PLC通信中处理心跳信号的两种方法

当代工业控制已经越来越趋于网络化，一台设备往往不是孤立的存在，而是需要跟它的外围系统进行各种各样的通信。比如：设备要跟工厂的管理系统(MES)进行通信以传送过程数据、跟生产线进行通信以获取相关的启停信号、跟目视管理系统(ANDON)进行通信以收发一些可视化数据等等。设备在与外围系统的通信中要发送/接收一种信号，用来判断通信是处于正常状态还是中断状态。这是一种跳变的信号，只要通信正常，它就会按照某种规律变化；一旦在某段时间内检测不到这种变化，就认为通信中断了。这种跳变的信号被形象的称为"心跳信号"。

今天这篇文章，和大家分享下PLC处理心跳信号的两种方法。

1、心跳脉冲

处理心跳信号的比较简单的方法是使用脉冲。

发送方以一定的频率发送脉冲信号，接收方用该脉冲信号的取反值启动延时接通定时器(TON)，并设置一个比脉冲周期长的延时时间。

如果脉冲信号处于变化状态，延时接通定时器不会到达其设定时间；

如果脉冲信号停止变化，延时接通定时器会开始计时，达到其设定时间后触发通信中断报警；

脉冲的周期不宜太短或太长，一般使用1秒的脉冲信号。

举个例子：

以DB10.DBX0.0做为心跳信号，DB10.DBX0.1做为报警信号，以心跳信号的取反值启动延时定时器，可以这样写代码：

上述代码其实有一个小的漏洞：假设DB10.DBX0.0恰好在值为1的时候发生了中断(不再变化)，上述代码是不会触发报警的。

为了补上漏洞，可以在上述代码的基础上再增加一个延时接通定时器，以心跳信号触发，如下图：

这样任何一个定时器时间到了都会触发通信中断报警。

上述是以脉冲的方式处理心跳信号，还有一种方法是使用心跳计数器。

2、心跳计数器

与心跳脉冲使用布尔型变量不同，心跳计数器使用整数作为心跳值。该数值从0开始计数，每隔一定时间(通常是1秒)加1，当到达最大值后再从0开始重新计数。

对于心跳计数器的检测采用定时取样的方法，每隔一定时间(比如5秒钟)采集心跳计数器的数值，用当前值跟上一次采样的值进行比较，如果不同，说明心跳信号正常；如果两者相同，说明心跳计数器没有更新，即通信发生了中断。

关于如何定时采样，我之前写过一篇文章，请参考：西门子SCL编程实例——定时采样程序

好了，关于PLC处理心跳信号的两种方法就先介绍到这里。

我的新书《西门子S7-200 SMART PLC应用技术——编程、通信、装调、案例》已经出版，欢迎点击下面的链接查看：

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AB PLC网络心跳监测程序开发

前言：一个工业项目的网络架构复杂程度取决项目的规模，不过再复杂的网络架构，都是由一个个节点组成的，那么节点与节点之间、服务端和客户端之间、应用软件与底层设备之间通信的状态如何监测，这是一个值得关注的课题，当然，目前也有很多成熟的解决方案。那么，AB PLC之间，或者AB PLC与第三方网络设备如何实现通信状态监测呢？今天，先分享一种方法：网络心跳监测。

01

项目环境

1. 操作系统：Windows10 专业版 64位 21H1

2. 编程软件：Studio 5000 英文版 V32.01.00

3. 上位软件：FT View Studio 中文版 V11.00.00

4. 5370硬件：1769-L30ER

5. 5570硬件：1756-L72 + 1756-ENBT

02

网络心跳

1. 何为网络心跳？该词来源于人类的心跳，即一分钟跳动多少次，如果正常，那么表明活着，网络心跳正是利用这一原理，告诉通信伙伴，自己的网络状态是正常，一旦心跳停止，那么网络状态势必发生了故障.

2. 如何实现网络心跳监测程序呢？假设服务端与多个客户端进行以太网通信，服务端需要监测客户端的通信状态，方法应该有很多种，我是这样做的：

3. 上面的图片可以放大了查看，如果不想费劲，那么，就看下面的文字吧，实现网络心跳监测的程序逻辑：

客户端以一定的频率产生心跳 客户端将网络心跳数发送给服务端 服务端监测客户端心跳数，并将其存入心跳缓存 服务端将客户端心跳与心跳缓存进行比较 如果心跳 ≠ 心跳缓存，通信正常； 如果心跳 = 心跳缓存，通信故障.

4. 看了上面的程序逻辑描述，是不是有了想写程序冲动呢，下面的段落，我将用【图文+视频】的方式来演示如何实现这一过程。如果，你，以前没有写过网络心跳的程序，建议：看到这里，关闭文章，自己去写一个；当然，你，也可以看完文章，再去写一个.

03

心跳程序

1. 项目情景: 1756-L72与1769-L30ER通过Ethernet/IP以太网通信，并接收它产生的心跳，并根据心跳变化来判断网络通信状态，IP地址详见下图.

2. 由于这两款控制器，都属于AB LOGIX5000系列，那么，它们之间实现通信交换数据非常方便，本文使用的方法是生产/消费者标签，1769-L30ER作为生产者，1756-L72作为消费者，在1769-L30ER项目中，控制器名称为CML30ER，在控制器标签域中配置生产型标签HeartBeat，数据类型DINT，标签类型Produced，详见下图.

3. 在1756-L72项目中，在以太网中添加1769-L30ER控制器CML30ER，在控制器标签域中，创建消费者标签HeartBeatFromCML30ER，数据类型DINT，标签类型Consumed，生产者选择CML30ER，远程标签填HeartBeat，RIP填写100ms，详见下图.

4. 本文所描述的心跳程序，具体一定的通用性，所以决定使用AOI指令进行封装，程序分为两部分:

第1部分，产生网络心跳的程序：设置心跳频率、心跳最大数等；第2部分，接收通信伙伴的心跳程序：设置通信中断时间、判断通信状态等；AOI封装块使用，如下图，建议放大查看.

5. AOI封装块里第1部分，产生网络心跳的程序代码，详见下图，如果放大了还看不清楚的话，文末提供了代码下载方法.

6. AOI封装块里第2部分，接收通信伙伴的心跳，并以此判断通信状态的程序代码.

结语：综上所述，本文通过图文、理论、案例等方式方法比较详细的讲解了网络通信心跳机制，以及LOGIX5000控制器如何编写代码来实现，由于该属性具有通用性，即不仅仅限于AB PLC之间的通信，还适用于AB PLC与第三方设备通信，故使用了AOI封装的方式，便于快速移植和部署，感兴趣的朋友可以试试，也可以开发适合自己项目的代码。

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