如何用Python控制plc

通过Python控制PLC可以通过多种方式实现，包括使用OPC UA协议、Modbus协议、专用库和工具等。每种方法都有其优缺点，具体选择取决于你的项目需求和PLC型号。

OPC UA协议：OPC UA是一种广泛应用于工业自动化中的通信协议，它允许不同厂商的设备之间进行互操作。使用Python中的OPC UA库（如opcua库），可以实现与PLC的通信，从而控制PLC的输入输出和读取数据。
Modbus协议：Modbus是一种更为简单且历史悠久的通信协议，常用于与PLC通信。Python提供了多个Modbus库（如pymodbus），这些库允许在Python中通过TCP/IP或串行通信与支持Modbus协议的PLC进行交互。
专用库和工具：一些PLC制造商提供专用的Python库或工具，使得与其PLC通信更加直接和高效。例如，西门子提供了snap7库用于与S7系列PLC通信。
自定义通信协议：在某些情况下，你可能需要通过自定义的协议来与PLC通信。这通常需要深入了解PLC的通信接口和协议，并在Python中实现相应的通信逻辑。

下面我们详细探讨如何使用这些方法来通过Python控制PLC。

一、OPC UA协议

1. OPC UA协议概述

OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）是一种开放标准，它为工业自动化设备提供了一个通用的通信框架。相比于传统的OPC标准，OPC UA具有更好的安全性、可扩展性和平台独立性。

2. 使用Python实现OPC UA通信

要使用Python与PLC进行OPC UA通信，你需要安装一个支持OPC UA的库，如opcua库。可以通过以下命令安装：

pip install opcua

a. 连接到PLC

首先，你需要连接到PLC的OPC UA服务器。通常，PLC制造商会提供OPC UA服务器的IP地址和端口号。

from opcua import Client
创建一个OPC UA客户端实例
client = Client("opc.tcp://<PLC_IP>:<PORT>")
连接到OPC UA服务器
client.connect()

b. 读取和写入数据

连接成功后，可以通过节点ID读取和写入PLC的数据。

# 读取PLC的节点值
node = client.get_node("ns=2;i=2")
value = node.get_value()
print("Current value:", value)
写入PLC的节点值
node.set_value(42)
print("New value set to 42")

c. 断开连接

完成数据操作后，记得断开与PLC的连接。

client.disconnect()

二、Modbus协议

1. Modbus协议概述

Modbus是应用广泛的协议，适用于多种工业设备之间的数据交换。Modbus协议有多个变种，包括Modbus RTU（串行通信）和Modbus TCP（以太网通信）。

2. 使用Python实现Modbus通信

pymodbus是一个流行的Python库，用于实现Modbus协议。通过以下命令安装：

pip install pymodbus

a. Modbus TCP通信

from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient
创建Modbus TCP客户端实例
client = ModbusTcpClient('<PLC_IP>')
连接到PLC
client.connect()
读取保持寄存器中的值
result = client.read_holding_registers(1, 1)
print("Register value:", result.registers[0])
写入保持寄存器
client.write_register(1, 10)
断开连接
client.close()

b. Modbus RTU通信

对于Modbus RTU通信，需要使用串口，并且需要配置串口参数。

from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient
创建Modbus RTU客户端实例
client = ModbusSerialClient(method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', baudrate=9600, timeout=3)
连接到PLC
client.connect()
读取输入寄存器
result = client.read_input_registers(1, 1)
print("Input register value:", result.registers[0])
断开连接
client.close()

三、专用库和工具

1. 使用`snap7`库连接西门子PLC

snap7是一个专门用于与西门子S7系列PLC通信的库。通过以下命令安装：

pip install python-snap7

a. 连接到西门子PLC

import snap7
创建一个客户端实例
client = snap7.client.Client()
连接到PLC
client.connect('<PLC_IP>', 0, 1)
读取PLC的DB块数据
data = client.db_read(1, 0, 4)
print("DB1 data:", data)
断开连接
client.disconnect()

2. 使用库和工具的优缺点

使用专用库和工具的优点是它们通常提供了更高层次的抽象，简化了与PLC的通信。然而，这些库可能仅适用于特定品牌和型号的PLC。

四、自定义通信协议

1. 自定义协议概述

在某些场合，现有的协议可能无法满足特定的需求。这时可以考虑与PLC制造商合作，制定一个自定义的通信协议。

2. 实现自定义协议

实现自定义协议需要对PLC的硬件接口和通信协议有深入的了解。通常需要编写自定义的Python代码来处理通信。

import socket
def send_custom_command(ip, port, command):
    # 创建一个套接字对象
    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
        # 连接到PLC
        s.connect((ip, port))
        # 发送自定义命令
        s.sendall(command)
        # 接收响应
        response = s.recv(1024)
        print("Response:", response)
使用自定义命令与PLC通信
send_custom_command('<PLC_IP>', <PORT>, b'MY_CUSTOM_COMMAND')