前言

眾所周知，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，上位機(jī)與PLC（可編程邏輯控制器）之間的通信是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為了確保通信的穩(wěn)定性和可靠性，工程師們采用了一種被稱(chēng)為“心跳”的機(jī)制，它在通信過(guò)程中起到了監(jiān)測(cè)和維護(hù)連接狀態(tài)的重要作用。

心跳機(jī)制

在上位機(jī)與PLC的通信中，心跳機(jī)制類(lèi)似于人體的心跳，是系統(tǒng)保持正常運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)之一。這種機(jī)制通過(guò)定期發(fā)送數(shù)據(jù)包或信號(hào)來(lái)檢測(cè)通信鏈路的健康狀況。如果上位機(jī)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到PLC的心跳信號(hào)，系統(tǒng)可以判定通信鏈路出現(xiàn)了故障或斷開(kāi)，進(jìn)而采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，如重新建立連接或發(fā)出報(bào)警信息。

心跳機(jī)制的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、故障檢測(cè)與及時(shí)處理： 心跳機(jī)制可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)通信故障，確保工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)在發(fā)生問(wèn)題時(shí)能夠迅速做出反應(yīng)。這有助于降低因通信故障引起的生產(chǎn)中斷和損失。

2、連接狀態(tài)監(jiān)控： 通過(guò)心跳機(jī)制，上位機(jī)與PLC能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)連接狀態(tài)。這對(duì)于大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)檫@些系統(tǒng)通常包含多個(gè)PLC，它們之間的穩(wěn)定連接是系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。

3、提高系統(tǒng)可靠性： 心跳機(jī)制的引入提高了整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，通過(guò)合理設(shè)置心跳周期和監(jiān)測(cè)機(jī)制，可以有效防止通信因干擾或噪聲而受到影響。

實(shí)現(xiàn)思路

心跳機(jī)制的目的，是為了上位機(jī)或PLC能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)連接狀態(tài)。

首先要明白我們是為了讓上位機(jī)知道連接狀態(tài)還是讓PLC知道連接狀態(tài)。

如果我們想讓上位機(jī)知道連接狀態(tài)，那么PLC需要定時(shí)給某個(gè)地址一個(gè)變化的值，上位機(jī)通過(guò)檢測(cè)這個(gè)值是否發(fā)生變化，來(lái)判斷連接是否正常。

但是在實(shí)際應(yīng)用中，我們寫(xiě)上位機(jī)時(shí)很多時(shí)候是不需要這么做的，因?yàn)榇蟛糠智闆r下，上位機(jī)本身就是實(shí)時(shí)通信的，也就是說(shuō)它會(huì)不斷地給PLC發(fā)送請(qǐng)求指令，因此上位機(jī)是很容易通過(guò)響應(yīng)的報(bào)文來(lái)知道連接是否正常，因?yàn)樾奶�的本質(zhì)仍然是數(shù)據(jù)交互。

如果我們想讓PLC知道連接狀態(tài)，那么上位機(jī)就必須定時(shí)給某個(gè)地址寫(xiě)不同的值，這樣PLC就可以通過(guò)檢測(cè)這個(gè)地址值是否發(fā)生變化，來(lái)判斷連接是否正常。

實(shí)現(xiàn)過(guò)程

有了以上思路之后，我們看下具體如何實(shí)現(xiàn)：

1、定義心跳信號(hào)格式： 工程師需要定義一種特定的數(shù)據(jù)格式作為心跳信號(hào)，確保在通信中能夠準(zhǔn)確地識(shí)別和處理這一信號(hào)，以下是常用的方法：

上位機(jī)或PLC定時(shí)給某個(gè)整數(shù)地址寫(xiě)一個(gè)變化的值，比如當(dāng)前時(shí)間的秒。

上位機(jī)或PLC定時(shí)給某個(gè)整數(shù)地址的值進(jìn)行加1寫(xiě)入，需要先讀取再寫(xiě)入。

上位機(jī)或PLC定時(shí)給某個(gè)布爾地址的值進(jìn)行取反寫(xiě)入，然后檢測(cè)變化。

2、設(shè)置心跳周期：工程師需要確定心跳信號(hào)的發(fā)送周期，即多長(zhǎng)時(shí)間發(fā)送一次心跳信號(hào)。這個(gè)周期的選擇取決于系統(tǒng)的實(shí)際需求和性能要求，一般來(lái)說(shuō)，周期較短可以更及時(shí)地檢測(cè)到故障，但也會(huì)增加通信負(fù)擔(dān)。

3、PLC心跳程序編寫(xiě)：在PLC的程序中，需要編寫(xiě)相應(yīng)的邏輯來(lái)生成和發(fā)送心跳信號(hào)，如果需要檢測(cè)，可以采用接通延時(shí)定時(shí)器，檢測(cè)值的變化，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未收到心跳信號(hào)，系統(tǒng)應(yīng)該及時(shí)發(fā)出警告或采取措施。

4、上位機(jī)心跳監(jiān)測(cè)程序： 上位機(jī)也需要定時(shí)寫(xiě)入數(shù)值，同時(shí)編寫(xiě)相應(yīng)的程序來(lái)監(jiān)測(cè)從PLC接收到的心跳信號(hào)。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未收到心跳信號(hào)，系統(tǒng)應(yīng)該及時(shí)發(fā)出警告或采取措施。

5、優(yōu)化和調(diào)試： 在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要對(duì)心跳機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試。這包括調(diào)整心跳周期、監(jiān)測(cè)時(shí)限等參數(shù)，以適應(yīng)不同的工業(yè)環(huán)境和通信需求。