PLC在流量显示和累积计量上的应用

APPLICATION RESEARCH 应用研究 89 中国仪器仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf CHINA INSTRUMENTATION 2009年 第10期 www.cnim.cn 2 采用PLC进行流量累积需要注意的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 流量计输出的信号一般是脉冲信号或4~20mA电 流信号，这两种信号输出的都是瞬时流量，我们的目 的是在PLC中计算和显示瞬时流量值和计算累积量 值，当输入信号是脉冲信号时，计算瞬时流量，必须按 照一个严格的时间间隔计算才能保证瞬时流量的准 确性，因此，计算瞬时流量必须用定时中断来进行，而 且，在PLC系统中只能运行这一个中断程序，不允许 再产生其它中断（即使是低优先级的中断也不允许运 行），以防止干扰定时中断的时间间隔的准确性。计算 瞬时流量就是将这个时间段的累计脉冲个数换算成累 计流量，再除以时间，对于4~20mA输入只需按照其对 应的量程进行换算就可以直接得到瞬时流量。将每个 时间段内的累积流量累加起来就是累积流量。在实际 使用PLC编程的过程中必须注意以下几个问题。 2.1 输入脉冲频率范围是否超出PLC接收的范围 在设计软件之前，首先要知道所接收的信号频率 范围是否超出了PLC高速计数器的频率范围，因为当 输入的频率超出PLC的最高频率接收上限的时候，会 导致频率信号丢失，从而产生很大的误差。一般查看 流量仪表的用户手册就可以了解到其频率输出的范 围，多数情况下流量仪表的频率输出范围是可设 置 的，只需将频率范围设置成对应的流量范围即可，在 设置其频率输出时要注意： （1）流量上限设置成刚好大于该仪表所测量的 最大流量，一般取整数； （2）频率输出上限设置成PLC能接收的最大频 率或其2/3处，频率输出上限不要设置得太小，会导致 PLC计算误差变大。 2.2 PLC高速计数器在达到最大计数值时如何保证计 夏 冰 （深圳市建恒测控股份有限公司， 广东 深圳 518057） 摘 要：详细讲解使用PLC进行流量累积、显示的编程 算法，重点讲解在编制程序时应该注意的问题 及解决问题的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，并给出比较详细的编程例 子。 关键词：PLC 流量 累积量 高速计数器 脉冲 Abstract：This paper gave a detailed account on the use of PLC for f low totalizer, display programming algorithm Explained the focus in the preparation of the program should pay attention to the problem, using what methods to solve these problems, but also gives a more detailed programming examples. Key words：PLC Flow Totalizer High speed counter Pulse PLC在流量显示和累积计量上的应用 PLC Application in the Flow Measurement and Totalling 1 引言 在工程实践中经常遇到对流体流量进行远程显 示、累积的情况，而工程实际中大量使用的是PLC，因 此，如何使用PLC将流量计输出的脉冲信号或模拟量 （4~20mA）信号进行处理，从而准确计算瞬时流量 和累积量就成为编程工作的重点和难点，作者以多年 从事自动控制工程的经验介绍这部分工作的原则和方 法，包括在西门子S7-200CPU上编程的例子。 www.plcworld.cn 应用研究 APPLICATION RESEARCH 90 CHINA INSTRUMENTATION 2009年 第10期 www.cnim.cn 算正确 以西门子S7-200 CPU224为例，S7-200的CPU224 具有6个单相最大30kHz的高速计数器，但PLC内部没 有提供相应的算法来计算频率，因此，需编程计算，这 就要在PLC高速计数器达到最大计数值时保证计算的 正确性。实际编程时，对高速计数器初始化以后就使 之连续计数，不再对其进行任何干预。不是每次采集 高速计数器以后对其进行“清零”或“复位”的操作， 因为，这些操作会导致在累计当前的脉冲个数时存在 部分丢失的风险（在“清零”或“复位”高速计数器时 CPU在执行这些指令的时候需要一定的时间，而这 些消耗CPU时间的过程会漏计脉冲），在S7-200CPU 上，其高速计数器的初始化程序如图1所示。 对高速计数器HSC1进行初始化 Always_On:SM0.0 MOV_B EN ENO OUTIN16#F8 HSC1_Ctrl:SMB47 EN ENO HDEF HSC MODE0 1 MOV_DW EN ENO HSC1_CV:SMB48OUTIN0 MOV_DW EN ENO OUTIN HSC1_PV：SMD5216#08000000 HSC EN ENO 1 IN 图1 高速计数器初始化程序 图1所示的程序应该放到PLC第一个扫描周期执 行的程序中执行。 对于高速计数器是否达到最大计数值时需要判 断，S7-200CPU的高速计数器是可以周而复始地进行 累计的，最高位为符号位，最小值为7FFFFFFF。由于 计数器是一直累加的，不可能出现本次读取的计数值 小于上次计数值，因此判断计数器当前值是否小于前 一次的计数值，就可以判断计数是否达到最大值的拐 点（7FFFFFFF）。如果达到，则执行特殊的计算以便 消除计算错误，如图2所示，当前计数值大于等于上次 计数值时，两个计数值之差，就得到程序两次扫描时 间间隔内的计数差值，同时将当前计数值赋值到上次 计数值上；当前计数值小于上次计数值时，计算上次计 数值与7FFFFFFF之间的差值（用减法），以及当前计 数值和7FFFFFFF之间的差值（用加法），然后将两个 结果相加就是程序两次扫描时间间隔内的计数差值， 从而实现对累计计数值达到拐点时的正确计算。 2.3 如何保证定时中断不受干扰 实际上，在现场应用中定时中断子程序是采用 250ms中断一次执行的，使用SMB34进行控制，需要 注意的是，系统中必须只保证这个中断是唯一存在 的，不会受到其他中断的影响，否则可能会由于其他 中断的影响使周期性中断不准时，从而影响精度。 图2所示的程序应放在定时中断子程序中执行。 2.4 累积量的最大累积位数 通过以上计算就得到250ms内流量计发过来的脉 冲个数，这个数值乘以脉冲当量就是250ms内的流量 值，再除以时间就是瞬时流量。另外，在250ms内再执 行累加程序就可以计算累积流量了，在计算累积流量 过程中需要避免累积过程的计算误差。我们知道，流 量累积量是一个一直累积的数值，一般会累积到8位 数，而PLC内部的浮点数的有效位数是6位，当累积量 数值很大的时候就会造成一个大数和一个小数相加， 势必导致小数的有效位数丢失，造成很大的累积误 差。因此，要避免大数和小数相加的情况出现，解决方 法是采用多个流量累积器，只允许同数量级的数值相 加，从而避免数值有效位数损失。实际编程中采用了 5个累积器，根据常用流量情况下，在周期中断时间间 隔（250ms）内流过的流量乘以15作为第1个累积器的 上限，当达到这个累积器的上限值后，将这个累积器的 值累加到第2个累积器中，并把第1个累积器清零，对 于第3个累积器也同样处理，第4个累积器用于保存累 积量小数部分数值，第5个累积器用于保存累积量整 数部分数值，这样在显示总累积量时只需显示整数部 分和小数部分就可以了，整个过程充分避免了累积过 程中大数与小数相加的情况出现。在实际工程中，需 www.plcworld.cn APPLICATION RESEARCH 应用研究 91 中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION 2009年 第10期 www.cnim.cn 根据流量的大小、周期中断的时间间隔来确定所用累 积器的个数，而累积器的整数部分用双整数来表示。 双整数的范围是-2,147,483,648到+2,147,483,647，因 此，可以使累积器的整数位数达到9位，这样，在显示 累积量时就可以最多显示9位整数的累积量和6位的 小数累积量。总计15位，从而省略累积器倍乘系数，使 读数更简便。 2.5 如何复位累积量 对累积器需要在一定条件下复位，累积到最大数 值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到超 过最大位数，当超过最大数值时，将各个累积器清零， 另外清零的触发信号也可以是手动触发。 3 结束语 本文对PLC处理流量累积和瞬时流量计算的相 关问题的阐述，使自控工程编程人员在处理这样的问 题时能够轻易地达到目的，使流量累积的精度大幅度 提高，这对于不能采用通信方式将仪表累积数值远传 的仪表具有参考作用。 参考文献 1 何献忠. 可编程控制器应用技术（西门子S7-200系 列）.清华大学出版社,2008. 作者简介：夏冰（1967-），男，工程师，主要研究方向为PLC和 DCS系统开发和维护，工业自动化系统设计和控制软件编制等。 图2 累积器累积程序 OUTIN ENOEN MOV_DW F1HCOLD:VD7830HC1NOW:VD6360F1PN:VD7846OUTIN1 IN2 ENOEN SUB_DI HC1NOW:VD6360 F1HCOLD:VD7830 HC1NOW:VD6360 >=D F1HCOLD:VD7830