PLC在通讯过程中常用的心跳功能

慧通工控

在PLC通信过程中，心跳功能是一种重要的机制，用于确保通信的连续性和系统的稳定性。心跳信号通常是一种定期发送的数据包或信号，用以检测和维护PLC与上位机或其他设备之间的通信连接状态。以下是心跳功能的一些关键点：

• 系统健康监测：心跳信号是判断PLC是否正常工作的重要指标。如果在预期时间内未收到心跳信号，可能意味着PLC遭遇故障或通信中断，需要立即采取措施进行修复或重启。
• 通信链路验证：心跳信号充当通信健康状况的实时监测器。若上位机未能在规定周期内接收到心跳信号，这可能是通信链路出现问题的信号，促使系统执行故障恢复程序或发出警报。
• 定时任务触发：心跳信号还可以用作PLC内部定时任务的触发机制，例如，每收到一次心跳信号，PLC就可以执行一次数据采集或状态检查，确保系统按预期周期运行。

一、实现心跳信号的方法：

1. 心跳脉冲：PLC中设定一个布尔变量，每过一个固定时间间隔（如2秒），变量值在0和1之间交替变化，形成脉冲信号。上位机通过监测该变量的变化来判断PLC是否正常运行。
2. 心跳计数器：使用一个整数变量作为心跳计数器，每隔固定时间间隔递增，达到预设最大值后归零，开始新的计数周期。这种方法除了指示PLC的活动状态外，还能提供更详细的时间跟踪信息。
3. 实现思路：心跳机制的目的是实时监测连接状态。可以通过让PLC定时给上位机发送变化的值，或者上位机定时给PLC发送变化的值来实现。心跳信号的发送周期和监测时限需要根据系统的实际需求和性能要求进行设置。
4. 编程实现：在PLC的程序中，需要编写相应的逻辑来生成和发送心跳信号。如果需要检测，可以采用接通延时定时器，检测值的变化，如果在规定的时间内未收到心跳信号，系统应该及时发出警告或采取措施。
5. 优化和调试：在实际应用中，工程师需要对心跳机制进行优化和调试，包括调整心跳周期、监测时限等参数，以适应不同的工业环境和通信需求。

二、通过一个例程简要介绍两个PLC之间的心跳功能说明

1、背景说明：本例程是S7-1500与S7-300PLC之间的一个通讯。两个PLC的通讯是在S7-300PLC通过GET和PUT指令实现的单端通讯。因此在S7-1500PLC没有通讯程序。两个PLC分别建立对应的数据块用来接收和发送数据。

2、数据块定义说明

DB11:接收S7-300传入的模拟量输入(AI)和数字量输入(DI)。

DB12:发送给S7-300的模拟量输出(AO)和数字量输出(DO)。

DB81:接收S7-1500传入的模拟量输出(AO)和数字量输出(DO)。

DB82:发送S7-1500传入的模拟量输入(AI)和数字量输入(DI)。

DB11与DB82内容对应完全一致；DB12与DB81内容对应完全一致。

图1：DB11(S7300_DR)

图2：DB12(S7300_DW)

DB11、DB12两个DB块中的Com_Read和Com_Write是两个用于心跳检测的两个变量。

2、S7-300通讯编程

通过S7-300通讯编程，将两个PLC的数据块内容进行交换。当然通讯方式有很多，只能能交换数据就可以，就不一一展开说了。这里通过GET/PUT指令进行通讯。在通讯的最后，S7-300PLC接收到的Com_Read值回写到Com_Write返回给S7-1500PLC，这样就可以把数据形成闭环。

3、S7-1500心跳功能编程

功能说明：

• 读取ComRead变量作为心跳变量（WatchDog）。

• 如果心跳变量当前值为0，2秒钟后给Com_Write置1，这时由于通讯的作用Com_Read会立刻变为1。
  

• 如果心跳变量当前值为1，2秒钟后给Com_Write置0，这时由于通讯的作用Com_Read会立刻变为0。

• 如果心跳变量长时间（本例设置为6秒）没有变化说明通讯中断，会触发超时报警。

• 如果超时，就通过一个计数器进行累加超时次数，以方便了解通讯出错次数。

• 当通讯正常后该功能会自动恢复到正常的工作状态。

三、功能演示

1、S7-1500程序在线监视

2、S7-300程序在线监视

    通过以上这些机制，当系统捕捉到通讯异常以后，可进一步采取相应的应对措施，比如弹窗提示、增加逻辑对设备进行紧急停止、异常事件处理等功能。因此心跳功能确保了PLC系统的稳定性和连续性，对于维护自动化生产线的高效运行至关重要。

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