提升PLC数据采集效率：性能瓶颈分析与实践-电子发烧友网

面对“越快越好”的PLC数据采集需求，如何准确评估设备能力瓶颈？又该如何突破极限，实现采集速度的最大化？本文将系统探讨如何科学评估PLC的数据采集能力极限，并在此基础上，提供一系列旨在最大化采集速度的实用策略与优化建议。

数据采集能力评估方法

要提升速度，首先需要科学地评估当前系统的能力瓶颈。在PLC正常工作状态下，仅采集一个变量，将采集周期设置为最小值。启动正式采集，几秒钟后停止，得到一个数据文件。用相关软件打开采集到的数据文件，查看平均采集周期。若实际周期大于设置的最小值，则该PLC在这种模式下的最快采集周期就是实际测得的周期；若实际采集周期约等于设置的最小值，则最快采集周期小于该最小值，增加采集变量后，实际采集周期需实测确定。

提高采集速度的措施

面对大多数PLC，PLC-Recorder的标准做法是采用批量采集以优化通信效率。若需进一步压缩采集周期，可参考以下措施：

1.变量地址整理

对于通过绝对地址寻址的变量，可进行变量地址整理来改善采集性能。以三菱PLC为例，寻找一片连续的D数据区域作为数据采集区域，将所有需要采集的数值变量移动到该区域，中间不要留空白，更不能有重叠。对于西门子PLC，可以单独开一个数据采集数据块，将所有需要采集的数据都复制到该数据块。完成数值变量的整理后，进行开关量的打包。

比如，数值变量整理到D15014，则将16个开关量移入到D15015的16个位中去，依次打包。

PLC里数据整理程序的执行周期要短于PLC-Recorder的采集周期。

然后，PLC-Recorder对于三菱的D15000开始的区域进行数据采集，并可以对于打包变量进行。

在极端的情况下，上千个混合变量，经过整理后，采集周期可以从上百ms，缩小为20ms。所以，这个优化措施至关重要。

2.多线采集

如果PLC的通信资源丰富，可使用PLC-Recorder的多个通道采集同一个PLC，将采集变量从一个通道分配到两个或多个通道下。在很多情况下，其采集周期会短于单通道的周期。多线采集也可用于不同速度的采集，减少快速采集的变量数。

3.更换成收听模式

PLC-Recorder的收听模式是由PLC通过TCP或者UDP协议主动发送电文，PLC-Recorder仅接收，解码。这种模式由PLC的程序主动控制发送节奏，最快速度测试到0.24ms，

4.提升PLC的服务能力

一种方式是给PLC的通信服务分配更多CPU负荷。在西门子的S7-1500里，提高通信负荷占比，能显著提升符号方式的采集速度。另外一种就是更换性能更强的CPU。在支持多CPU的情况下，甚至可以为通信专门配置一块CPU。

5.压缩字符串变量

字符串是一种占用空间大、处理复杂的变量。在PLC里，字符串变量动辄就是上百个字节，其长度是几十个数值变量，更抵得上上千个开关量。如果一次采集几个字符串变量，对于采集周期的拖累较大。所以，要尽量减少字符串变量的数量。另外，PLC-Recorder可以指定每个字符串的长度，默认是20个字符，对于信息长度可控的变量，尽量缩短字符串的采集长度。

无线通讯采集能力实测

在评估与提升PLC数据采集系统性能时，我们需要认识到PLC本体的处理能力并非唯一决定性因素，须综合考虑现场复杂的电磁环境、机械振动、布线质量等外部条件。要实现采集速率的最大化，一个全方位的优化策略至关重要。这包括但不限于：选用合适的通信方式与连接器以减少信号损耗、优化PLC程序逻辑以缩短扫描周期、配置可靠的通信协议（如批量采集），乃至引入无线采集模块来分担通信压力。

对于寻求无线化升级的用户，采用工业级PLC无线通讯技术是一条经过验证的可靠路径。该方案能简化系统架构、打破物理限制，助力用户构建面向未来的智能数据采集平台。

例1：上位机与西门子S7-200 Smart进行无线实时通讯。