【物联网与S7-1200】：PUT&GET在IoT中的应用与安全实践


# 摘要
随着物联网的迅速发展，S7-1200作为一款功能强大的工业自动化控制器，在物联网应用中发挥着关键作用。本文首先概述了物联网与S7-1200的关系，接着深入探讨了S7-1200与IoT的交互基础，包括其硬件结构、软件配置以及支持的通信协议。特别强调了HTTP协议中PUT与GET方法在物联网数据上传和查询中的具体应用，并讨论了在这些操作中集成的安全机制。此外，本文还着重分析了物联网数据安全与隐私保护的重要性，介绍了数据加密技术、认证与授权策略以及安全漏洞的识别和防范措施。最后，通过案例研究，分析了物联网安全的现实案例，并对未来物联网与S7-1200的发展趋势和技术安全措施提出了建议。

# 关键字
物联网；S7-1200 PLC；通信协议；数据安全；隐私保护；安全漏洞

参考资源链接：[西门子S7-1200 PUT&GET教程：项目内与跨设备数据交互](https://wenku.csdn.net/doc/6401ac27cce7214c316ead1a?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 物联网与S7-1200概述

## 1.1 物联网简介
物联网（Internet of Things，IoT）是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网的概念和应用，已经渗透到工业、农业、医疗、交通、家居等多个领域，它极大地扩展了网络连接的边界，让设备与设备之间的沟通成为可能。

## 1.2 S7-1200在物联网中的角色
S7-1200是西门子推出的一款模块化、紧凑型PLC（可编程逻辑控制器）。其设计旨在提供强大的性能，同时保持操作的简易性。在物联网的架构中，S7-1200作为边缘设备，与传感器、执行器等其他设备进行数据的采集与处理，通过各种通信协议与云平台或其他网络系统互联，实现数据的上传、设备控制和状态监控等功能。

## 1.3 物联网与S7-1200的结合意义
将S7-1200 PLC集成到物联网环境中，可以使得自动化系统更加智能和灵活。通过连接S7-1200，不仅可以实时监控工业生产过程，还可以对数据进行分析，从而对生产过程进行优化，提高效率和降低成本。此外，通过物联网平台的集成，可以远程进行设备管理和故障诊断，进一步提升系统的可维护性和扩展性。

以上内容为第一章的概要介绍，为后续章节中深入探讨S7-1200与IoT交互技术、数据安全以及实践案例打下基础。

# 2. S7-1200与IoT的交互基础

## 2.1 S7-1200 PLC基础与配置
### 2.1.1 S7-1200硬件结构和特性

S7-1200 是西门子推出的一款紧凑型可编程逻辑控制器（PLC），旨在满足小型自动化项目的需求。它以其模块化设计、高性能和易于操作著称。在探讨其与物联网的交互之前，我们需要深入理解S7-1200的硬件架构和特性。

从硬件结构来看，S7-1200主要由以下几个部分组成：

- CPU模块：这是PLC的核心，提供处理指令和逻辑运算的能力。S7-1200系列的CPU模块通常具备集成数字和模拟输入输出。
- 信号模块：可以为PLC添加额外的输入/输出（I/O）功能，包括数字量、模拟量、温度、频率等信号处理。
- 通讯模块：用于建立与其他设备或系统（如HMI、其他PLC或IT网络）之间的通信连接。

S7-1200还具有以下特性：

- 高性能：可以快速执行复杂的控制任务。
- 易用性：基于图形化的编程软件和可视化工具，易于学习和使用。
- 灵活性：支持多种通信协议和接口，方便与各种外围设备互联。
- 扩展性：可通过添加模块来扩展系统的功能。

下面是一个简单的示例代码块，展示如何使用 STEP 7 Basic 配置一个 S7-1200 CPU 模块：

// 配置CPU模块的示例代码块
// 此代码仅为配置示例，并非实际可执行代码
PROGRAM ConfigCPU
  // 初始化CPU配置结构体
  ConfigBlock := TConfigStruct();
  // 设置CPU的属性，例如IP地址
  ConfigBlock.IPAddress := '192.168.1.10';
  ConfigBlock.SubnetMask := '255.255.255.0';
  // 调用配置函数
  SetConfig(ConfigBlock);
END_PROGRAM

在实际操作中，我们需要使用 STEP 7 Basic 这款软件来配置S7-1200 PLC。该软件提供了一个图形化的界面，工程师可以通过拖放编程块和配置参数来设置PLC的功能。每个参数都有详尽的说明文档，确保用户可以根据实际需求进行准确配置。

### 2.1.2 STEP 7 Basic软件配置

对于S7-1200的配置，必须使用特定的软件，其中最常用的是 STEP 7 Basic。以下是在 STEP 7 Basic 中进行PLC配置的基本步骤：

1. **创建新项目**：启动STEP 7 Basic，创建一个新的项目文件，并为其命名和设置项目路径。

2. **添加设备**：将S7-1200 CPU模块添加到项目中，并连接到计算机上的相应端口。

3. **配置硬件**：进入硬件配置界面，根据实际的硬件配置，拖放相应的CPU模块和信号模块到配置树中。

4. **分配地址**：为CPU模块以及每一个信号模块分配合适的地址，确保通信无误。

5. **参数设置**：对CPU模块进行参数设置，如设定IP地址、启动模式等。

6. **保存并编译**：完成配置后，保存更改，并编译项目确保配置的正确性。

7. **下载至设备**：将编译好的程序下载到PLC中，完成硬件配置的全过程。

在配置硬件和参数时，会涉及到许多细节，例如，我们需要了解不同模块的电气特性，以及它们在不同应用场景下的表现。这些信息都可以在西门子的官方文档中找到详细说明。

通过上述步骤，我们可以完成S7-1200 PLC的基本配置，为后续的通信和数据交互打下坚实的基础。

## 2.2 S7-1200的通信协议
### 2.2.1 ISO-on-TCP和S7通信

S7-1200 PLC支持多种通信协议，ISO-on-TCP（也称为RFC 1006）和S7通信是其中最为重要的两种。

ISO-on-TCP是ISO 8073标准上的TCP协议的实现，它允许基于TCP/IP网络的ISO传输协议。这种协议在工业通信中被广泛使用，因为它既可以使用IP网络的特性，又能够保持工业通信的稳定性和可靠性。S7-1200 PLC使用ISO-on-TCP作为其以太网通信的主要协议，从而实现在IP网络上与西门子HMI和SCADA系统等设备的通信。

S7通信协议是专为西门子SIMATIC自动化设备设计的，它用于设备间的数据交换。基于S7通信，S7-1200可以实现快速的数据读写操作，以满足实时性要求较高的工业控制应用。

实现这两种协议的示例代码块如下：

// ISO-on-TCP协议通信示例
void iso_on_tcp_communication() {
    // 初始化TCP/IP连接
    // ...
    // 发送/接收数据
    // ...
}

// S7通信协议示例
void s7_communication() {
    // 初始化S7连接
    // ...
    // 执行读写操作
    // ...
}

在实现过程中，通常需要使用专门的通信库来处理ISO-on-TCP和S7通信的细节。在编写代码时，我们要确保遵循正确的协议规范，处理好数据包的格式和传输过程中的错误。

### 2.2.2 OPC UA在S7-1200中的应用

OPC统一架构（OPC UA）是工业自动化领域中的一种开放的、跨平台的信息交换协议。它为不同厂商的设备和软件之间提供了标准化的数据交换方式，适用于复杂的工业物联网架构。

在S7-1200 PLC中应用OPC UA，可以让PLC在不改变原有通信协议的基础上，实现与其它支持OPC UA的设备或系统间的通信。这样，S7-1200不仅可以服务于西门子自己的产品体系，还可以在更开放的工业生态系统中发挥作用。

OPC UA的实现通常需要在S7-1200 PLC上安装和配置OPC UA服务器。下面是一个简化的示例，展示如何通过STEP 7 Basic配置OPC UA：

// 配置OPC UA服务器的示例代码块
// 此代码仅为配置示例，并非实际可执行代码
PROGRAM ConfigureOPCUAServer
  // 创建OPC UA服务器配置结构体
  OPCUAServerConfig := TOpcUAServerConfig();
  // 设置服务器的安全策略和证书等参数
  OPCUAServerConfig.SecurityPolicy := Security_Policy_Basic256Sha256;
  // 启动OPC UA服务器
  StartOPCUAServer(OPCUAServerConfig);
END_PROGRAM

在这个过程中，我