西門子PLC控制程序保護說明

　　工控摘要：由于現(xiàn)代工業(yè)設備大量采用PLC作為主控制系統(tǒng)，PLC作為整個設備的核心部件，其軟件包涵了生產工藝，控制邏輯，設備數(shù)據(jù)，加工參數(shù)及信息通訊等重要內容，從而成為設備仿制者重點要獲取的目標之一。
　　
　　隨著中國整體經濟實力的加強，制造和加工工業(yè)正逐步向中國轉移，這給中國國內工業(yè)裝備市場帶來了大量的商機，國內各行業(yè)的制造商開發(fā)和制造出大量價廉物美的設備，取得了良好的經濟和社會效應。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)出合適的產品，但利益的驅動使他們把目光瞄準了同行，抄襲和仿制同行開發(fā)成功的產品，更有甚者是整機拷貝或者克隆。由于現(xiàn)代工業(yè)設備大量采用PLC作為主控制系統(tǒng)，PLC作為整個設備的核心部件，其軟件包涵了生產工藝，控制邏輯，設備數(shù)據(jù)，加工參數(shù)及信息通訊等重要內容，從而成為設備仿制者重點要獲取的目標之一。
　　
　　縱觀目前中國國內市場上應用的主流品牌PLC，雖然在設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zui初的窮舉法，端口偵聽，軟件跟蹤，到現(xiàn)在可以通過直接復制提取內存芯片的內容來分析破解，更有甚者在互連網上公開討論和傳播破解方法和工具，因此所有產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，這極大的影響了開發(fā)新產品的積極性，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的應用，因此本文也只是從純粹的技術層面出發(fā)，重點探討SIMATICS7PLC控制程序的保護。
　　
　　在系統(tǒng)設計的初期，我們應該從系統(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，自動化與驅動產品（包括PLC控制器、HMI人機界面、網絡、驅動器等產品）的高度集成。實踐證明，采用T.I.A集成概念設計的控制系統(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動器的速度的。不熟悉西門子產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水平要求的門檻，達到西門子系統(tǒng)集成專家水平的技術人員一是不多，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，我們應該盡量利用T.I.A給我們帶來的技術優(yōu)勢，占領技術制高點，加大仿制或抄襲的技術難度。
　　
　　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與驅動器之間，PLC與儀表之間），無論是西門子產品之間還是西門子產品與第三方產品之間，建議使用通訊的方案來代替模擬量或開關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與驅動器的通訊，除了了控制字/狀態(tài)字、設定值/反饋值及過程變量的數(shù)據(jù)通訊，驅動器工作的參數(shù)也能由PLC通過軟件下載，這樣即可以降低zui終用戶維護系統(tǒng)的技術要求，同時可以防止仿制者通過驅動器工作參數(shù)分析系統(tǒng)尤其在驅動方面的工作原理和設計思路。西門子公司的工程軟件DRIVEESBASIC/SIAMTIC，為廣大的西門子產品用戶實現(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)構成，由此形成多CPU加人機界面的網絡，西門子S7-200產品常見的是PPI網絡，S7-300/400產品常見的是MPI網絡，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實現(xiàn)程序上載并實現(xiàn)反編譯的產品還不多見，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內部變量的變化邏輯，費時費力，極大的增加了仿制抄襲的難度。