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不到100行 Python 代码,如何打通 TwinCAT PLC 与现代 Web 交互?(源码剖析)

  • 2026-10-11 05:57:18
不到100行 Python 代码,如何打通 TwinCAT PLC 与现代 Web 交互?(源码剖析)
           
自动化四层架构 · 第三篇
       
       
小C:
       
           老A!前两篇我们把概念和为什么选这种架构的理由聊透了,看得我手心发痒。今天你必须带我掀开引擎盖,看看这套四层架构的实操代码了!
           之前听你说“不到100行 Python 代码就能搞定”,我真的有点不敢相信。        
   
       
       
老A:
       
           哈哈,工业控制不等于故弄玄虚。今天我们直接上干货,看看打通 TwinCAT PLC 和 Web 浏览器的核心桥梁是怎么搭建的。

           我们这套转台式洗车机交互的核心,其实就跑在Pad上的一个 main.py 脚本里。

           来,看着我的屏幕,我把核心连接层的代码写给你看。        
   
       
       
Python (main.py)
       
import eel
import pyads

# 1. 建立与 TwinCAT PLC 路由的连接
plc = pyads.Connection('192.168.1.9', 801)
plc.open()

symbol_dic = {}

# 2. 将读取 PLC 变量的函数暴露给前端 Web
@eel.expose
def read_plc(name):
    try:
        if name in symbol_dic:
            return symbol_dic[name].value
        return plc.read_by_name(name)
    except Exception as e:
        print(f"PLC Read Error: {e}")
        return None

# 3. 将写入 PLC 变量的函数暴露给前端 Web
@eel.expose
def write_plc(name, val):
    try:
        if name in symbol_dic:
            symbol_dic[name].value = val
        else:
            plc.write_by_name(name, val)
        return True
    except Exception as e:
        print(f"PLC Write Error: {e}")
        return False

eel.init('web')
eel.start('main.html', size=(1920, 1080))
   
       
       
小C:
       
           我的天!就这 30 多行代码,就完成了 PLC 通信和本地 Web 服务器的架设?
           那 @eel.expose 到底起到了什么魔术效果?        
   
       
       
老A:
       
           它就是我第一篇里说的“电话线”。

           在 Python 函数上加上这个装饰器,Eel 就会在后台自动用 WebSocket 将这个函数注册到浏览器的 JavaScript 环境里。

           这样,前端网页的 JavaScript 就可以像调用本地函数一样,直接跨界调用 Python 的函数!        
   
       
       
小C:
       
           那前端 JS 到底要怎么写才能给 PLC 发数据?        
   
       
       
老A:
       
           前端更简单。首先,在你的 HTML 文件里引入一行:
           <script src="/eel.js"></script>
           这就够了,你不需要写任何复杂的 WebSocket 连接代码,Eel 会自动在后台连通。

           接着,在 JavaScript 里,如果你想让转台(Turntable)开始旋转,或者点动清洗臂,你只需要写一个异步函数去 await Python 的暴露接口:        
   
       
       
JavaScript (HMI Action)
       
// 前端 JavaScript 异步调用示例
async function startTurntable() {
    let success = await eel.write_plc(".bTurntable_Start", true)();
    if (success) {
        console.log("转台启动成功!");
    } else {
        console.log("指令下发失败!");
    }
}
   
       
       
小C:
       
           等等,老A,我注意到你在 eel.write_plc(...) 后面不仅带了参数,还多带了一对空括号 (),这是为什么?        
   
       
       
老A:
       
(赞许地看了小C一眼)

           好眼力!因为跨语言调用是一个网络异步交互的过程。

           在 JS 里,eel.write_plc(name, val) 执行后,它实际上返回的是一个 JS 的 Promise。后面紧跟的那对括号 () 是在真正触发这个 Promise 的执行,然后通过前面的 await 关键字等待 Python 后端的真实通信返回。

           这就是 Eel 的通信规则,虽然多了一对括号,但比起自己手写 AJAX 请求或者维护原始 WebSocket 报文,已经简洁得太多了。        
   
       
       
小C:
       
           确实!那我们上次讨论的,用 ES6 工厂类把这 300 多个 PLC 变量优雅封装在前端,具体在代码里是怎么体现的?        
   
       
       
老A:
       
           这就是我们前端 PlcControlFactory.js(控件工厂)的核心职责。

           既然我们要控制 50 多个阀门、8 个轴的状态,我们决不能在网页里为每一个按钮都手写一遍点击事件。

           我们要用 ES6 类把它们的交互逻辑提取出来。我写一个开关阀门控件(PlcToggleControl)的精简版类定义给你:        
   
       
       
JavaScript (PlcControlFactory.js)
       
class PlcToggleControl {
    constructor(domId, plcVarName) {
        this.domId = domId;
        this.plcVarName = plcVarName;
        this.element = document.getElementById(domId);
        
        if (this.element) {
            this.element.addEventListener('click', () => this.click_button());
        }
    }

    async click_button() {
        let currentVal = await eel.read_plc(this.plcVarName)();
        if (currentVal !== null) {
            await eel.write_plc(this.plcVarName, !currentVal)();
        }
    }

    async read_value() {
        let val = await eel.read_plc(this.plcVarName)();
        if (this.element) {
            if (val === true) {
                this.element.classList.add('btn-active');
            } else {
                this.element.classList.remove('btn-active');
            }
        }
    }
}
   
       
       
小C:
       
           太优雅了!把点击时的 PLC 写入,和轮询时的状态更新直接绑定在了一个对象身上。
           那我们新加设备时,怎么利用这个类呢?        
   
       
       
老A:
       
           新加设备时,我们只需要在 supplements_object.js 里做一个配置矩阵。

           你看这行代码,我们把所有的阀门和指示灯放在一个数组里实例化:        
   
       
       
JavaScript (supplements_object.js)
       
const all_ob = [
    new PlcToggleControl('btn-water-pump', '.bPump_Water_Start'),
    new PlcToggleControl('btn-foam-machine', '.bFoam_Machine_Active'),
    new PlcToggleControl('btn-air-valve', '.bValve_Air_01'),
    // ... 增加配置即可
];
   
       
       
小C:
       
           我明白了!HTML 结构不需要去改它,也不用去每一个元素里写 onclick 绑定。
           那如何驱动这些对象进行实时轮询刷新呢?        
   
       
       
老A:
       
           我们建立一个统一的刷新调度器(object_update.js),每 500 毫秒去遍历这个数组,执行它们的渲染函数就行了:        
   
       
       
JavaScript (object_update.js)
       
setInterval(async () => {
    for (let obj of all_ob) {
        try {
            await obj.read_value();
        } catch (e) {
            console.error("更新失败:", e);
        }
    }
}, 500);
   
       
       
小C:
       
           妙啊!用 all_ob 统一管理所有的控件,轮询调度器只管按时去抽鞭子,每个控件自己去调 eel.read_plc 去跟 TwinCAT 通信,然后刷新自己的 DOM 状态。
           难怪上次看你的 HMI 重构记录,main.html 缩减了 40% 的代码,原来繁重的 HTML 结构全都被这几段简短的 JavaScript 代替了!        
   
       
       
老A:
       
           是的。这就是“代码代替配置”的威力。

           工业 HMI 的控件虽然多,但它们的行为模式非常固定——要么是点击写入、按压写1松开写0(点动),要么是只读指示灯或数值显示。

           只要用 ES6 工厂类把这 11 种基本控件类型(Toggle、Momentary、ValueDisplay等)封装好,剩下的工作就是写配置了,连刚毕业的新人也不会把代码写乱。        
   
       
       
小C:
       
           老A,我还有一个疑问:在 500ms 的轮询中,有这么多控件在同时发 eel.read_plc 请求,底层的 ADS 通信不会被塞满甚至崩溃吗?        
   
       
       
老A:
       
           这是一个非常深刻的问题!也是我们这套方案在实际调试中会踩到的“大坑”之一。

           高频且大量的 ADS 通信,确实会对 PLC 通信网关造成巨大压力。

           至于我们是如何通过 pyads.Symbol 的绑定和低负载轮询策略来解决这个瓶颈的——
           咱们留到下一篇:《自动化四层架构 · 现场调试与血泪踩坑指南》再细聊。        
   
       
       
小C:
       
           (急切地翻开小本子记录)

           好!下回我一定要听听你是怎么在现场把这套系统调试上线的!        
   

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