一种检测PLC网络通讯正常与否简单方法

论文导读：ager软件中关于某一项目的硬件配置界面，主站是主机架（UR）槽口2中的CPU313C-2DP（硬件地址为2），X2口引出PROFIBUS(1)网络，从站是连接在这个网络上的ET200S/CPU（硬件地址为4）。从图1中的DP从站属性的界面可以表明，地址为2的主站的IB10—IB41对应地址为4的从站QB10—QB41,共16个字（32字节），作为主站的接收区域；地址为2的主站
摘要：本文介绍一种通讯状态检测方法，其特征在于，在通讯过程中，通讯发送方发出一定频率的方波信号，通讯接收方无条件将此方波信号回传发送方，发送方接收到这一信号后，通过分析确定当前通讯状态是否正常，正常就继续检测，反之立刻输出异常报警。
关键字：可编程控制器PLC，通讯

可编程序控制器PLC以其可靠性、灵活性、适应工厂现场控制等诸多优点在很多现代化设备控制系统中得到了充分的体现。然而在实际的控制应用中经常会用到两个或者多个PLC之间需要通讯的情况，那么通讯的质量和意外中断时候的及时检测就变得十分重要。下面就以SIEMENS的s7-300系列的主从通讯为例，阐述一种检测PLC网络通讯正常与否的简单方法。
图1是CPU313-2DP和ET200S/CPU（IM151-7）的组态界面。其中CPU313-2DP是主站，ET200S作为从站，通过CPU-X2口相连，采用PROFIBUS协议，波特率500Kbps。

图1
界面中是SIMATIC Manager软件中关于某一项目的硬件配置界面，主站是主机架（UR）槽口2中的CPU313C-2DP（硬件地址为2），X2口引出PROFIBUS(1)网络，从站是连接在这个网络上的ET200S/CPU（硬件地址为4）。
从图1中的DP从站属性的界面可以表明，地址为2的主站的IB10—IB41对应地址为4的从站QB10—QB41,共16个字（32字节），作为主站的接收区域；地址为2的主站的QB10—QB41对应地址为4的从站IB10—IB41,共16个字（32字节），作为主站的发送区域。若想改变通讯接收或者发送的区域大小，点击编辑按钮，如图2，

图2
为了实现检测双方通讯状态，首先在主站CPU中做图3的配置，方法是双击CPU所在槽口位置打开CPU的属性界面：

图3
时间存储器的功能是在所定义的MB的各个位周期性地改变其二进制的值（脉宽—间歇比例为1:1）。选择了该项功能，就可以在程序里调用，应用不同频率的方波。
时间存储器的各个摘自：毕业论文格式www.7ctime.com
位的周期及频率如下：

完成上面的配置，并且保存下载后，就可以用软件来编制检测通讯状态的程序了。其中主站关于此项功能的具体地址定义如下：
I1

3.4—确认从站通讯状态位

下面，用时间分析图的方式来解析这一过程：

图4
如图4所示，主站Q13.6等同于M7.4为周期为0.8S的方波信号，通过通讯传递到从站。从站程序对此信号不做任何处理，只是直接发送回主站。因此主站接收的I13.4在理想状态其实就是本身发出的Q13.6的方波信号。在网络传输的过程中，由于传输介质，传输距离，波特率等等原因，发送和接收的信号，即Q13.6和I13.4从波形上总会有一定的偏差，如图3第1和第2种情况所示。但由于两个信号之间的差异没有大于300ms，所以T1并没有被完全启动，M4.7（通讯故障）标志也就没有发生。当2个信号的差异时间大于300ms，图中所示第3第4种情况下，T1被完全启动，M4.7也随之有高电平产生，这时程序可以确定通讯出现问题，然后可以用M4.7来启动故障报警程序等一系列应急措施。当M4.7回到低电平时，证明通讯恢复正常。
在实际应用中，选择周期为0.8秒的方波信号和报警边界时间为300毫秒是根据通讯的实时性要求决定的，如果系统要求实时性较弱，例如只是简单设备状态信息的采集等，则可适当放宽方波信号周期和报警边界时间长度，这样可以在网络通讯状态不好时，不至于经常报警停机，影响使用；如果系统要求实时性很强，例如涉及设备动态控制，则需要缩短报警边界时间长度，这样做可以避免通讯偶然中断，信号未及时更新造成的设备误动作。
另外，上面介绍的方式当通讯中断时只是主站方面有报警信号产生，若需要从站方面在通讯故障时也可以同时报警，方法是只需要增加2个通讯地址(与之前介绍的接收发送方向相反)，再按照上述的程序编写方式在从站方面重做一遍，这样在出现通讯失败时，在通讯的两个方面就会同时报警，同时恢复了。
综上所述，这个方法可以比较简单的判断PLC通讯过程中出现的中断问题，实时的产生报警信号，防止由于通讯问题造成的程序运行错误，为设备的运行安全提供了很好的保证。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。