gRPC Python – Prozessdaten lesen und schreiben

Dieser Artikel beschreibt, wie Sie mit Python mit einem AXC F 3152 unter Verwendung von gRPC auf einfache Prozessdaten zugreifen und diese schreiben. (https://www.plcnext.help/te/Service_Components/gRPC_Introduction.htm)

Voraussetzung

Zuerst müssen wir die benötigten Dateien außerhalb der SPS, z. B. auf einem Windows-Rechner, vorbereiten.

1. Installieren Sie Python 3.9 (3.10 kann Fehler verursachen)
2. Installieren Sie das erforderliche Python-Paket, um Code aus den .proto-Dateien zu generieren:pip install grpcio-tools==1.36.1
3. Laden Sie das Repository mit den .proto-Dateien von https://github.com/PLCnext/gRPC herunter und entpacken Sie es

Erzeuge _pb2.py und _pb2_grpc.py aus .proto-Dateien

Als nächstes müssen wir die erforderlichen Python-Dateien aus den bereitgestellten .proto-Dateien generieren. Letztere befinden sich in folgendem Ordner:gRPC-master/protobuf.

Verwenden Sie diesen Code, um ein Python-Skript im Ordner gRPC-master zu erstellen, z. B. generate_grpc.py. Das Skript

1. erzeugt die erforderlichen Dateien und legt sie in gRPC-master/pxc_grpc ab
2. Passen Sie die Importpfade an

import glob
import os
from pathlib import Path

# create the output directory
Path('pxc_grpc').mkdir(parents=True, exist_ok=True)

grpc_command_base = 'python -m grpc_tools.protoc -I./protobuf --python_out=pxc_grpc --grpc_python_out=pxc_grpc '

import_paths = set()

# generate the *_pb2.py and *_pb2_grpc.py files
for filename in glob.iglob('./protobuf/**', recursive=True):

    if filename.endswith('.proto'):
        
        # store the import path
        path_parts = filename.split(os.sep)
        import_paths.add('.'.join(path_parts[1:-1]))

        grpc_command = ''.join([grpc_command_base, os.path.join('.', os.path.relpath(filename))])
        stream = os.popen(grpc_command)
        output = stream.read()
        if output != '':
            print(''.join(['error/info for file ', os.path.relpath(filename), ' - ', output]))


# get the python files in the base directory
base_pys = set()

for (dirpath, dirnames, filenames) in os.walk('./pxc_grpc'):
    for f in filenames:
        base_pys.add(f.split('.py')[0])
    break

# reformat the stored paths to adapt the import statements
try:
    import_paths.remove('')
except:
    pass

import_paths = list(import_paths)
import_paths.sort(key=len)
import_paths.reverse()

# adapt the imports
for filename in glob.iglob('./pxc_grpc/**', recursive=True):

    if filename.endswith('.py'):

        new_lines = []

        with open(filename, 'r') as file:
            lines = file.readlines()
            for line in lines:
                if line.startswith('from'):
                    for import_path in import_paths:
                        if import_path in line:
                            line = line.replace(import_path, ''.join(['pxc_grpc.', import_path]), 1)
                            break
                elif line.startswith('import'):
                    parts = line.split()
                    if parts[1] in base_pys:
                        line = line.replace('import', 'from pxc_grpc import')
                
                new_lines.append(line)

        with open(filename, 'w') as file:
            file.write(''.join(new_lines))

Öffnen Sie eine Shell und führen Sie das Skript aus:pyton generate_grpc.py

Erstellen Sie ein PLCnext-Demoprojekt

Das gezeigte Projekt soll nur zeigen, wie die gRPC-Schnittstelle mit dem GDS interagiert. Fühlen Sie sich frei, stattdessen ein vorhandenes Projekt zu verwenden. Für ein einzelnes Projekt müssen Sie die Portnamen im folgenden Python-Skript entsprechend anpassen, z. B. Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput .

SPS vorbereiten

Installieren Sie pip, um Ihre Python-Pakete zu verwalten:

1. Verbinden Sie den AXC F 3152 Controller mit dem Internet.
2. Geben Sie den Befehl curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py -o get-pip.py ein.
3. Geben Sie dann den Befehl python3 get-pip.py ein.

Installieren Sie die erforderlichen Pakete:pip install grpcio protobuf==3.20.0

Erstellen Sie einen Ordner „grpc_test“ im Projektverzeichnis (/opt/plcnext/projects/).

Kopieren Sie den Ordner „pxc_grpc“, der die gecrapten Python-Dateien enthält, nach „grpc_test“, z. B. mit WinSCP.

Erstellen Sie im Ordner „grpc_test“ ein Python-Skript mit dem Namen „grpc_test.py“ und fügen Sie den folgenden Code ein:

import grpc
from pxc_grpc.Plc.Gds.IDataAccessService_pb2 import IDataAccessServiceReadSingleRequest, \
    IDataAccessServiceReadRequest, IDataAccessServiceWriteSingleRequest, IDataAccessServiceWriteRequest
from pxc_grpc.Plc.Gds.IDataAccessService_pb2_grpc import IDataAccessServiceStub
from pxc_grpc.Plc.Gds.WriteItem_pb2 import WriteItem


def write_single_string(stub, port_name, value):
    
    single_write_request = IDataAccessServiceWriteSingleRequest()
    single_write_request.data.PortName = port_name
    single_write_request.data.Value.TypeCode = 19
    single_write_request.data.Value.StringValue = value

    return stub.WriteSingle(single_write_request)


def write_single_int(stub, port_name, value):
    
    single_write_request = IDataAccessServiceWriteSingleRequest()
    single_write_request.data.PortName = port_name
    single_write_request.data.Value.TypeCode = 6
    single_write_request.data.Value.Int16Value = value

    return stub.WriteSingle(single_write_request)


def write_multiple_values(stub):

    write_request = IDataAccessServiceWriteRequest()

    wi1 = WriteItem()
    wi1.PortName = 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput'
    wi1.Value.StringValue = "test1"
    wi1.Value.TypeCode = 19
    
    wi2 = WriteItem()
    wi2.PortName = 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput2'
    wi2.Value.StringValue = "test2"
    wi2.Value.TypeCode = 19

    # add multiple WriteItems at once
    write_request.data.extend([wi1, wi2])

    # add WriteItems separately
    # response1.data.append(wi1)
    # response1.data.append(wi2)

    return stub.Write(write_request)


def read_single_value(stub, port_name):

    single_read_request = IDataAccessServiceReadSingleRequest()
    single_read_request.portName=port_name

    return stub.ReadSingle(single_read_request)


def read_multiple_values(stub, port_names):

    read_request = IDataAccessServiceReadRequest()
    read_request.portNames.extend(port_names)

    return stub.Read(read_request)


if __name__ == "__main__":
   
    # create channel and stub
    channel = grpc.insecure_channel('unix:/run/plcnext/grpc.sock')
    stub = IDataAccessServiceStub(channel)

    print(write_single_string(stub, 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput', 'test123'))
    print(write_single_int(stub, 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.iInput', 18))

    print(write_multiple_values(stub))

    r = read_single_value(stub, 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput')
    print(r)
    print(r._ReturnValue.Value.TypeCode)
    print(r._ReturnValue.Value.StringValue)

    r = read_multiple_values(stub, ['Arp.Plc.Eclr/MainInstance.iInput', 'Arp.Plc.Eclr/MainInstance.strInput'])
    for value in r._ReturnValue:
        print(value, value.Value.TypeCode)

Verbinden Sie Ihre SPS mit PLCnext Engineer, laden Sie das Projekt herunter und starten Sie die Live-Ansicht.

Führen Sie das Beispiel aus

Starten Sie nun das Beispiel. Melden Sie sich über ssh auf der SPS an und navigieren Sie zu „grpc_test“, dann starten Sie das Python-Skript:

1. cd projects/grpc_test/
2. python3 grpc_test.py

Der gRPC ermöglicht die Interaktion mit GDS-Variablen.

Datentypen

Zum Lesen und Schreiben von Variablen wird der Datentyp benötigt, z. B. wi1.Value.TypeCode = 19 . Die Typen sind in der generierten Datei gRPC-master/pxc_grpc/ArpTypes_pb2.py beschrieben ab Zeile 242:

CT_None = 0
CT_End = 0
CT_Void = 1
CT_Boolean = 2
CT_Char = 3
CT_Int8 = 4
CT_Uint8 = 5
CT_Int16 = 6
CT_Uint16 = 7
CT_Int32 = 8
CT_Uint32 = 9
CT_Int64 = 10
CT_Uint64 = 11
CT_Real32 = 12
CT_Real64 = 13
CT_Struct = 18
CT_String = 19
CT_Utf8String = 19
CT_Array = 20
CT_DateTime = 23
CT_Version = 24
CT_Guid = 25
CT_AnsiString = 26
CT_Object = 28
CT_Utf16String = 30
CT_Stream = 34
CT_Enumerator = 35
CT_SecureString = 36
CT_Enum = 37
CT_Dictionary = 38
CT_SecurityToken = 39
CT_Exception = 40
CT_IecTime = 41
CT_IecTime64 = 42
CT_IecDate = 43
CT_IecDate64 = 44
CT_IecDateTime = 45
CT_IecDateTime64 = 46
CT_IecTimeOfDay = 47
CT_IecTimeOfDay64 = 48

Die entsprechenden Wertvariablen, z. B. r._ReturnValue.Value.StringValue , könnte in derselben Datei ab Zeile 365 gefunden werden, z. B. BoolValue , Int8Value , StringValue .