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。
-END-
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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