傳統的PLC受到來自有線輸入/輸出（I/O）點和聯網智能設備所提供可用信息的限制。但在互聯網上，存在大量信息可資利用，最終用戶可以通過網頁瀏覽器和應用程序來獲取、利用這些信息。許多網站都提供用編程來傳遞信息的方法，這就是PLC如何獲取數據并將其付諸實踐的方式。　　

為什么需要連接網絡？　　

但是，為什么PLC需要連接到網絡呢？原因之一是許多常見的應用程序需要了解當前環境的天氣情況。例如，灌溉或冷卻塔自動化系統，可以獲取實時和預測的溫度和局部降水值，以調整運營活動。　　

另一個例子是太陽能設備，該設備從某些網站獲取方位角和高度信息，并使用其來優化太陽能電池板的對準方式。從網站獲得的信息，可能不直接參與控制活動，但對運營商可能有用。電線生產商可以每日從證券交易所網站獲取銅商品的價格，以幫助在人機界面（HMI）上顯示近乎實時的利潤率。　　

為了以這種方式連接到互聯網，PLC需要使用工具來訪問超文本傳輸協議（HTTP）和處理JavaScript對象符號（JSON）。具有這些指令的PLC，可以使用適當的應用程序接口（API）啟動與網站的通信，從網站接收數據，并將數據解析為所需的信息。　　

使用瀏覽器瀏覽互聯網時需要哪些操作？首先，在瀏覽器地址欄中，鍵入到達特定網站所需的字符串，我們稱之為統一資源定位符（URL），它指向特定的域和網頁。在瀏覽器中鍵入URL會生成對網頁服務器的HTTP請求，并且HTTP響應用于填充瀏覽器的顯示。HTTP請求和響應，是易于理解的輕量級文本文件，易于軟件創建和解析。這就是人類使用瀏覽器與互聯網網站進行交互的方式，但是PLC的過程略有不同。　　

了解應用程序接口　　

許多網站都提供API定義，PLC可以使用它們來交換某些數據。PLC社區更感興趣的是提供可能對自動化機器、設備和系統有用的那種硬數據的站點。當然，PLC必須具有出站訪問互聯網的權限，才能與提供API的站點連接。信息可能包括當前和未來的天氣狀況、太陽的位置、商品或能源的當前價格或許多其它可能相關的數據。　　

互聯網搜索將指出哪些網站提供訪問所需信息的API。一些API允許免費訪問，而另一些API則限制用戶每天訪問的次數。提供更具價值信息的提供商，則可能會收取一定的訂閱費。　　

當PLC或其它軟件，按照定義的格式發起HTTP請求時，網站將返回JSON格式的響應。用戶可以解析此響應以獲得特定數據。　　

在嘗試將PLC與網站人機界面連接或任何形式的低層級以太網通信時，應為程序員配備一些有用的工具。一種是開源的Wireshark，它將公開HTTP請求和響應數據包。另一個是文本編輯器，可以方便地查看JSON響應。任何文本編輯器都可以，但是有許多免費的編輯器，能夠提供增強顯示的JSON格式內容以簡化工作。　　

使用JSON文件開展工作　　

JSON響應以緊湊的ASCII字符串形式接收，對于工作人員而言，以原始格式閱讀并不容易（圖1）。使用兼容的文本編輯器查看JSON字符串，可以展示JSON文件中信息對象的分層和嵌套性質（圖2）。

圖1 ：典型的JSON 數據有效負載， 需要進行分析才能提取所需的數據。本文圖片來源：Automation Direct

圖2：此高亮顯示的JSON示例，展示了信息的分層性質，其中包含可供軟件解析的人類可讀數據。　　

感興趣的信息通常向下嵌套幾層，必須系統地解析和提取。在圖2的示例中，從第0層開始，然后進入第1層的“溫度”對象，接著進入第2層的“英制單位”對象，最后獲得華氏溫度的“值”為44。　　

每個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請求和JSON響應解析。　　

第一步，PLC設備必須在工廠網絡上配置以太網端口，并帶有適用的默認網關、域名系統（DNS）、IP地址和子網掩碼。同樣，用于此目的的以太網端口必須能夠通過現場網絡連接到因特網。　　

第二步，PLC設備必須可配置為充當傳輸控制協議（TCP）的客戶端。這相當于在PLC中打開邏輯通道，因此HTTP指令可以通過以太網端口，發起網站API請求。　　

第三步，PLC編程必須具有用于定義目標API服務器名稱（URL）和其它詳細信息的HTTP指令（圖3）。此配置包括請求字符串以及響應信息應放置的位置。

圖3：HTTP指令使PLC可以發起對互聯網網站API的請求，從而獲取所需的數據。 　　

最后，PLC編程軟件必須具有可識別JSON的指令，該指令可以解析對象的各個分層，以獲得所需的數據（圖4）。由于JSON中的嵌套層，此解析操作可能需要執行數個步驟。

圖4：需要一個解析指令以便PLC可以挖掘JSON數據有效負載中的對象層，并提取所需的信息。　　

通過聯網檢查溫度　　

一種常見的應用程序，可以提供良好的概念驗證，它使用PLC與天氣網站聯系，以確定當前或預測的本地溫度。在此示例中，已通過具有必要指令（HTTP指令和JSON解析）的設計軟件對PLC進行配置。　　

例如，AccuWeather網站上，在“API參考”標簽下，提供了具有許多詳細信息的API。用戶應始終向目標網站咨詢有關注冊、創建應用程序、費用和其它技術細節或限制的信息。創建應用程序時，將提供用戶專用的API密鑰，這對于啟動HTTP通信是必需的。該用戶API密鑰有點像授權通信的密碼。　　

該API提供了許多獲取數據的方法。例如，如果PLC在大城市中，則可以在此基礎上實現一步獲得溫度。為了獲得更高的準確性，用戶可以選擇緯度/經度，甚至郵遞區號來查找位置鍵，該位置鍵用于調用其它API方法。對于此示例，我們將使用后一種方法。　　

搜索參考位置部分，將顯示“郵政編碼搜索”的“獲取”方法，顯示所有有效參數并允許用戶構建有效的HTTP請求字符串。該工具還可用于執行請求并查看響應消息和有效載荷（JSON數據）的外觀。遵循API規則，“鍵”值包含所需的位置鍵。　　

接下來，搜索參考的“當前條件”部分，將顯示“當前條件”的“獲取”方法。如果使用用戶的API密鑰和新的位置密鑰來執行此方法，則將獲得另一個包含溫度的響應。在開發過程中，可以通過這種方式使用AccuWeather網站來搜索通訊選項。在實際運行時，將PLC配置為可以發出帶有正確請求字符串的HTTP命令。收到每個響應時，PLC需要將數據放入字符串變量中，然后發出連續的JSON解析指令，以向下挖掘所需的數據。　　

保證網絡的安全性　　

使PLC能夠與互聯網連接，這開啟了無限可能性，但也帶來了一些問題。用戶必須確保，在工業設備連接到互聯網的任何時間點上，都能保證網絡的安全性。同樣，最終應用程序必須足夠強大，以承受任何形式的互聯網中斷。　　

對于本文中的示例應用程序，安裝本地溫度變送器可能會更好地為最終用戶服務。但是，互聯網提供了大量有用的信息，而這些信息無法在本地進行檢測。稍加思考和一些額外的編程工作，用戶就可以利用基于PLC的HTTP和JSON指令，為應用程序添加新的功能。