PLC实现HTTP协议的POST请求与服务端JSON双向通讯

要在PLC中实现HTTP协议的POST请求并与服务端进行JSON格式的双向通讯，通常有以下几种实现方式：

1. 使用支持HTTP功能的PLC

现代高端PLC（如西门子S7-1200/1500、罗克韦尔ControlLogix、三菱Q系列等）通常内置或可通过附加模块实现HTTP通信功能。

西门子S7-1200/1500实现示例

ST
// 使用"HTTP_POST"指令（TIA Portal环境）
// 首先定义变量
VAR
HTTP_POST_DB : HTTP_POST; // 数据块
RequestBody : STRING(1000) := '{"key1":"value1", "key2":123}';
Response : STRING(1000);
Done : BOOL;
Error : BOOL;
Status : WORD;
END_VAR

// 在OB1中调用
HTTP_POST_DB(
REQ := TRUE,
URL := 'http://example.com/api',
BODY := RequestBody,
CONTENT_TYPE := 'application/json',
DONE => Done,
ERROR => Error,
STATUS => Status,
RESPonSE => Response
);

// 处理响应
IF Done THEN
// 解析JSON响应（可能需要额外库）
HTTP_POST_DB(REQ := FALSE); // 重置指令
END_IF;

2. 使用工业网关或边缘设备

如果PLC本身不支持HTTP，可以通过工业网关中转：

PLC与网关通信：使用PLC原生协议（如Modbus TCP、OPC UA等）
网关与服务端通信：网关实现HTTP POST和JSON处理

3. 使用第三方库或自定义通信模块

对于支持自定义功能的PLC（如CODESYS兼容平台）：

ST
// 使用FB实现HTTP POST（伪代码）
FUNCTION_BLOCK HTTP_POST_JSON
VAR_INPUT
Execute : BOOL;
URL : STRING(255);
Jsondata: STRING(2000);
END_VAR
VAR_OUTPUT
Done : BOOL;
Error : BOOL;
Response : STRING(2000);
END_VAR
VAR
// 内部实现变量
state : INT;
socket : T_SOCKET;
request : STRING(4000);
END_VAR

// 实现TCP连接、HTTP请求构造和发送
// 包括：
// 1. 解析URL
// 2. 建立TCP连接
// 3. 构造HTTP请求头：
//    POST /api HTTP/1.1
//    Host: example.com
//    Content-Type: application/json
//    Content-Length: xxx
//
//    {"key":"value"}
// 4. 发送请求
// 5. 接收响应
// 6. 解析响应

4. 使用Python脚本中转（适用于支持Python的PLC）

如Beckhoff PLC使用Python脚本：

python
import requests
import json

def post_to_server(plc_data):
url = "http://example.com/api"
headers = {'Content-Type': 'application/json'}

# 将PLC数据转换为JSON
json_data = {
"temperature": plc_data.temperature,
"pressure": plc_data.pressure,
"status": plc_data.status
}

try:
response = requests.post(url, data=json.dumps(json_data), headers=headers)
return response.json()  # 返回服务器响应
except Exception as e:
return {"error": str(e)}

JSON处理注意事项

JSON生成：

简单系统：手动拼接JSON字符串
复杂系统：使用JSON库（如西门子的"Simatic JSON Library"）

JSON解析：

解析响应数据，提取所需字段

示例（伪代码）：

ST// 假设Response包含：{"command": "start", "param": 42}IF Find(Response, '"command":') > 0 THENcommand := ExtractString(Response, '"command":', ',');param := ExtractInt(Response, '"param":', '}');END_IF;

实际实施建议

选择合适的方法：

高端PLC：优先使用内置HTTP功能
中低端PLC：考虑网关方案
开放平台：使用Python/C脚本

安全考虑：

使用HTTPS而非HTTP
实现认证（如Bearer token、Basic Auth）
考虑数据加密

错误处理：

实现超时机制
记录通信失败
设计重试逻辑

性能优化：

避免频繁短连接（考虑连接池或持久连接）
合理设置超时时间
压缩大数据量请求

示例完整流程（西门子环境）

在TIA Portal中添加HTTP库
创建数据块存储请求和响应

在OB1中组织程序逻辑：

ST
// 初始化
IF NOT InitDone THEN
HTTP_POST_DB.URL := 'https://api.example.com/data';
HTTP_POST_DB.CONTENT_TYPE := 'application/json';
InitDone := TRUE;
END_IF;

// 准备JSON数据
JSON_data:= CONCAT('{"temp":', REAL_TO_STRING(Temperature));
JSON_data:= CONCAT(JSON_DATA, ',"status":');
JSON_data:= CONCAT(JSON_DATA, BOOL_TO_STRING(MachineStatus));
JSON_data:= CONCAT(JSON_DATA, '}');

// 触发请求
IF NOT HTTP_POST_DB.DONE AND NOT HTTP_POST_DB.ERROR THEN
HTTP_POST_DB.BODY := JSON_DATA;
HTTP_POST_DB(REQ := TRUE);
END_IF;

// 处理响应
IF HTTP_POST_DB.DONE THEN
// 解析响应JSON
ParseJSonResponse(HTTP_POST_DB.RESPONSE);
HTTP_POST_DB(REQ := FALSE);
ELSIF HTTP_POST_DB.ERROR THEN
// 错误处理
ErrorCount := ErrorCount + 1;
HTTP_POST_DB(REQ := FALSE);
END_IF;

通过以上方法，PLC系统可以实现与现代IT系统的HTTP/JSON双向通信，适用于工业物联网(IIoT)应用、远程监控、云平台集成等场景。

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