淺談西門子PLC控制程序的保護(hù)

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(hù)：

1. T.I.A（全集成自動化）的概念有助于保護(hù)我們的KNOW HOW

　　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(jī)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(jìn)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DRIVES ES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DRIVES ES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(dú)自分析清楚具體細(xì)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(dá)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zui終用戶維護(hù)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DRIVE ES BASIC/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(qiáng)大的工具；而使用SIMATIC PLC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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)界面

　　盡量在自動化系統(tǒng)中使用面板類型的人機(jī)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(jī)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(biāo)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(fèi)時費(fèi)力，極大的增加了仿制抄襲的難度。

4. 采用語言編寫部分重要的工藝程序

　　這一點主要針對采用S7-300/400或WINAC產(chǎn)品的控制設(shè)備，除了使用STEP 7提供的LAD，STL，F(xiàn)BD標(biāo)準(zhǔn)編程語言來開發(fā)控制程序，我們還可以使用SCL，S7-GRAPH等語言來開發(fā)一些重要的工藝程序，WINAC還可以使用ODK軟件包開發(fā)出專有的程序塊。一般的仿制者是不容易搞到這些開發(fā)工具的，即使有也不一定會使用，更不用說來讀懂這些程序了。

　　 在項目具體實施的過程中，我們應(yīng)該從軟件開發(fā)技巧的角度來考慮PLC控制程序的保護(hù)：

　　1. 編程方式的采用

　　a） 采用模塊化的程序結(jié)構(gòu)，采用符號名，參數(shù)化來編寫子程序塊

　　b） S7-300/400盡量采用背景數(shù)據(jù)塊和多重背景的數(shù)據(jù)傳遞方式

　　c） 多采用間接尋址的編程方式

　　d） 復(fù)雜系統(tǒng)的控制程序尤其是一些帶有順序控制或配方控制的程序，可以考慮采用數(shù)據(jù)編程的方式，即通過數(shù)據(jù)的變化來改變系統(tǒng)的控制邏輯或控制順序。

　　用戶應(yīng)該盡量采用以上幾種層次的編程方式，這樣編出來的程序中嵌入系統(tǒng)的保護(hù)加密程序，才不容易被發(fā)現(xiàn)和解密。

　　2. 主動保護(hù)方法

　　a） 利用系統(tǒng)的時鐘

　　b） 利用程序卡或者CPU的ID號和序列號

　　c） 利用EEPROM的反寫入功能，及一些需要設(shè)置的內(nèi)存保持功能

　　d） 利用系統(tǒng)提供的累時器功能

　　e） 在用戶程序的數(shù)據(jù)塊中設(shè)置密碼

　　f） 軟件上設(shè)置邏輯陷阱

　　g） 可以反向利用自己在編程時犯的錯誤

　　3. 被動保護(hù)方法

　　a） 在內(nèi)存容量利用許可的條件下，不要刪除被認(rèn)為是無用的程序

　　b） 在數(shù)據(jù)塊里留下的標(biāo)識，以便于將來遭到侵權(quán)時可以取證

　　4. 應(yīng)用反技術(shù)的注意事項

　　a） 在用戶程序中嵌入保護(hù)程序要顯得自然一些，不能很突兀的加出一段程序來，代碼要盡量精簡，變量符號名應(yīng)與被嵌入程序段的變量保持一致

　　b） 往往一種保護(hù)加密手段是不夠的，應(yīng)該多種方法并用，并且這些保護(hù)程序一旦激活后對系統(tǒng)造成的后果也應(yīng)該盡量不同，造成所謂的“地雷效應(yīng)”，從而增加程序被解密的難度，時間與成本，短時間內(nèi)讓抄襲者束手無策，

　　c） 保護(hù)好程序的原代碼，如果需要交付程序的，在不影響用戶對設(shè)備維護(hù)的前提下，應(yīng)對交付的程序做適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，如刪除部分符號名，采用上載的程序或數(shù)據(jù)塊

　　d） 做好嚴(yán)格的測試，以避免保護(hù)程序的不完善引起的誤動作而帶來的不必要的麻煩，同時也能降低售后服務(wù)的的費(fèi)用

　　 運(yùn)用保護(hù)手段的原則

　　我們雖然掌握了一些加密保護(hù)的手段，有一點必須明白，密碼和鎖的道理是一樣的，天下沒有打不開的鎖，也沒有解不開的密碼，我們從技術(shù)上采取的措施來防止侵權(quán)的作用還是十分有限的，因此大家不能把所有的希望都寄托在所謂的加密技術(shù)或解密與反解密技術(shù)上；除此之外我們還可以通過的申請等其他諸如法律手段來保護(hù)我們的知識產(chǎn)權(quán)；但zui重要的是我們不能安于現(xiàn)狀，而是要勇于創(chuàng)新，不斷地利用新技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品，占領(lǐng)技術(shù)新高地，爭做行業(yè)的*，才能使我們的企業(yè)立于不敗之地。

　　加密保護(hù)技術(shù)本身也是一把利劍，用好了客戶滿意，自己的權(quán)益又悄悄的得到了保護(hù)，用不好不僅不起作用，給售后服務(wù)帶來許多麻煩，還會得罪客戶；好人掌握這種技術(shù)是用來保護(hù)自己不被侵權(quán)，而用心不良的人會利用它去要挾客戶。因此本文也于討論了關(guān)于PLC程序加密保護(hù)的一些原則性指導(dǎo)性的內(nèi)容，而沒有公布具體的程序代碼指令，請讀者們諒解。