前言

眾所周知，在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，上位機(jī)與PLC（可編程邏輯控制器）之間的通信是實現(xiàn)自動化生產(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為“心跳”的機(jī)制，它在通信過程中起到了監(jiān)測和維護(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)制類似于人體的心跳，是系統(tǒng)保持正常運行的關(guān)鍵指標(biāo)之一。這種機(jī)制通過定期發(fā)送數(shù)據(jù)包或信號來檢測通信鏈路的健康狀況。如果上位機(jī)在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到PLC的心跳信號，系統(tǒng)可以判定通信鏈路出現(xiàn)了故障或斷開，進(jìn)而采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，如重新建立連接或發(fā)出報警信息。

心跳機(jī)制的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、故障檢測與及時處理： 心跳機(jī)制可以及時發(fā)現(xiàn)通信故障，確保工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)在發(fā)生問題時能夠迅速做出反應(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： 通過心跳機(jī)制，上位機(jī)與PLC能夠?qū)崟r監(jiān)測連接狀態(tài)。這對于大規(guī)模工業(yè)自動化系統(tǒng)來說至關(guān)重要，因為這些系統(tǒng)通常包含多個PLC，它們之間的穩(wěn)定連接是系統(tǒng)正常運行的前提。

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

實現(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監(jiān)測連接狀態(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需要定時給某個地址一個變化的值，上位機(jī)通過檢測這個值是否發(fā)生變化，來判斷連接是否正常。

但是在實際應(yīng)用中，我們寫上位機(jī)時很多時候是不需要這么做的，因為大部分情況下，上位機(jī)本身就是實時通信的，也就是說它會不斷地給PLC發(fā)送請求指令，因此上位機(jī)是很容易通過響應(yīng)的報文來知道連接是否正常，因為心跳的本質(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)就必須定時給某個地址寫不同的值，這樣PLC就可以通過檢測這個地址值是否發(fā)生變化，來判斷連接是否正常。

實現(xiàn)過程

有了以上思路之后，我們看下具體如何實現(xiàn)：

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

上位機(jī)或PLC定時給某個整數(shù)地址寫一個變化的值，比如當(dāng)前時間的秒。

上位機(jī)或PLC定時給某個整數(shù)地址的值進(jìn)行加1寫入，需要先讀取再寫入。

上位機(jī)或PLC定時給某個布爾地址的值進(jìn)行取反寫入，然后檢測變化。

2、設(shè)置心跳周期：工程師需要確定心跳信號的發(fā)送周期，即多長時間發(fā)送一次心跳信號。這個周期的選擇取決于系統(tǒng)的實際需求和性能要求，一般來說，周期較短可以更及時地檢測到故障，但也會增加通信負(fù)擔(dān)。

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

4、上位機(jī)心跳監(jiān)測程序： 上位機(jī)也需要定時寫入數(shù)值，同時編寫相應(yīng)的程序來監(jiān)測從PLC接收到的心跳信號。如果在規(guī)定的時間內(nèi)未收到心跳信號，系統(tǒng)應(yīng)該及時發(fā)出警告或采取措施。

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