МКИ
Система мониторинга качества измерений (МКИ)
Схема тестового стенда
.drawio.png)
Подключение и настойка оборудования
Подключение компонентов стенда производится в соответствии со схемой подключения. При этом для корректного выполнения дальнейших инструкций подключение устройств к физическим портам и сетевые настройки интерфейсов должны быть выполнены согласно табл. 1:
Таблица 1 - Параметры сетевых настроек устройств стенда
| Хост | Порт | Интерфейс | IP | Подключен к
устройство/порт |
Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| MCM-SNIFFER | Eth1 | enp5s0 | 192.168.2.15/24 | L2 Switch | Интерфейс управления для Sniffer |
| MCM-SNIFFER | Eth2 | enp6s0 | - | MCM-NODE1 / Eth2 | Участвует в L2 Bridge |
| MCM-SNIFFER | Eth3 | enp7s0 | - | MCM-NODE2 / Eth2 | Участвует в L2 Bridge |
| MCM-SNIFFER | Eth4 | enp8s0 | - | ZLAN / Eth | Участвует в L2 Bridge |
| MCM-NODE1 | Eth1 | EXTERNAL | 192.168.2.156/24 | L2 Switch | Интерфейс управления для Node1 |
| MCM-NODE1 | Eth2 | INTERNAL | 10.0.0.1/24 | MCM-SNIFFER / Eth2 | Интерфейс обмена данными для Node1 |
| MCM-NODE2 | Eth1 | EXTERNAL | 192.168.2.195/24 | L2 Switch | Интерфейс управления для Node2 |
| MCM-NODE2 | Eth2 | INTERNAL | 10.0.0.2/24 | MCM-SNIFFER / Eth3 | Интерфейс обмена данными для Node2 |
| ZLAN | Eth | - | - | MCM-SNIFFER / Eth4 | Интерфейс обмена данными для ZLAN |
| ZLAN | RS-485 #1 | ZLDEV0001 | 10.0.0.241/24 | Подключение датчика с MODBUS-адресом 5 | |
| ZLAN | RS-485 #2 | ZLDEV0002 | 10.0.0.242/24 | Подключение датчика с MODBUS-адресом 6 | |
| ZLAN | RS-485 #3 | ZLDEV0003 | 10.0.0.243/24 | Подключение датчика с MODBUS-адресом 7 |
Развертывание системы
Установка базовых систем
Установка ОС Windows на компьютерах MCM-NODE1 и MCM-NODE2 производится обычным образом, при этом соответствующим сетевым интерфейсам должны быть присвоены адреса согласно данным табл. 1, также для совместимости должны быть указаны следующие параметры настройки системы:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Имя компьютера | MCM-NODE1/MCM-NODE2 |
| Имя пользователя c правами локального администратора | entcor |
| Пароль | 1 |
Установка базовой системы Ubuntu Server 24.0x на компьютер MCM-SNIFFER производится обычным образом в режиме инсталляции по умолчанию, при этом при выборе параметров установки необходимо включить установку сервера OpenSSH, а также для совместимости следует указать следующие значения прочих параметров:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Имя компьютера | MCM-SNIFFER |
| Имя пользователя c правами root | entcor |
| Пароль | ng3-dcc20 |
После установки системы необходимо установить обновления:
sudo apt full-upgrade
а также проверить доступ к серверу по SSH с компьютера администратора:
ssh entcor@192.168.2.15 (текущий адрес сервера MCM-SNIFFER)
Примечание: для удобства работы с файлами настоятельно рекомендуется также первым делом вкатить Midnight Commander:
sudo apt install mc
Также в дальнейшем целесообразно запускать Midnight Commander через sudo:
sudo mc
Это позволит, во-первых, невозбранно редактировать все необходимые файлы и, во-вторых, при скрытии окон Midnight Commander выполнять из-под него с командной строки команды в режиме root без необходимости париться с sudo для каждой отдельной команды.
Настройка сетевых интерфейсов
Для корректной работы сетевых интерфейсов и сохранения их параметров после перезагрузки сервера необходимо в каталоге /etc/netplan создать файл с расширением .yaml (например, 01-network.yaml) со следующим содержимым:
network:
version: 2
ethernets:
enp5s0:
dhcp4: false
addresses:
- 192.168.2.15/24
routes:
- to: default
via: 192.168.2.254
nameservers:
addresses: [192.168.2.60, 176.114.16.33]
enp6s0:
dhcp4: false
enp7s0:
dhcp4: false
enp8s0:
dhcp4: false
bridges:
docker0:
interfaces: [enp6s0, enp7s0, enp8s0]
Примечания:
- Для интерфейса enp5s0 вместо 192.168.2.15/24 следует указать нужный статический адрес сервера, также при необходимости следует указать фактически используемые адреса шлюза и DNS (в via и nameservers соответственно).
- В файле конфигурации заранее определяется мост docker0, который будет использоваться Docker'ом после его установки. Таким образом, интерфейсы enp6s0/enp7s0/enp8s0 заранее подключаются к мосту docker0, и, соответственно, в будущем будут доступны из Docker.
- Для удобства проще скопировать готовый файл 01-network.yaml с компьютера администратора и положить его в /etc/netplan .
- Как показывает практика, существующий в /etc/netplan файл конфигурации по умолчанию 50-cloud-init.yaml лучше переименовать во что-то типа 50-cloud-init.yaml.bak, иначе у интерфейса enp5s0 будет образовываться 2 адреса - статический из настроек в 01-network.yaml и динамический, который будет дополнительно прилетать по DHCP и создавать путаницу. Вроде бы, должно лечиться установкой в файле 50-cloud-init.yaml для интерфейса enp5s0 параметра dchp4: false, но по факту не помогает, поэтому лучше от греха подальше во избежание конфликтов держать в /etc/netplan только один файл 01-network.yaml с настройками интерфейсов.
- Для применения настроек интерфейсов и сохранения настроек после перезагрузки сервера рекомендуется выполнение netplan try . Это позволит проверить конфигурацию перед применением и отловить возможные ошибки. Также рекомендуется в обязательном порядке выполнить контрольную перезагрузку сервера, чтобы убедиться, что настройки после нее восстанавливаются правильно.
- Для проверки работоспособности моста docker0 перед настройкой интерфейсов следует запустить постоянный пинг (с параметром -t) с MCM-NODE1 (10.0.0.1) на MCM-NODE2 (10.0.0.2) и наоборот и убедиться в том, что узлы недоступны друг для друга. После настройки конфигурации интерфейсов и выполнения netplan try следует проверить, что пинг с MCM-NODE1 (10.0.0.1) на MCM-NODE2 (10.0.0.2) в обе стороны проходит успешно, т.е. узлы общаются между собой напрямую через мост docker0.
Установка сертификата Entcor
С компьютера администратора следует скопировать файл сертификата entcor.crt на узел MCM-SNIFFER по следующему пути (необходимо использовать фактический IP-адрес сервера MCM-SNIFFER):
scp entcor.crt entcor@192.168.2.23:/home/entcor
Затем на компьютере MCM-SNIFFER следует перенести сертификат в необходимый каталог и выполнить его обновление:
sudo mv entcor.crt /usr/local/share/ca-certificates
sudo update-ca-certificates
Примечание: после обновления сертификатов необходимо выполнить перезагрузку компьютера MCM-SNIFFER.
Установка Docker
# Add Docker's official GPG key:
sudo apt-get update
sudo apt-get install ca-certificates curl
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc
# Add the repository to Apt sources:
echo \
"deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
$(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin
Ссылка на руководство: https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/#install-using-the-repository
Установка компонентов системы МКИ
Установка компонентов системы МКИ может осуществляться посредством получения последней версии инсталляционного пакета (предпочтительно), либо из репозитория Git (может применяться для целей отладки или быстрого накатывания патчей/фикса ошибок).
Вариант 1: Установка с помощью инсталляционного пакета
Получение последней версии инсталляционного пакета производится с FTP-сервера Jenkins. Для этого необходимо подключиться к нему с устройства МКИ по протоколу FTP, используя соответствующую пару логин-пароль, и выкачать оттуда файлы install.sh и latest.tar.gz.
Перед запуском инсталляционного скрипта install.sh необходимо установить для него права на выполнение посредством команды chmod:
chmod +x install.sh
Также для корректной работы стека common необходимо предварительно авторизоваться под нужной учетной записью в docker-репозитории Harbor:
docker login registry.entcor
Далее непосредственное развертывание контейнеров производится запуском на выполнение скрипта install.sh.
После завершения установки компонентов ПАК «еNODE.МКИ» следует выполнить переход в каталог /opt/e-node/deploy, куда выполнялось развертывание компонентов системы инсталляционным скриптом install.sh.
Далее в том же каталоге следует создать/отредактировать файла .env, в котором следует установить следующие параметры:
- MONITOR_DATA_IF = <имя интерфейса на узле MCM-SNIFFER, на котором выполняется прослушка, например, enp7s
- MODE = enode
Примечание: вообще-то для работы МКИ параметр MODE должен иметь значение asutp, но работает пока только вот так.
Вариант 2: Установка непосредственно из репозитория Git
Получение последней версии инсталляционного пакета производится из Git-репозитория e-deploy, находящегося по адресу http://192.168.2.61, (нужно будет ввести соответствующие логин-пароль для доступа к репозиторию, а также выполнить переключение на ветку develop):
git clone http://192.168.2.61/e-node/e-deploy.git
git switch develop
Далее следует авторизоваться под нужной учетной записью в Docker-репозитории Harbor:
docker login registry.entcor
после чего нужно перейти в каталог e-deploy (в том каталоге, где выполнялся git clone) и выполнить следующую команду:
./enode.sh init
Далее в том же каталоге следует создать/отредактировать файла .env, в котором следует установить следующие параметры:
MONITOR_DATA_IF = <имя интерфейса на узле MCM-SNIFFER, на котором выполняется прослушка, например, enp7s0>
MODE = enode
Примечание: вообще-то для работы МКИ параметр MODE должен иметь значение asutp, но работает пока только вот так.
Запуск компонентов системы МКИ
После установки компонентов МКИ можно выполнить их запуск следующей командой:
enode <имя стека> start
Примечание: названия нужных стеков можно посмотреть в каталоге stacks в e-deploy (имена стеков соответствуют именам подкаталогов). Как минимум должны быть запущены следующие стеки:
enode analytic start
enode common start
enode asutp start
Примечание: стек analytic рекомендуется запускать перед стеком common из-за каких-то особенностей функционирования: Проверка запуска сервисов производится обычным образом с помощью команды:
docker ps
Проверка информационного обмена по протоколу МЭК-60870-5-104
Проверка информационного обмена по протоколу МЭК-60870-5-104 производится между узлами стенда MCM-NODE1 и MCM-NODE2 посредством программного обеспечения IEC Test, которое эмулирует передачу пакетов протокола МЭК-60870-5-104 поверх соединения Ethernet.
Для проверки работы протокола МЭК-60870-5-104 во внутренней сети обмена на одном из узлов ПО IEC Test запускается в режиме сервера с показанными ниже настройками:
TCP/IP Link Role - Server
IP Address - адрес внутреннего интерфейса для информационного обмена (в данном примере - 10.0.0.2)
Далее устанавливается канал обмена последовательным нажатием кнопок "Build String" и "Open Channel" (индикатор "1 channel" должен стать темно-зеленым).
Соответственно, на другом узле ПО IEC Test запускается в режиме клиента с показанными ниже настройками:
TCP/IP Link Role - Client
IP Address - адрес сервера, находящегося во внутренней сети для информационного обмена (в данном примере - 10.0.0.2).
Далее устанавливается канал обмена последовательным нажатием кнопок "Build String" и "Open Channel" (индикатор "1 channel" должен стать темно-зеленым).
Для начала непосредственно информационного взаимодействия следует послать с клиента на сервер специальную команду посредством нажатия кнопки "Start DT" (индикатор "1 channel" должен стать светло-зеленым как показано на рисунке ниже). С этого момента канал обмена установлен и активирован, а между экземплярами ПО IEC Test могут передаваться пакеты протокола МЭК-60870-5-104.
Для создания трафика по протоколу МЭК-60870-5-104 между узлами MCM-NODE1 и MCM-NODE2 следует использовать специальный макрос, имитирующий последовательную передачу данных протокола МЭК-60870-5-104 между узлами. Для этого необходимо на любом из узлов в ПО IEC Test перейти во вкладку "870 Commander", нажатием кнопки "Загрузить" загрузить макрос "ДУ по циклу 5 сек.rtm" и выполнить его нажатием кнопки "Выполнить":
В случае правильно настроенных узлов стенда и экземпляров ПО IEC Test на принимающем узле во вкладке "870 Commander" в соответствующем окне можно будет увидеть информацию о принятых сообщениях, отправленных макросом с передающего узла, что свидетельствует о состоявшемся информационном обмене по протоколу МЭК-60870-5-104 между узлами.
Примечание: в случае, если система МКИ выполняет прослушивание на одном из интерфейсов, входящих во внутреннюю сеть информационного обмена, а также при правильном конфигурировании компонента Grafana, при подключении браузером по адресу сервера MCM-SNIFFER в соответствующих дашбордах должна появиться информация о перехваченных пакетах протокола МЭК-60870-5-104, создающих описанный выше трафик.
Проверка информационного обмена по протоколу MODBUS
Работа стенда по протоколу MODBUS осуществляется посредством ПО Modbus Poll, запущенного на узле MDM-NODE2 (см. схему). Modbus Poll подключается по протоколу MODBUS-TCP к железке-конвертору ZLAN (см. схему) и через него опрашивает устройства (температурные датчики), подключенные к RS-485-портам №1, №2 и №3 конвертора ZLAN. Также на датчиках изменены их базовые адреса следующим образом: ID = 5 – на 1 порту RS-485, ID = 6 – на 2 порту RS-485, ID = 7 – на 3 порту RS-485.
Для доступа к датчикам на конверторе ZLAN установлены адреса IP-портов с помощью прилагающейся к нему софтины ZLVirCom, которую можно запустить с рабочего стола на узле MCM-NODE2 (Примечание: в текущей конфигурации стенда вся работа с MODBUS производится с этого узла). ZLVirCom сам опрашивает локальную сеть и находит там конвертор, после чего подключается к нему, и его можно конфигурировать:
При нажатии на кнопку Device в верхнем меню открывается список портов, в котором можно провалиться в конкретный порт и выполнить его настройки:
Настройки портов, к которым подключены датчики, должны выглядеть следующим образом:
Если все настроено корректно, то Modbus Poll сможет подключится к соответствующим RS-485-портам конвертора по указанному для них IP Address и Port (см. скриншот).
3. Непосредственно для выполнения опроса датчиков нужно запустить Modbus Poll с рабочего стола на узле MCM-NODE2:
Далее в меню Connection выбрать Connect (или нажать F3), откроется окно настроек подключения, где нужно указать следующие параметры:
В поле IP Address or Node Name нужно указать адрес порта, который будем опрашивать (соответственно, 10.0.0.241, .242, .243 для портов 1, 2, 3 конвертора.
Далее будет выполнено подключение к железке ZLAN и при попытке опроса вылезет ошибка “Timeout error”, так как не сконфигурированы параметры опроса.
Для их настройки надо зайти в меню Setup -> Read/Write Definition (или нажать F8) и указать следующие параметры:
В поле Slave ID нужно указать адрес датчика (5, 6 или 7), в поле Function выбрать «04 Read Input Registers (3х)», в полях Address и Quantity указать значение 1. Если номер датчика соответствует выбранному при подключении порту, то опрос пойдет корректно (Tx увеличивается, Err = 0):
Результат опроса можно увидеть, нажав кнопку Display communication traffic в панели инструментов (Tx – байты с запросом, Rx – байты ответа от датчика). В случае ошибки опроса или недоступности устройства Rx в трафике не будет, а будут только строки с отправкой (Tx).
4. Весь трафик между Modbus Poll на узле MCM-NODE2 и каким-либо из датчиков пролетает через сервер МКИ (который MCM-SNIFFER, см. схему). Соответственно, если в настройках перехвата указать порт на сервере, к которому подключен MCM-NODE2 (enp7s0 на данный момент), то еНОД.МКИ на сервере MCM-SNIFFER сможет перехватывать трафик MODBUS и, соответственно, его анализировать.