒng)時(shí)鐘；

• SSD硬盤：主板采用固態(tài)硬盤安裝系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，高速讀寫、存儲(chǔ)空間超大；

其次，KepOPC在CM4-CAN主板上實(shí)現(xiàn)了如下功能：

（1）基于CAN接口的總線設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)，波特率最高達(dá)到1Mbit/S；

（2）CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成ModbusTCP協(xié)議，支持雙向讀寫，CM4-CAN主板作為ModbusSlave,供OT系統(tǒng)的快速連接；

（3）CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成MQTT協(xié)議，支持雙向讀寫，CM4-CAN主板作為MQTT?Broker,供IT系統(tǒng)的快速連接；

（4）CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成WebSocket協(xié)議，支持雙向讀寫，供IT系統(tǒng)（web前端或移動(dòng)app）的快速連接；

（5）CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成OPCUA協(xié)議，支持雙向讀寫，CM4-CAN主板作為OPCUA服務(wù)器,供OT系統(tǒng)的快速和安全連接；

（6）以上功能均提供web管理頁(yè)面參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行日志監(jiān)測(cè)。

具體功能介紹如下：

1、CAN協(xié)議設(shè)備的通訊

圖2?CAN測(cè)試儀器連接主板收發(fā)數(shù)據(jù)

KepOPC支持CAN協(xié)議設(shè)備的ID過濾、波特率設(shè)置、發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)定、擴(kuò)展/標(biāo)準(zhǔn)幀格式設(shè)置等功能，負(fù)載測(cè)試過程能夠達(dá)到不超過1ms級(jí)別的數(shù)據(jù)同步能力，保障總線數(shù)據(jù)的采集和處理速度。

2、CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成Modbus協(xié)議

圖3?Modbus?master連接讀取CAN數(shù)據(jù)

KepOPC支持Modus?master的TCP方式連接，按照配置的地址讀取CAN?ID及其對(duì)應(yīng)的8個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)的值，OT系統(tǒng)快速組態(tài)獲取對(duì)應(yīng)地址數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換計(jì)算得到需要的信息，modbus值發(fā)布頻率為1ms，同時(shí)KepOPC還提供CAN的通訊及數(shù)據(jù)狀態(tài)，用于判斷總線設(shè)備是否在線；OT系統(tǒng)需要向CAN總線自動(dòng)/手動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過向用戶自定義的數(shù)據(jù)地址寫入CAN?ID及數(shù)據(jù)后，使能狀態(tài)位，KepOCP即時(shí)降數(shù)據(jù)下發(fā)到CAN總線，下發(fā)成功后清零狀態(tài)位，從而實(shí)現(xiàn)了CAN-ModbusTCP的雙向互通。

圖4?Modbus?master向總線下發(fā)CAN數(shù)據(jù)

3、CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換成MQTT/WebSocket協(xié)議

圖5?MQTT客戶端訂閱KepOPC的CAN數(shù)據(jù)

圖6?MQTT客戶端通過KepOPC向CAN總線發(fā)布數(shù)據(jù)

圖7?websocket客戶端通過KepOPC向CAN總線發(fā)布數(shù)據(jù)

總結(jié)：

基于CM4-CAN工業(yè)主板的KepOPC數(shù)據(jù)交換解決方案可以擴(kuò)展如下定制：

（1）CAN-OPCUA協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)基于OPCUA的工業(yè)互聯(lián)；

（2）擴(kuò)展4G/5G模組實(shí)現(xiàn)車輛或工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備與云平臺(tái)的移動(dòng)互聯(lián)；

（3）擴(kuò)展RS485/RS232等其他私有協(xié)議設(shè)備與OT/IT平臺(tái)的互聯(lián)互通；

（4）擴(kuò)展基于以上通訊方式的AD采集、IO輸出等互操作功能。

KepOPC搭載CM4-CAN工業(yè)級(jí)主板實(shí)現(xiàn)了CAN協(xié)議與ModbusTCP/MQTT/WebSocket協(xié)議的互聯(lián)互通，將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的傳感器、控制器快速連接到自動(dòng)化車間OT系統(tǒng)或互聯(lián)網(wǎng)云端的移動(dòng)APP，提供高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交換一體化解決方案。

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KepOPC工業(yè)互聯(lián)

KepOPC是服務(wù)于工業(yè)數(shù)據(jù)采集及交換的定制型工業(yè)軟件，它支持OPC DA、OPC UA、西門子S7系列PLC的多個(gè)服務(wù)連接，并實(shí)現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的MQTT代理服務(wù)器及各類數(shù)據(jù)庫(kù)的快速接插，作為一個(gè)高性能的運(yùn)行中間件，起到工業(yè)數(shù)據(jù)橋梁的作用。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的KepOPC实现CAN设备的OTIT互操作！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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