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西門子PLC控制程序保護說明
由于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備大量采用PLC作為主控制系統(tǒng)，PLC作為整個設(shè)備的核心部件，其軟件包涵了生產(chǎn)工藝,，控制邏輯，設(shè)備數(shù)據(jù),，加工參數(shù)及信息通訊等重要內(nèi)容,，從而成為設(shè)備仿制者重點要獲取的目標之一。
隨著中國整體經(jīng)濟實力的加強,，制造和加工工業(yè)正逐步向中國轉(zhuǎn)移,，這給中國國內(nèi)工業(yè)裝備市場帶來了大量的商機,，國內(nèi)各行業(yè)的制造商開發(fā)和制造出大量價廉物美的設(shè)備,，取得了良好的經(jīng)濟和社會效應(yīng),。但是,，也有小部分的制造商,，由于其自身能力和客觀因素的限制,，無法及時開發(fā)出合適的產(chǎn)品,，但利益的驅(qū)動使他們把目光瞄準了同行,，抄襲和仿制同行開發(fā)成功的產(chǎn)品,，更有甚者是整機拷貝或者克隆。由于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備大量采用PLC作為主控制系統(tǒng),，PLC作為整個設(shè)備的核心部件,，其軟件包涵了生產(chǎn)工藝，控制邏輯,，設(shè)備數(shù)據(jù),，加工參數(shù)及信息通訊等重要內(nèi)容，從而成為設(shè)備仿制者重點要獲取的目標之一,。
縱觀目前中國國內(nèi)市場上應(yīng)用的主流品牌PLC,，雖然在設(shè)計上都采用了各種軟硬件加密的手段，但破解者運用的破解手段也越來越*,，從z初的窮舉法,，端口偵聽，軟件跟蹤,，到現(xiàn)在可以通過直接復(fù)制提取內(nèi)存芯片的內(nèi)容來分析破解,，更有甚者在互連網(wǎng)上公開討論和傳播破解方法和工具，因此所有產(chǎn)品無一例外地遭到了破解,。這對中國眾多的中小型OEM制造商來說是非常不利的,，“我們幾年的開發(fā)成果可能因此一夜之間付諸東流”當?shù)弥猄7-200/300硬件加密也被破解后，一位OEM制造商無奈地說,。由于仿制者的開發(fā)成本很低或幾乎為零,，因此還沒有來得及收回開發(fā)成本就陷入了低價競爭，這的影響了開發(fā)新產(chǎn)品的積極性,，對我國的裝備工業(yè)的長遠發(fā)展是十分有害的,。
難道就這樣束手無策，聽任仿制者為所欲為了嗎,？答案是否定的,，多年來一直關(guān)注和研究PLC控制程序保護方面的問題，筆者在實踐中取得了一些經(jīng)驗和心得,，在本文中愿意和同行們共同分享和討論,，大家共同為保護自己的勞動成果而努力。筆者多年來一直從事西門子SIAMTICS7PLC的應(yīng)用,，因此本文也只是從純粹的技術(shù)層面出發(fā),，重點探討SIMATICS7PLC控制程序的保護。
在系統(tǒng)設(shè)計的初期,，我們應(yīng)該從系統(tǒng)的角度來考慮PLC控制程序的保護：
1.T.I.A（全集成自動化）的概念有助于保護我們的KNOWHOW
T.I.A實現(xiàn)了組態(tài)和編程,，數(shù)據(jù)管理和通訊，自動化與驅(qū)動產(chǎn)品（包括PLC控制器,、HMI人機界面,、網(wǎng)絡(luò)、驅(qū)動器等產(chǎn)品）的高度集成,。實踐證明,，采用T.I.A集成概念設(shè)計的控制系統(tǒng)很難被抄襲。同一個軟件平臺,，相同的硬件組成,，一樣的總線通訊，*可以設(shè)計出截然不同的控制系統(tǒng),，這是一個讓自由發(fā)揮的平臺,。例如，一個CPU315-2DP和2個MM440變頻器進行PROFIBUS-DP的通訊,，除了PLC和變頻器有常規(guī)的數(shù)據(jù)交換,，如果用戶使用了DRIVESES的工程軟件，還能實現(xiàn)2個MM440之間的直接的快速數(shù)據(jù)交換,，另外通過DRIVESES還能實現(xiàn)PLC和MM440之間超過10個總共16個PZD過程數(shù)據(jù)的交換,，實現(xiàn)PLC批量下載變頻器參數(shù)的功能,。而這一切的實現(xiàn)從表面上看，硬件沒有發(fā)生任何的變化,，仿制者很難從硬件上來判斷出系統(tǒng)是如何控制這兩臺驅(qū)動器的速度的,。不熟悉西門子產(chǎn)品的仿制者無法輕易更換硬件配置或修改軟件，而即使仿制者是個西門子產(chǎn)品的專家,，要獨自分析清楚具體細節(jié)問題也不是件容易的事情,。從某種程度上說，T.I.A大大提高了對仿制者的技術(shù)水平要求的門檻,，達到西門子系統(tǒng)集成專家水平的技術(shù)人員一是不多,，二很少有愿意做這些不齒的事情的。
此外,，對于一些較大系統(tǒng)的OEM開發(fā)商,，路由通訊功能，iMAP軟件包等都是很不錯的T.I.A系統(tǒng)功能或工具,，我們應(yīng)該盡量利用T.I.A給我們帶來的技術(shù)優(yōu)勢,，占領(lǐng)技術(shù)制高點，加大仿制或抄襲的技術(shù)難度,。
2.使用通訊功能
在實際的工作中,，我們往往會遇到一些系統(tǒng)間需要數(shù)據(jù)交換的問題（如PLC-PLC之間,，PLC與驅(qū)動器之間,，PLC與儀表之間），無論是西門子產(chǎn)品之間還是西門子產(chǎn)品與第三方產(chǎn)品之間,，建議使用通訊的方案來代替模擬量或開關(guān)量之間的信號互連的方案,。對于前者，仿制者只能看見一條硬件的通訊線,，至于有多少數(shù)據(jù)是如何通過通訊交換的,，仿制者必須要花精力研究具體的用戶程序才能搞清楚；而對于后者,，是省心省力了,，仿制者也是一目了然，盡收眼底,。
PLC與驅(qū)動器的通訊,，除了了控制字/狀態(tài)字、設(shè)定值/反饋值及過程變量的數(shù)據(jù)通訊,，驅(qū)動器工作的參數(shù)也能由PLC通過軟件下載,，這樣即可以降低z終用戶維護系統(tǒng)的技術(shù)要求，同時可以防止仿制者通過驅(qū)動器工作參數(shù)分析系統(tǒng)尤其在驅(qū)動方面的工作原理和設(shè)計思路,。西門子公司的工程軟件DRIVEESBASIC/SIAMTIC,，為廣大的西門子產(chǎn)品用戶實現(xiàn)此類功能提供了一個強大的工具；而使用SIMATICPLC卻使用第三方驅(qū)動器的用戶，也可以自行開發(fā)針對性的參數(shù)讀寫程序,，一般支持PROFIBU-DP的驅(qū)動器都可以實現(xiàn),。
有時候我們的控制系統(tǒng)會由多個子控制系統(tǒng)構(gòu)成，由此形成多CPU加人機界面的網(wǎng)絡(luò),，西門子S7-200產(chǎn)品常見的是PPI網(wǎng)絡(luò),，S7-300/400產(chǎn)品常見的是MPI網(wǎng)絡(luò)，通常是人機界面與CPU之間的數(shù)據(jù)交換,，而我們也可在CPU的用戶程序中添加一些無須組態(tài)的S7基本通訊功能（S7-200可用NETR/NETW指令,，S7-300/400可以用X_PUT/X_GET指令），定時或不定時地在CPU之間進行少量數(shù)據(jù)交換,，通過這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)子系統(tǒng)控制邏輯的互鎖,。對于這樣的系統(tǒng)，仿制者要分析某一子系統(tǒng)的程序也不是件十分容易事情,。
3.使用面板類型的人機界面
盡量在自動化系統(tǒng)中使用面板類型的人機界面來代替單一的按鈕指示燈,，雖然按鈕指示燈的功能是無法保密的，但目前為止,，面板型人機界面能夠?qū)崿F(xiàn)程序上載并實現(xiàn)反編譯的產(chǎn)品還不多見,，可以在面板的畫面上加上明顯的廠家標識和等信息，仿制者還不至于傻到連這個也原樣照抄吧,。這樣迫使仿制者必須重新編寫操作面板的程序甚至于PLC的程序,，而則可利用面板和PLC數(shù)據(jù)接口的一些特殊功能區(qū)（如西門子面板的區(qū)域指針，或VB腳本）來控制PLC的程序執(zhí)行,。這樣的PLC程序在沒有HMI源程序的情況下只能靠猜測和在線監(jiān)視來獲取PLC內(nèi)部變量的變化邏輯,，費時費力，的增加了仿制抄襲的難度,。