西門子PLC S7-200SMART實現2ms周期采集的方法

高速數據采集要保證速度，也要保證時刻的準確性。在windows系統(tǒng)里，時間穩(wěn)定性是個很難的問題。如果PLC發(fā)送的數據里帶有時間信息，則可以由PLC來保證采樣周期的穩(wěn)定性。

從V2.12版本開始，PLC-Recorder軟件可以處理發(fā)送電文里的時間戳，有網友用0.24ms的速度外發(fā)，軟件也能夠穩(wěn)定接收并精確確定數據的時刻。

本文向大家展示一下S7-200SMART彪悍的UDP快速通訊的能力，并能實現2ms周期的穩(wěn)定數據發(fā)送。

1、測試條件

下面用S7-200SMART實現帶有時間戳的高速數據采集，測試條件如下：

西門子 S7-200SMART ST20，系統(tǒng)軟件為V2.5版（最老的一款PLC，升級了系統(tǒng)軟件，才支持UDP通訊），無其他通訊。

通訊背景時間10%。

PLC IP地址：192.168.0.2

過主程序循環(huán)發(fā)送。無通訊以外的其他程序。

通訊協議：UDP（只有該協議，在高速模式下才支持時間戳）。

編程軟件和系統(tǒng)：STEP7-Micro/WIN SMART V2.7

型工控機（Intel Celeron J1900 2.0GHz四核低功耗處理器） 4核 4G內存，SSD硬盤，無風扇，WIN10系統(tǒng)，無其他大型軟件

2、測試結論

本次測試沒有采用定時中斷，采用了連續(xù)循環(huán)，發(fā)送結束后，立即再次啟動發(fā)方式。實測發(fā)送周期在1-2ms內波動（平均為1.8ms），PLC的掃描周期也是1-2ms，因此，這種波動是PLC掃描周期導致的。

3、PLC的發(fā)送程序

通過讀取PLC的啟動時間（精確到1ms）來獲得時間戳，輸出恰好是uint32類型（PLC里是DWORD），約49.7天后自動翻轉。

01建立連接

02啟動和時間戳

03發(fā)送指令和上升沿控制

04發(fā)送結束，啟動下次發(fā)送

4、PLC-Recorder側的通訊設置

請用帕姆齊設備類型，目前，僅該類型支持時間戳功能，并選擇時間戳單位為ms（PLC-Recorder V2.12.7開始支持該功能）。需要配置來源的IP地址及本機收聽的端口號。并將本計算機的IP地址設置成192.168.0.100。

5、PLC-Recorder的通道配置

此處雖然配置了采集周期，但在高速模式下不再使用該周期，以收到信息的時刻為準。

6、PLC-Recorder的變量配置

從最后一個變量的起始地址和變量長度可以確定該通道的通訊電文的長度。對于TCP類型的連接，電文長度需要通過最后變量進行確定（下例子看出電文長度為200字節(jié)）。對于UDP類型的通訊，UDP是按照完整報文進行傳輸的，可以自動獲取長度信息，因此，不需要關注最后變量。

變量配置時，不需要定義所有的變量，僅需要定義自己關注的變量即可。

起始地址為0的變量就是PLC里定義的時間戳。

7、記錄數據的情況

這是用離線分析軟件Ana打開的歷史數據文件（連接數個文件，總分析時長：2小時，采集次數391萬）。從左側的統(tǒng)計數據可以看出，平均采集周期是1.8ms。從右側的波形和標尺可以看出，點距非常均勻。

8、再說時間戳

時間戳是Uint32類型的數據，在200SMART里被稱為DWORD，需要從0到4_294_967_295之間遞增，并自然翻轉（自動歸零）。時間戳的單位必須是毫秒，雙字毫秒值的最大計時間隔為 2 的 32 次方或 49.7 天。

時間戳是個時間差值，PLC-Recorder在開始記錄時，會將首個時間戳與計算機的當前時間進行比較（對時），后續(xù)就用相對時間進行計算，并自動處理翻轉的問題。因此，PLC不需要保證絕對時鐘的準確性，只要相對穩(wěn)定即可。

9、小結

采集的速度越快，需要的技術越復雜，代價也越大。PLC-Recorder的主動采集模式，基本只需要在PLC-Recorder里配置變量，不需要在PLC做什么復雜工作，這種方式很便捷，但是速度也有限（最快20ms）。高速模式，就需要在PLC里配置通訊，組織數據，然后調用通訊語句，才能夠實現，因此，對于PLC工程師的要求也是有一些了。

高速模式采用標準以太網通訊協議，這也是大部分PLC都具備的能力，因此，可以被廣泛使用來進行快速數據采集。

審核編輯：劉清