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reComputer R1000 使用 fuxa 实现 SCADA

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

简介​

FUXA 是一个基于 Web 的过程可视化 (SCADA/HMI/Dashboard) 软件。使用 FUXA，您可以为您的机器创建现代化的过程可视化界面，并实时显示数据。它支持 Modbus RTU/TCP、Siemens S7 Protocol、OPC-UA、BACnet IP、MQTT 等协议。

本文主要介绍如何使用 fuxa 实现 SCADA。在文章中，fuxa 从 node-red 和 OPC UA Simulator 接收数据，并使用 chart 和 Circular Gauge 显示数据；同时绘制一系列图形以模拟工业过程。

开始​

在开始这个项目之前，您需要提前准备好硬件和软件，如下所述。

硬件准备​

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软件准备​

  • Python 3.11 可能与 fuxa 不兼容。如果您的 Python 版本是 3.11，请考虑更换为其他版本的 Python。

  • 在 reComputer R1000 上使用 fuxa。您可以参考以下步骤在 reComputer R1000 上安装 fuxa：

      ## 您需要安装 Node 版本 14 || 16 || 18。
      wget https://nodejs.org/dist/v18.20.3/node-v18.20.3-linux-arm64.tar.xz
      tar -xf node-v18.20.3-linux-arm64.tar.xz
      cd node-v18.20.3-linux-arm64
      sudo cp -R * /usr/local/
      node -v
      npm -v
      ## 接下来从 npm 安装 FUXA
      sudo npm install -g --unsafe-perm @frangoteam/fuxa
      sudo fuxa

  • 关于如何使用 fuxa 实现 OPC-UA 数据交互，您可以参考此 wiki。

  • 关于如何使用 fuxa 实现与 mqtt 客户端的数据交互，您可以参考此 wiki。与该 wiki 不同的是，我们在 node-red 中发布的数据是通过 function 模块处理的，并使用 loop 模块进行连续发布。function 模块的代码如下：

    ## 启动时
      global.set('firstTank', '10000');
      global.set('secondTank', '0');
      global.set('thirdTank', '0');
    ## 消息处理
      var firstTank = global.get('firstTank');
      var secondTank = global.get('secondTank');
      var thirdTank = global.get('thirdTank');
      if (firstTank <= 0) {
          global.set('firstTank', 10000);
          global.set('secondTank', 0);
          global.set('thirdTank', 0);
          firstTank=10000;
          secondTank=0;
          thirdTank=0;
      }

      firstTank = firstTank - 3;
      secondTank++;
      thirdTank++;
      thirdTank++;
      global.set('firstTank',firstTank);
      global.set('secondTank',secondTank);
      global.set('thirdTank',thirdTank);
      var data = {
          "firstTank":firstTank,
          "scondTank":secondTank,
          "thirdTank":thirdTank,
      };
      msg.payload = data;
      return msg;

    主要是将 firstTank、secondTank 和 thirdTank 封装成 json 格式，然后让 mqtt-out 模块发布它。

  • 点击 fuxa 右下角的 + 按钮，输入 Name 和 Type，选择 Internal，最后点击 OK 以获得一个新模块。该模块没有与外部设备通信的功能，但它允许我们添加自定义标签。这些标签支持 boolean、number 和 string 三种数据类型，可以方便我们后续的工作。

硬件配置​

我们使用以太网线将 W10 PC 和 reComputer R1000 连接到交换机，以确保它们处于同一网络段。

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可视化显示和主要控件介绍​

图表​

在 fuxa 中提供了曲线图和柱状图。以曲线图为例，Chart 的属性如图所示。您可以设置 Chart 的 名称、字体大小、数据格式、时间格式、X 轴和 Y 轴样式以及其他属性。最重要的是 Chart to show，它决定了我们想要显示的数据源以及线条的格式。

点击 Chart to show，然后选择 New Chart，会弹出一个新的窗口，点击新窗口右上角的 + 按钮，输入 名称，然后点击 OK，即可成功创建一个新的线条配置。接着点击新创建的线条配置，再点击 Add Line，选择您想要显示的数据，最后点击 OK，即可生成一条新的曲线。通过此过程可以添加多条曲线。最后点击 OK 完成配置。

我们在这里使用 Chart 来显示来自 Prosys OPC UA Simulation Server 的数据。可以看到数据成功以图表的形式显示出来。

开关​

开关的属性如图所示。我们选择一个名为 swich_1 的布尔数据作为开关状态。您可以配置开关在开启或关闭时的显示状态，包括颜色配置、文本显示等。

形状​

Fuxa 提供了多种 shape（形状）供用户绘制工业可视化界面。每个 shape 都有三个属性，分别是 Property（属性）、Events（事件）和 Actions（动作）。 其中，Property 主要用于配置 shape 的颜色。通过绑定一个 Tag，shape 会根据 Tag 值的变化显示不同的颜色。您可以点击右上角的 + 来设置不同的颜色。

这里我们以一个仓库图案为例，通过 Property 填充其颜色。

Events 主要有两个内容，Type 表示事件类型，Action 表示事件触发后的动作。

Actions 需要绑定一个 Tag，不同的 Tag 值可以触发不同的动作。设置 Min 和 Max 的值，然后在 Type 选项中选择所需的动作。当 Tag 数据达到 Min 和 Max 之间的区间时，会触发相应的动作。

这里我们以一个仓库图案为例，通过 Actions 控制其旋转和停止。

管道​

在显示工业流程时，可以使用 pipe（管道）来表示工业材料的流动方向。管道的属性如图所示。

Property 部分可以设置管道的宽度、颜色等属性。Actions 也需要绑定一个 Tag。不同的 Tag 值可以让管道执行不同的动作。主要有四种动作：Stop（停止）、Turn clockwise（顺时针旋转）、Turn anticlockwise（逆时针旋转）和 Hide content（隐藏内容）。本文展示了两种动作：Stop 和 Turn clockwise。

为了模拟工业流程，我们添加了两个储罐和一些管道等图案。

圆形仪表​

除了 charts（图表），Circular Gauge（圆形仪表）也可以实时显示数据。共有三种 Circular Gauge 可供选择。

使用时需要通过绑定一个 Tag 来指定要显示的数据。同时需要指定仪表可以显示的最大数据范围。您还可以设置仪表盘上的线条等属性。这里我们选择 /dev/fromfuxa 主题中的 Tank1 数据进行显示。

之后，通过 Circular Gauge 显示了 Tank2 和 Tank3 的数据，以指示每个储罐的当前容量。

滑块​

使用滑块可以调整流量、压力等变量。其属性如图所示。您可以设置其颜色和格式。使用时需要绑定一个 Tag，然后滑块可以实时调整 Tag 的值。这里我们绑定了一个自定义的 Flow control 1 标签。

报警​

在工业过程中，某些参数（如压力）过高可能会引发一些危险。这时需要一个报警来提醒工作人员这里可能存在一些问题。Fuxa 支持实时监控某个值，并在该值达到某个危险范围时触发报警。 默认情况下，Fuxa 的界面没有打开报警栏。您需要进行设置以打开报警栏。

打开报警栏后，您可以设置报警。点击左上角的设置按钮，然后点击 Alarms，接着在新窗口中点击 +，即可显示报警设置窗口。这时需要绑定一个 Tag，系统将监控该 Tag 的值。Alarms 有四个级别，分别是 High High、High、Low 和 Message。您可以为每个级别设置一个 Tag 值范围，当 Tag 值达到该范围时，将触发对应级别的报警。

SCADA 演示​

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供不同的支持，以确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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