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1、-西门子s7-200PLC在流量计量方面中的应用-第 3 页西门子s7-200PLC在流量计量方面中的应用1 引言目前，plc(可编程逻辑控制器)已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活、易学易用、体积小、重量轻、价格便宜的特点，在流量计量方面也有着广泛的用途，在用于流量累积时又有其编程的独特之处。下面进行详细的分析和论述，包括在西门子s7-200 cpu上编程的例子。2 使用plc显示流量和计算累积量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(也有
2、用继电器输出累积量信号，原理一样，不再赘述)，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，在计算瞬时流量的时候，必须按照严格的时间间隔计算才能保证瞬时流量的准确性。因此，计算瞬时流量的时候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，再除以时间就是瞬时流量。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，而累积流量就是将每个时间段内的累积流量累加起来，在实际使用
3、plc编程的过程中必须注意以下几个问题：(1) 输入脉冲频率范围是否超出plc的接收范围;(2) plc高速计数器在达到最大计数值时如何保证计算正确;(3) 如何保证定时中断不受干扰;(4) 如何避免计算累积量的误差;(5) 累积量的最大累积位数;(6) 如何复位累积量。下面就最关键的2、4、6问题进行详细的叙述，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，需要使用者自行编程计算，这就需要在plc高速计数器在达到最大计数值时要保证计算的正确性。实际编程时，对高速计数器初始化以后就使之连续计数
4、，不再对其进行任何干预，其高速计数器的初始化程序如图1所示(此段程序应放到plc第一个扫描周期执行的程序中执行)。图1 高速计数器的初始化程序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的情况，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，程序如图2所示(此程序应放在定时中断子程序中执行)。当当前计数值大于等于上次计数值时，两个计数值做
5、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。图2 消除计算错误程序实际上，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进行控制的。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，否则可能会因其它中断的影响使周期性中断不准时，从而影响精度。通过以上计算就得到了250ms内流
6、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，流量累积量是一直累积的一个数值，一般会累积到8位数，而plc内部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
7、过的流量乘以15作为第一个累积器的上限，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，并把第一个累积器清零，对于第三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，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位小数的累积量，总计15位，从而省略累积器倍乘系数，使读数更简便。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或超过最大位数，当超过最大数值时，将各个累积器清零，清零的触发信号也可以是手动触发。3 结束语本文列出了在plc中计算和显示瞬时流量和计算累积量时可能遇到的问题，并以西门子s7-200 cpu 224系列探讨了解决办法，值得进行该工作的工程人员借鉴。本文来自: DZ3W.COM 原文网址：