在PLC中实现HTTP协议的POST请求并与服务端进行JSON格式双向通信，需结合PLC的编程能力、网络模块和外部工具（如脚本或中间件）。以下是分步骤的详细方案，涵盖主流PLC品牌（西门子、三菱、欧姆龙等）的实现方法：
一、核心需求分析
功能目标：
PLC作为客户端，通过HTTP POST发送JSON数据到服务端。
接收服务端返回的JSON响应并解析。
技术挑战：
PLC原生不支持HTTP协议，需借助扩展模块或外部工具。
JSON格式需序列化/反序列化，PLC通常缺乏原生JSON处理库。
二、硬件与软件准备
1. 硬件要求
支持以太网的PLC：如西门子S7-1200/1500、三菱FX5U/Q系列、欧姆龙NJ/NX系列。
工业路由器或网关（可选）：用于NAT穿透或协议转换（如Moxa、研华）。
HMI或上位机（可选）：作为中间代理处理复杂逻辑。
2. 软件工具
PLC编程软件：
西门子TIA Portal（支持SCL/LAD）、三菱GX Works3、欧姆龙Sysmac Studio。
HTTP通信库：
西门子：
lib_http库（需手动导入）或使用S7-1500的HTTP_CLIENT指令。三菱/欧姆龙：通过
MC协议或Socket通信模拟HTTP。JSON处理工具：
在线JSON解析器（如
jq命令行工具）、自定义字符串处理函数。
三、实现步骤
方案1：西门子S7-1500原生HTTP指令（推荐）
步骤1：配置PLC网络
在TIA Portal中设置PLC的以太网IP地址，确保与服务端同网段或可达。
步骤2：调用HTTP_CLIENT指令
使用
HTTP_CLIENT指令（需TIA V15+）发送POST请求：scl
// 示例SCL代码 "HTTP_CLIENT_DB".RequestMethod := 1; // 1=POST "HTTP_CLIENT_DB".URL := 'http://api.example.com/data'; "HTTP_CLIENT_DB".ContentType := 'application/json'; "HTTP_CLIENT_DB".RequestBody := '{"temperature":25.5,"status":"OK"}'; // 触发请求 "HTTP_CLIENT_DB".Execute := TRUE;
步骤3：处理响应
在
HTTP_CLIENT_DB中读取服务端返回的JSON字符串（如{"result":"success"}）。使用字符串指令（如
FIND、COPY）提取关键字段。
方案2：三菱PLC通过Socket模拟HTTP
步骤1：建立TCP连接
使用
MC协议或Socket通信指令（如OPEN/SEND/RECV）连接到服务端80端口。
步骤2：构造HTTP POST请求
拼接HTTP请求报文（注意JSON需转义特殊字符）：
POST /api/data HTTP/1.1 Host: api.example.com Content-Type: application/json Content-Length: 38 {"temperature":25.5,"status":"OK"}
步骤3：解析响应
接收服务端返回的HTTP响应（如
HTTP/1.1 200 OK+ JSON体）。通过字符串处理提取JSON部分（如查找
{和}的位置）。
方案3：使用外部脚本中转（通用方案）
步骤1：PLC写入数据到文件或数据库
PLC将JSON数据写入CSV文件或数据库表（如西门子
WRITE_DBL指令）。
步骤2：Python脚本轮询并转发
在上位机运行Python脚本（使用
requests库）：python
import requests import json # 读取PLC生成的JSON文件 with open('plc_data.json', 'r') as f: data = json.load(f) # 发送POST请求 response = requests.post('http://api.example.com/data', json=data) # 将响应写回PLC可访问的路径 with open('server_response.json', 'w') as f: json.dump(response.json(), f)
步骤3：PLC读取响应
PLC通过
READ_DBL指令读取脚本生成的响应文件。
四、关键技术细节
JSON格式处理：
在PLC中构造JSON时，需手动拼接字符串并转义特殊字符（如
"→\"）。示例（三菱PLC）：
"{\"temperature\":" + TO_STRING(D100) + ",\"status\":\"OK\"}"HTTP头与体分离：
服务端响应可能包含多行HTTP头，需通过查找
\r\n\r\n定位JSON体起始位置。错误处理：
检查HTTP状态码（如
200 OK），超时重试机制。
五、典型应用案例
案例1：西门子PLC上传数据至云平台
配置：S7-1500 +
HTTP_CLIENT指令。JSON数据：
{"device_id":"PLC_01","value":123.4}。服务端：Node-RED接收数据并存入InfluxDB。
案例2：三菱PLC接收远程控制指令
流程：
PLC每5秒发送心跳包（含当前状态）到服务端。
服务端返回JSON指令（如
{"command":"start","param":100}）。PLC解析后执行相应动作。
六、优化与调试建议
性能优化：
减少JSON数据量（如压缩浮点数精度）。
使用Keep-Alive避免重复建立TCP连接。
调试工具：
Wireshark抓包分析HTTP请求/响应。
Postman模拟服务端测试PLC请求格式。
安全增强：
启用HTTPS（需PLC支持SSL或通过反向代理实现）。
添加API密钥认证（如
Authorization: Bearer xxx）。
七、替代方案对比
| 方案 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| PLC原生HTTP指令 | 无需外部设备，响应快 | 仅限高端PLC（如S7-1500） |
| Socket模拟HTTP | 兼容性广（三菱/欧姆龙可用） | 需手动处理HTTP协议细节 |
| 外部脚本中转 | 灵活，支持复杂JSON处理 | 依赖上位机，增加故障点 |
八、总结
推荐方案：优先使用PLC原生HTTP功能（如西门子
HTTP_CLIENT），其次选择Socket模拟，最后考虑外部脚本。关键点：确保JSON格式正确、网络连通性、超时处理。
扩展性：可结合MQTT协议（如西门子
MQTT Client指令）实现更轻量级的通信。
