一个HMI动画让PLC扫描周期从48ms涨到12ms，我找了整整两周
这事儿说起来有点丢人，但既然做技术的不怕打脸，我就原原本本讲一遍。
上个月给一个食品包装厂做一条枕式包装机的控制系统改造。设备不复杂：一台S7-1200带两个伺服轴（横封和纵封）、几个温度控制点、一个色标传感器追标。触摸屏用的是威纶通的MT8071iE，我负责全部的PLC程序和HMI画面。
甲方要求HMI画面做得好看一点，说以前那家做的”太丑了，操作工不爱看”。行，甲方是上帝，我就在威纶通里加了不少动画——转动的电机图标、流动的箭头表示物料方向、温度数值旁边用了个条状指示条实时变色，显示效果确实不错。甲方看了很满意，我也挺得意。
问题出现在联机调试的第三天。
奇怪的现象
包装机跑低速的时候一切正常。但提速到设计速度的70%左右，开始出问题了——横封和纵封的追标位置偶尔会偏，导致包装袋切到了图案上。一开始我以为是色标传感器参数没调好，在触摸屏上改了追标参数，跑一会儿又偏了。
我拿着万用表和示波器在控制柜前蹲了一上午，传感器信号没问题，伺服驱动器的脉冲也没有丢。那就怪了，难道是程序逻辑出了问题？
这段程序是我基于以前的项目改的，逻辑走了很多遍了，不应该有问题啊。
后来一个做IT的朋友来工地看我，他瞄了一眼我的TIA Portal，随口说了一句：”诶，你这CPU的扫描周期怎么曲线跟心电图似的？”
我一看监控表，顿时愣住了——PLC的扫描周期在12ms到48ms之间来回跳，最优的时候12ms，差的时候能跳到将近50ms。包材速度一快，扫描周期波动就明显。包装机横封和纵封之间需要精确同步，扫描周期不稳定，位置控制自然就不准了。
但问题是，S7-1200跑这么点逻辑，扫描周期不应该超过5ms才正常。这48ms是哪来的？
排查过程
用了整整一天一夜排查程序。我把OB1里的逻辑一段一段屏蔽掉找原因。
先屏蔽运动控制相关的FB块——扫描周期降了一点点，还在20ms左右晃。再屏蔽通讯指令——变化不大。把温度PID控制屏蔽了——还是没降到正常水平。
我当时差点想把PLC砸了。程序里明明没多少东西，CPU负载也不高，怎么就慢了？
第二天我拿着笔记本电脑直接坐在设备旁边，拔掉PLC和触摸屏的通讯线（Profinet），奇迹发生了——扫描周期直接掉到3ms！
问题出在触摸屏和PLC的通讯上。但威纶通屏和S7-1200走的是标准的Profinet，我不可能不连屏啊。
接着我把通讯线插回去，开始排查HMI画面的问题。
我打开威纶通的EasyBuilder Pro，看着自己精心设计的那几十个动画和指示条，一个可怕的念头冒了出来——该不会是我自己搞的吧？
真相
我开始一个一个删除HMI上的元件做对照测试。删掉了那个旋转的电机动画——扫描周期降了5ms。删掉了物料流动箭头——又降3ms。删掉了温度条状指示条的变色动画——再降5ms。
当我删掉了大概一半的动画元件后，扫描周期稳定在了8ms。
然后我突然明白了。
HMI上的每个动画元件，其实都在持续向PLC请求数据。而且威纶通这个屏有个特点：你加了多少个动画元件，它就会按照设定的刷新频率挨个去读PLC里对应的地址。你加了50个动画，它就每秒钟读50次数据。读数据本身不费什么资源，但PLC响应这些请求需要时间。
更关键的是，威纶通屏读取PLC数据用的是”轮询”方式——不是并行读，是一个接一个排队读。如果一个扫描周期内要响应的HMI请求太多，PLC就忙着应答通讯了，真正跑程序的时间就少了。
以前我做HMI从来没注意过这个问题，因为以前的设备简单，总共就两三个页面，动画寥寥无几。这回甲方要求”好看”，我一口气加了四种不同风格的动画，每个页面上还有历史数据曲线和实时报表——这才是罪魁祸首。
历史数据曲线的刷新需要PLC连续上传大量数据，再加上几十个动画同时在读点，PLC的通讯负载直接爆了。
解决方案
发现了原因就好办了。我做了以下几件事：
1. 减少动画数量。把旋转动画改成静态图标，只保留关键状态的颜色变换。原来想的是好看，实际上操作工看两天就腻了，没人会在乎那个电机图标转不转。
2. 降低刷新频率。非关键数据的刷新周期从100ms改成500ms甚至1秒。温度变化本来就慢，没必要每100ms刷新一次。
3. 用PLC内部优化。在PLC程序里把HMI要读的数据集中到一个数据块里，这样HMI只需要读一个连续的数据块，而不是到处分散地读单个地址。一次通讯读32个字跟读32次每个1个字，效率天差地别。
4. 历史数据曲线改用本地采集。威纶通屏支持历史数据存在屏本地，不需要每次从PLC实时拉数据。我在屏里设了数据采样，每5秒存一次，曲线直接从屏自己的存储读取，PLC完全解放了。
改完之后，扫描周期稳定在4ms左右。包装机提速到100%，追标精度回到了±0.5mm以内。甲方验收的时候问我为什么有些动画没了，我说”电机图标转不转不影响包装质量”，他想了想，说对。
总结一下教训
这次踩坑让我学到了一件事：HMI不是设计给工程师自己看的，是做给操作工用的。操作工需要的是直观的状态指示、清晰的报警信息和流畅的操作响应，不是花里胡哨的动画特效。
另外，做PLC项目的人，一定要养成看扫描周期的习惯。我在TIA Portal里把扫描周期的监控加到了看门狗诊断里，一旦超过设定值就报警。这样就算以后画面再出幺蛾子，也能第一时间知道。
后来我跟另一个做威纶通的兄弟聊起这事儿，他说他遇到过更离谱的——客户在HMI上做了个动画版的俄罗斯方块用来”上班摸鱼”，PLC扫描周期直接飞到了80ms。老板发现了以为是设备坏了，差点把供应商叫过来返修。
你们做HMI的时候遇到过什么搞笑或者翻车的事？评论区讲讲呗。
