随着工业自动化和信息化的不断发展,PLC(可编程逻辑控制器)已经成为工业自动化领域中不可或缺的关键设备。而在与 PLC 进行通讯时,Python 作为一种功能强大的编程语言,也越来越受到工程师们的青睐。因为 Python 在科技计算、数据处理、可视化等方面有着优秀的表现,并且通过 Python 与 PLC 进行通讯也是一种高效、灵活的手段。本次我们将介绍如何使用 Python 与西门子 PLC 进行通讯的方法和注意事项,掌握这种技能将有助于在工业控制及信息化方面有所应用,具有广泛的应用前景。 1 西门子 PLC 与其通讯协议 西门子 PLC 是工控领域广泛使用的一种控制器,其硬件结构主要由 CPU、IO 模块等组成。PLC 掌握了现代工业自动化生产中重要地位,其大量使用使得自动化生产得以高效、精准地进行。PLC 的操作系统是专门为自动化控制而设计的,它集成在控制器的标准芯片上,因此 PLC 具有较高的稳定性和可靠性。 PLC 通讯协议则是指人机接口(HMI)或者第三方系统与 PLC 进行通信时所采用的通讯方式,包括西门子 PLC 主站协议等。通讯协议的选择取决于应用系统的需求和具体情况。 其中,西门子 PLC 主站协议是西门子 PLC 通讯协议的一种,是相对完整的一种通讯协议。它可以用于多个平台和设备上,如 PC 端、HMI 等,实现数据的采集、监控、控制等功能。通过这种协议,可以从 PLC 读取数据、写入数据、触发控制命令等,实现 PLC 与其他系统之间高效的数据传递和应用交互。 2 Python 语言基础主要包括以下几部分:
除此之外,Python 还有丰富的标准库和第三方库,这些库提供了很多功能强大、易用的函数和工具,用于处理各种场景下的数据类型和任务。在实现 Python 与 PLC 通讯时,需要使用到相关的库函数,如 socket、struct、Pycomm 等,因此,对于 Python 语言和库函数的掌握也非常重要。 3 Python 与 PLC 通讯可以通过多种方式,如串口通讯、以太网通讯等。在 PLC 与 Python 之间建立通讯连接后,就可以实现数据的传输和控制信号的交互。 在 Python 与 PLC 通讯中,常用的协议包括 MODBUS、OPC UA、S7Comm 等。对于西门子 PLC,通常使用 S7Comm 协议进行通讯,其使用 TCP/IP 协议进行数据传输。为了使用 S7Comm 协议,需要使用相关的库函数,如 Python-snap7、Pycomm 等。 在使用 Python 与 PLC 通讯时,通常需要进行以下步骤:
需要注意的是,在 Python 与 PLC 通讯过程中,需要考虑到通讯的稳定性和数据的正确性,避免出现数据传输错误或通讯中断等问题。 4 在实际应用中,使用 Python 与 PLC 通讯,可以实现工业自动化、远程监控、数据采集等功能。下面以 snap7 库为例,介绍 Python 与西门子 PLC 通讯的具体实现过程。 步骤 1:安装 snap7 库 在 Python 环境中,使用 pip 命令安装 snap7 库: pip install snap7 步骤 2:建立连接 使用 snap7 库中的 client 库函数建立连接,指定 PLC 的 IP 地址和端口号:
第一个参数192.168.1.1:表示IP 地址 第二个参数 0:表示Rack号(机架号),数字非 0 即 1 第三个参数 1:表示Slot号(CPU槽号),请去 plc 控制柜查看 步骤 3:读取数据 使用 snap7 库中的 db_read 函数读取 PLC 中的数据,指定数据类型、数据块地址、数据地址和数据长度: data = plc.db_read(1, 0, 0, 10) 对于 plc.db_read(1, 0, 0, 10) 这句代码,其中每个数字的含义如下: 第一个参数 1:表示需要读取的数据块的数据块号,也可以使用区域标识符来指定,如 plc.db_read('DB1', 0, 0, 10)。 第二个参数 0:表示需要读取的数据块内的起始地址,即需要读取数据块的哪个地址开始读取。此处设为 0,表示从数据块中的第一个地址(也就是起始地址)开始读取数据。 第三个参数 0:表示读取的数据类型。0 表示位(boolean)类型。可以根据读取的数据类型对应不同的数字,如 1 代表 byte(8 位)类型,2 代表 word(16 位)类型,3 表示双字节(double word)类型,4 表示浮点型(float)类型,5 表示双精度浮点型(double)类型。 第四个参数 10:表示需要读取多少个数据,即读取的数据长度。此处设为 10,表示需要读取 10 个位(boolean)类型的数据,读取的范围是从数据块的地址 0 开始,读取 10 个地址的数据。 步骤 4:写入数据 使用 snap7 库中的 db_write 函数向 PLC 中写入数据,指定数据类型、数据块地址、数据地址、数据长度和数据内容:
第一个参数 1 :表示要写入的数据块在 PLC 中的编号,即 DB1。 第二个参数 0 :表示写入开始的偏移量(即在 DB1 中的起始地址,从 0 开始)。 第三个参数 0 :表示要写入的数据在数据块中的偏移量(第一个数据的起始地址为 0)。 第四个参数 b'\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\x09\x0A' :表示要写入的数据。在此例中,写入的是一个 10 字节的二进制数据,其中每个字节均为\x01 至\x0A。 步骤 5:关闭连接 通讯完成后,使用 snap7 库中的 disconnect 函数关闭连接: plc.disconnect() 通过以上步骤,可以实现 Python 与西门子 PLC 通讯,并实现数据的传输和控制信号的交互。在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的通讯协议和通讯方式,并进行相应的参数配置和数据解析。 5 下面介绍应用场景,以及如何在这些场景中使用 Python 与西门子 PLC 通讯来实现特定的功能。
在拓展应用时,需要注意使用 Python 与西门子 PLC 通讯时安全性和数据准确性的保证,同时根据特定的应用场景和需求进行具体的开发和实现。 6 在与 PLC 进行通讯时,需要考虑以下几点:
总之,与 PLC 进行通讯需要注意通讯协议和数据类型选择、连接的建立和关闭、数据的读写方式、异常处理等问题。在实际应用中可以根据具体需求和使用的 PLC 型号选择适合的通讯方式和库,并进行适当的调试和优化,保证通讯的稳定性和数据的准确性。 |
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