2 PLC将PLC连接到互联网为新的自动化和信息系统创造更多可能性.docx
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2PLC将PLC连接到互联网为新的自动化和信息系统创造更多可能性
【PLC】将PLC连接到互联网——为新的自动化和信息系统制造更多可能性
微信号ai-cps
功能引见OT技术（工艺+精益+自动化+机器人）和IT技术（云计算+大数据+物联网+人工智能）深度融合，在场景中构建：
形态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的机器智能认知系统，实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新制造的产业互联生态链。
2020-04-12原文
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以下文章来源于把握工程中文版，作者BillDehner
把握工程中文版
追踪全球工控自动化领域的进展，本订阅号由CONGTROLENGINEERINGChina主办，每日发布国内外工业把握、自动化和仪器仪表领域的技术趋势，留意原创，多数翻译自美国CE杂志，让您的每一次阅读都有价值。
原创 BillDehner 把握工程中文版
前言
PLC正获得信息技术（IT）的功能，可以直接与互联网交互，从而为新的自动化和信息系统制造更多可能性。
几十年来，可编程规律把握器（PLC）的特征定义都是围绕在牢靠、快速地处理工业自动化规律问题上。
这些基本准绳在今日仍旧无效，但这并不意味着最终用户只应关注这些功能。
现在，PLC已获得更多高级功能，其中一些功能有助于处理最终用户的使用问题。
传统的PLC遭到来自有线输入/输出（I/O）点和联网智能设备所供应可用信息的限制。
但在互联网上，存在大量信息可资利用，最终用户可以通过网页扫瞄器和使用程序来猎取、利用这些信息。
很多网站都供使用编程来传递信息的方法，这就是PLC如何猎取数据并将其付诸实践的方式。
为什么需要连接互联网？
但是，为什么PLC需要连接到互联网呢？
缘由之一是很多常见的使用程序需要了解当前环境的天气情况。
例如，浇灌或冷却塔自动化系统，可以猎取实时和猜测的温度和局部降水值，以调整运营活动。
另一个例子是太阳能设备，该设备从某些网站猎取方位角和高度信息，并使用其来优化太阳能电池板的对准方式。
从网站获得的信息，可能不直接参与把握活动，但对运营商可能有用。
电线生产商可以每日从证券买卖所网站猎取铜商品的价格，以挂念在人机界面（HMI）上显示近乎实时的利润率。
为了以这种方式连接到互联网，PLC需要使用工具来访问超文本传输协议（HTTP）和处理JavaScript对象符号（JSON）。
具有这些指令的PLC，可以使用适当的使用程序接口（API）启动与网站的通信，从网站接收数据，并将数据解析为所需的信息。
使用扫瞄器扫瞄互联网时需要哪些操作？
首先，在扫瞄器地址栏中，键入到达特定网站所需的字符串，我们称之为统一资源定位符（URL），它指向特定的域和网页。
在扫瞄器中键入URL会生成对网页服务器的HTTP恳求，并且HTTP响使用于填充扫瞄器的显示。
HTTP恳求和响应，是易于理解的轻量级文本文件，易于软件创建和解析。
这就是人类使用扫瞄器与互联网网站进行交互的方式，但是PLC的过程略有不同。
了解使用程序接口
很多网站都供应API定义，PLC可以使用它们来交换某些数据。
PLC社区更感爱好的是供应可能对自动化机器、设备和系统有用的那种硬数据的站点。
当然，PLC必需具有出站访问互联网的权限，才能与供应API的站点连接。
信息可能包括当前和将来的天气情况、太阳的位置、商品或能源的当前价格或很多其它可能相关的数据。
互联网搜索将指出哪些网站供应访问所需信息的API。
一些API允许免费访问，而另一些API则限制用户每天访问的次数。
供应更具价值信息的供应商，则可能会收取肯定的订阅费。
当PLC或其它软件，依据定义的格式发起HTTP恳求时，网站将前往JSON格式的响应。
用户可以解析此响应以获得特定数据。
在尝试将PLC与网站人机界面连接或任何形式的低层级以太网通信时，应为程序员配备一些有用的工具。
一种是开源的Wireshark，它将公开HTTP恳求和响应数据包。
另一个是文本编辑器，可以便利地查看JSON响应。
任何文本编辑器都可以，但是有很多免费的编辑器，能够供应添加显示的JSON格式内容以简化工作。
使用JSON文件开展工作
JSON响应以紧凑的ASCII字符串形式接收，对于工作人员而言，以原始格式阅读并不简约（图1）。
使用兼容的文本编辑器查看JSON字符串，可以呈现JSON文件中信息对象的分层和嵌套性质（图2）。
图1：
典型的JSON数据有效负载，需要进行分析才能提取所需的数据。
本文图片来源：
AutomationDirect
图2：
此高亮显示的JSON示例，呈现了信息的分层性质，其中包含可供软件解析的人类可读数据。
感爱好的信息通常向下嵌套几层，必需系统地解析和提取。
在图2的示例中，从第0层开头，然后进入第1层的“温度”对象，接着进入第2层的“英制单位”对象，最终获得华氏温度的“值”为44。
每个PLC都不同，但是任何PLC都需要支持一些通用的基本功能，例如HTTP恳求和JSON响应解析。
1
第一步
PLC设备必需在工厂网络上配置以太网端口，并带有适用的默认网关、域名系统（DNS）、IP地址和子网掩码。
同样，用于此目的的以太网端口必需能够通过现场网络连接到因特网。
2
其次步
PLC设备必需可配置为充当传输把握协议（TCP）的客户端。
这相当于在PLC中打开规律通道，因此HTTP指令可以通过以太网端口，发起网站API恳求。
3
第三步
PLC编程必需具有用于定义目标API服务器名称（URL）和其它具体信息的HTTP指令（图3）。
此配置包括恳求字符串以及响应信息应放置的位置。
图3：
HTTP指令使PLC可以发起对互联网网站API的恳求，从而猎取所需的数据。
4
最终
PLC编程软件必需具有可识别JSON的指令，该指令可以解析对象的各个分层，以获得所需的数据（图4）。
由于JSON中的嵌套层，此解析操作可能需要执行数个步骤。
图4：
需要一个解析指令以便PLC可以挖掘JSON数据无效负载中的对象层，并提取所需的信息。
通过互联网检查温度
一种常见的使用程序，可以供应良好的概念验证，它使用PLC与天气网站联系，以确定当前或猜测的本地温度。
在此示例中，已通过具有必要指令（HTTP指令和JSON解析）的设计软件对PLC进行配置。
例如，AccuWeather网站上，在“API参考”标签下，供应了具有很多具体信息的API。
用户应一直向目标网站询问有关注册、创建使用程序、费用和其它技术细节或限制的信息。
创建使用程序时，将供使用户公用的API密钥，这对于启动HTTP通信是必需的。
该用户API密钥有点像授权通信的密码。
该API供应了很多猎取数据的方法。
例如，假如PLC在大城市中，则可以在此基础上实现一步获得温度。
为了获得更高的精确 性，用户可以选择纬度/经度，甚至邮递区号来查找位置键，该位置键用于调用其它API方法。
对于此示例，我们将使用后一种方法。
搜索参考位置部分，将显示“邮政编码搜索”的“猎取”方法，显示全部无效参数并允许用户构建无效的HTTP恳求字符串。
该工具还可用于执行恳求并查看响应消息和无效载荷（JSON数据）的外观。
遵照API规章，“键”值包含所需的位置键。
接下来，搜索参考的“当前条件”部分，将显示“当前条件”的“猎取”方法。
假如使用用户的API密钥和新的位置密钥来执行此方法，则将获得另一个包含温度的响应。
在开发过程中，可以通过这种方式使用AccuWeather网站来搜索通讯选项。
在实际运转时，将PLC配置为可以发出带有正确恳求字符串的HTTP命令。
收到每个响应时，PLC需要将数据放入字符串变量中，然后发出连续的JSON解析指令，以向下挖掘所需的数据。
保证网络的平安性
使PLC能够与互联网连接，这开启了无限可能性，但也带来了一些问题。
用户必需确保，在工业设备连接到互联网的任何时间点上，都能保证网络的平安性。
同样，最终使用程序必需足够强大，以承受任何形式的互联网中缀。
对于本文中的示例使用程序，安装本地温度变送器可能会更好地为最终用户服务。
但是，互联网供应了大量有用的信息，而这些信息无法在本地进行检测。
稍加思考和一些额外的编程工作，用户就可以利用基于PLC的HTTP和JSON指令，为使用程序添加新的功能。
关键概念：
■PLC可连接到互联网，以为用户收集有用的实时信息。
■将PLC连接到互联网需要对互联网如何运转和共享信息有基本的了解。
■互联网可以添加价值，但是将PLC连接到互联网的用户，需要留意网络平安问题。
思考一下：
将PLC连接到互联网，如何使您的公司受益？
欢迎在文后留言。
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本文来自于《把握工程中文版》（CONTROLENGINEERINGChina ）2020年01-02月刊《封面故事》栏目，原标题为：
将PLC连接到互联网的好处
先进制造业+工业互联网
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