python如何玩转plc

Python可以通过多种方式与PLC（可编程逻辑控制器）进行交互，包括使用专用库、通信协议和集成开发环境等。通过使用这些工具，用户可以实现数据采集、远程控制、监控和自动化任务。其中，最常用的方法包括：使用OPC（OLE for Process Control）协议进行通信、利用Modbus协议连接PLC、采用第三方库如pycomm3与PLC进行通信、以及通过RESTful API进行操作。为了更好地理解如何使用Python与PLC进行交互，我们将详细探讨这些方法中的一种，即使用Modbus协议连接PLC，并说明其实现过程。

Modbus协议是工业自动化中广泛使用的通信协议之一，它支持多种传输方式，包括串行通信（如RS-232、RS-485）和以太网（Modbus TCP/IP）。通过Python，您可以使用库如pymodbus来实现与PLC的Modbus通信。以下是使用pymodbus连接PLC的详细步骤：

安装pymodbus库：首先，您需要在Python环境中安装pymodbus库。可以通过pip命令来安装：pip install pymodbus。
设置PLC的通信参数：在使用Python与PLC进行通信之前，您需要了解PLC的通信参数，包括IP地址、端口号（对于Modbus TCP/IP）或串行端口设置（对于Modbus RTU）。
编写Python脚本进行通信：使用pymodbus库，您可以编写Python脚本来读取或写入PLC中的寄存器。这通常涉及创建Modbus客户端对象，连接到PLC，执行读写操作，然后关闭连接。

下面，我们将深入探讨Python与PLC通信的各种方法和最佳实践。

一、OPC协议与Python

OPC协议是一种工业标准，用于过程控制和自动化系统之间的数据交换。它允许不同制造商的设备和应用程序之间进行无缝通信。

1. 使用OPC UA与Python连接PLC

OPC UA（OPC Unified Architecture）是OPC协议的最新版本，提供平台无关的通信。Python中，可以使用opcua库与PLC进行通信。

安装和设置

首先，通过以下命令安装opcua库：

pip install opcua

编写Python脚本

要与PLC进行通信，您需要首先创建一个OPC UA客户端，然后连接到PLC的OPC UA服务器。以下是一个简单的示例：

from opcua import Client
连接到OPC UA服务器
client = Client("opc.tcp://<PLC_IP>:<PORT>")
client.connect()
读取数据
node = client.get_node("ns=2;i=2")  # 根据实际的PLC节点地址
value = node.get_value()
print(f"Value: {value}")
断开连接
client.disconnect()

2. OPC DA与Python

OPC DA（Data Access）是OPC协议的早期版本，主要用于Windows平台。

使用OpenOPC库

对于需要与OPC DA进行通信的应用程序，可以使用OpenOPC库。安装OpenOPC后，可以通过以下方式连接PLC：

import OpenOPC
opc = OpenOPC.client()
opc.connect('<OPC_SERVER_NAME>')
读取标签
value = opc.read('<TAG_NAME>')
print(f"Value: {value}")
opc.close()

二、MODBUS协议与Python

Modbus协议是工业自动化中常用的协议，适用于串行和以太网通信。

1. 使用pymodbus与Modbus TCP/IP

pymodbus是一个支持Modbus协议的Python库，适用于Modbus TCP/IP和RTU。

安装pymodbus

pip install pymodbus

Python脚本示例

以下是通过Modbus TCP/IP与PLC通信的示例：

from pymodbus.client.sync import ModbusTcpClient
创建Modbus TCP客户端
client = ModbusTcpClient('<PLC_IP>')
连接到PLC
client.connect()
读取保持寄存器
result = client.read_holding_registers(1, 10)
print(result.registers)
关闭连接
client.close()

2. 使用pymodbus与Modbus RTU

对于串行通信，可以使用Modbus RTU：

from pymodbus.client.sync import ModbusSerialClient
创建Modbus串行客户端
client = ModbusSerialClient(method='rtu', port='/dev/ttyUSB0', baudrate=9600)
连接到PLC
client.connect()
读取输入寄存器
result = client.read_input_registers(1, 10)
print(result.registers)
关闭连接
client.close()

三、RESTful API与Python

一些现代PLC支持RESTful API，这使得通过HTTP协议进行通信变得可能。

1. 使用requests库进行HTTP通信

Python的requests库可以用于与PLC的RESTful API进行通信。

安装requests库

pip install requests

发送HTTP请求

以下是一个使用RESTful API读取PLC数据的示例：

import requests
发送GET请求
response = requests.get('http://<PLC_IP>/api/data')
data = response.json()
print(data)

2. 实现自定义API通信

对于不支持RESTful API的PLC，您可以实现自定义的API接口，通过中间层进行通信。

四、第三方库与Python

除了前面介绍的库，还有其他第三方库可供选择。

1. pycomm3库

pycomm3是一个用于Rockwell PLC通信的Python库。它支持CIP协议，适用于Allen-Bradley PLC。

安装pycomm3

pip install pycomm3

使用示例

from pycomm3 import LogixDriver
连接到PLC
with LogixDriver('<PLC_IP>') as plc:
    # 读取标签
    value = plc.read('<TAG_NAME>')
    print(value)

2. Snap7库

Snap7是一个适用于西门子PLC的开源库。

安装Snap7

pip install python-snap7

使用示例

import snap7
创建客户端
client = snap7.client.Client()
连接到PLC
client.connect('<PLC_IP>', 0, 1)
读取DB块
data = client.db_read(1, 0, 10)
print(data)
断开连接
client.disconnect()