一、引言

在使用西門子PLC的時候，我們經常忽略一個重要的參數"通信負載"（也是“通訊負荷”）。在PLC與HMI連接 ，PLC與PLC進行通信等，博途(TIA Portal)軟件監控、第三方軟件通訊等都需要占用PLC通訊負載。

在進行PLC-Recorder的高速采集測試時發現：如果S7-1200的通訊負載率設置為20%，則沒法保證4ms一次的UDP發送，調整到50%后，就正常了。

不合理的通訊負載會導致PLC出現各種各樣的問題。隨著PLC通訊功能越來越強大，通訊任務也在不斷增加，“通訊負載”這個參數有時候也被迫進行修改，哪些通訊對其影響大呢？如果不注意，可能引起哪些問題呢？

二、異常舉例

1.通訊負載設置過大，可能導致OB1超出最大循環時間。經常出現在PLC使用過多工藝對象，如工藝軸、過多的循環程序等情況下：

2.使用西門子觸摸屏配方功能，經常出現觸摸屏讀取數據緩慢或者各種錯誤：

3.使用西門子WEB功能，讀取變量或者修改變量，出現緩慢情況時，也需關注通訊負載：*

三、測試通訊負載

我們借助第三方軟件PLC-Recorder，對于TIA Portal開發的PLC，進行各種變量組合讀取測試，展示一下讀取時間、通訊負荷變化等情況。

1.硬件準備

確保你有一個完整的S7-1200/1500系統，包括PLC、編程軟件（如TIA Portal）、必要的通訊模塊和連接電纜。

2.軟件準備

確保編程軟件安裝正確，并且已經將PLC和通訊模塊正確配置。

3.測試步驟

①通訊連接：使用編程軟件連接到PLC，確保通訊正常。

②編寫測試程序：在PLC的編程軟件中，編寫一個簡單的程序，用于模擬通訊負載。這個程序可以包括：定時發送數據到從站或接收從站發送的數據；使用高速計數器或定時器產生大量數據；使用多個數據塊（DB）和多個變量來增加負載；

③運行測試程序：將程序下載到PLC中，并開始運行。

④監控通訊：在編程軟件中監控PLC的通訊狀態，包括：PLC的CPU負載，通訊錯誤日志，通訊速率。

⑤性能測試：觀察PLC在運行測試程序時的響應時間和穩定性。檢查PLC在長時間運行高負載程序時的溫度和穩定性。

⑥記錄數據：記錄在不同負載下的PLC性能數據，包括CPU占用率、通訊速率、錯誤率等。

⑦分析結果：根據記錄的數據分析PLC的通訊負載能力，確定其在實際應用中的表現。

4.合理實踐

①逐步增加：逐步增加通訊負載，并監控PLC的性能，直到達到應用的上限。

②留有冗余：即使PLC能夠處理更高的負載，也要留有一定的冗余，以應對未來可能的負載增加或網絡問題。

5.具體設定建議

①S7-1200：對于S7-1200，通常每個I/O點的通訊負載不應超過100字節/秒，總負載（包括程序塊和其他通訊）不應超過CPU處理能力的50%。

②S7-1500：S7-1500具有更強大的處理能力，因此通訊負載可以設定得更高。但一般建議保持CPU負載不超過70-80%，通訊頻率根據實際應用進行調整。

總之，沒有固定的通訊負載設定，因為這需要根據具體的應用場景來調整。合適的方法是通過測試和監控來確定最適合你應用的通訊負載設定。

四、PLC通訊負載查看

1．查看PLC地址

2．瀏覽器這里輸入https://192.168.0.1

3．選擇"診斷"

4．選擇"運行系統信息"

5．通信負載設置

"通信負載"用于設置CPU 總處理能力中可用于通信過程的百分比，如圖所示。這部分 CPU 處理能力將始終用于通信，當通信不需要這部分處理能力時，它可用于程序執行。可設置的范圍為15～50%，默認值為20%。占用"通信負載"的通信包括：博途(TIA Portal)軟件監控，HMI連接及PLC間的S7 通信等。

CPU通信負載設置

五、實際應用展示

在實際應用中，從站數量、數據交換量、通訊速率、通訊周期和通訊協議等都會對通信負載率造成不等的影響；如以下某新型材料企業車間，需要實現4組環形軌道上共48個電動葫蘆與兩個地面控制柜之間的無線通訊，兩個地面控制柜內裝有8臺S7-1200smart PLC，作為每組電葫蘆的主控設備。

車間共計采用58臺西門子S7-1200 SMART PLC，由于車間從站數量過多，會導致通信負載率上升，因此在設計工業控制系統時，需要仔細考慮網絡架構、PLC性能和通訊協議，以確保系統穩定運行。

為了有效緩解通信負載問題，我們采取了1主6從的通訊架構，并構建了8條環形軌道，每條軌道形成一個獨立的系統單元。為此，我們共計部署了56個達泰無線通訊模塊，以實現生產車間地面控制柜與電葫蘆PLC之間的無線數據交互。我們選擇的通訊協議是Profinet，旨在進一步優化通信效率。

無線通訊網絡圖如下：

六、總結

通過上述對比測試，可以看出：

● 讀取不同變量數量、不同數據類型變量，對西門子通訊負載會造成不同影響。

● 增大通訊負載設定，可以大大降低符號讀取的周期時間。

但是，通訊負載也會對PLC循環周期產生影響，必須根據控制的需求和實際循環時間，進行合理設置（具體可參考西門子手冊）。

通過降低通信負載，降低循環時間。

用戶可以降低硬件配置中的通信負載設置。例如，如果通信負載設置為20%，而不是默認值50%，則循環時間為從2倍無通信負載時的循環時間降為1.25倍

對實際循環時間的影響

通信僅僅是造成循環時間延長的一個因素。各種循環時間延長設置都將導致在一個循環內發生更多的異步事件，進一步延長循環程序的執行時間。

延長的時間取決于循環程序中發生的事件數量以及執行這些事件所需的時間。

說明

檢查參數變化

●檢查在系統運行期間參數“因通信引起的循環負載"的值變化帶來的影響。

●為了防止時間錯誤，在設置最大循環時間時，需考慮通信負載。

sf