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(已结束)2010-8-19-工控擂台-气体流量计实现流量累积功能? 点击:2400 | 回复:35



饶歌

    
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发表于:2010-08-19 08:28:13
楼主

        假设现场气体流量计仪表位号为 FIT-2101 ,铭牌标注量程 35 - 1000 m3/h,信号输出类型为4-20mA,不管选用何种类型PLC和PLC编程软件,把该现场仪表流量累积通过PLC编程软件实现出来(有DA输入及周期循环累积就可以了)。

 

        应擂者需说明采用何种类型PLC,需要粘贴实现流量累计的PLC程序,同时最好有相应的程序说明。


        本周末结贴,三个最优回帖分别获得25MP、15MP、10MP!

        MP介绍:gongkongMP即工控币,是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位,类似于大家熟悉的QB,1个MP=1元人民币。

        MP有什么用?兑换服务:以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金:非积分获得的MP可兑换等值现金(满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换)。




永不止步

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发表于:2010-08-19 08:55:09
1楼

打酱油的路过。。。。。。。。。

小楼

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发表于:2010-08-19 09:08:53
2楼

气体流量计采用模拟量进行累加,进行气体累计的方式不是很可取。

当然这个可以作为一个算法。

饶歌

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发表于:2010-08-19 09:15:43
3楼
        天然气的计算比较复杂,由于气温、湿度、压力、天然气的纯度都影响积算,今天的擂台题设定在理想标准状态下。

工控十年

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发表于:2010-08-19 11:25:50
4楼
采用丰炜VH-20AR PLC,主机自带4AD/2DA,通过读写特殊寄存器操作。程序中写的是每秒读一次,60秒求一次平均流量(最简单的总和平均,没做细处理),最后做累加。M0为流量清空按钮。写的比较简单,只为抛砖引玉,也没调试,有错误是肯定的,欢迎指点。

云锋

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发表于:2010-08-19 11:56:18
5楼

采用施耐德Premium系列PLC,配置4AI模块。程序采集每秒管网实时流量,进行小时累积,处理后得到每小时流量。

程序图1

接上图

 

abysmal

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发表于:2010-08-19 12:39:00
6楼
云峰用施耐德PLC解题,支持一下。

jiaoanpeng

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发表于:2010-08-19 15:48:56
7楼

这样的程序,只要功能能够实现,路径并不重要,不过对于气体流量计,比较繁琐,要看工艺要求是标准流量还是工况流量。

至于PLC类型大多数都能实现,只要有AI输入模块,再者需要编程计数模块程序和清零程序,及FIT-2101 的预处理程序包括AD转换及判断程序。还要有工况与标准的转换程序。具体的编程保密呵呵。。这应该属于知识产权,不对外泄露。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:04:23
8楼
        我本来只是打下酱油,准备路过的。但看到楼上几位比较积极,也看到有人喜欢保密这个程序,所以我对这个程序来具体说明并公开一下。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:06:52
9楼

我下面的程序属于笔者原创,所有文字及程序均由笔者自己书写,并非摘抄!

该程序是以西门子S7-200系列PLC为例来编写的。

该程序经过在S7-224上面测试成功,基本上无误差!(误差在小数点后几位)。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:08:17
10楼

下面先对程序的方案、思维方式、编程方法、注意事项等方面进行说明,然后再贴上PLC程序。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:09:10
11楼
        对于流量累计而言,看起来好像是个很简单的程序,但实质上还是有很多需要注意的地方。写累加程序不难,但要做到误差最小,就不是那么容易的事情了。简述如下。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:15:19
12楼

1. 首先是采样时间采用的计时方式的问题。可能有些人会采用定时器(包括1ms/10ms/100ms/1s定时器及秒脉冲等)来作为采样周期--------这样会增大误差。

        可以用计时器指令来来作为采样间隔时间,每次计时器到了设定值就采样一次。计时器的精度不可能高于它的时基,因此每次计时器超时和再次开始计时的时候,都要产生一个时基的正或负的误差。例如,10ms为一个时基的计时器预定计10次,其时间计算将是100ms正或负10ms。假设你采用100ms定时器来作为采样周期,那么在程序运行过程中,实际上的有效采样周期不是100ms,在这个基础上还包括了PLC的扫描周期的一部分(扫描周期过程包含如下内容。读取输入--------S7-200将实际输入的状态复制到过程映像输入寄存器;执行程序中的控制逻辑--------S7-200执行程序指令,并在不同的存储区存储数值;处理通讯请求--------S7-200执行通讯所需的所有任务;执行CPU自检诊断--------S7-200可确保固件、程序存储器和所有扩展模块正确工作;写入输出--------将存储在过程映像输出寄存器中的数值写入到实际输出。)。该方式的采样间隔时间是固定的,但实际采样时间不是定时器的时间,而是比定时器的时间大一些,因此累计值比实际值就会小一些。越累计越多,误差就越大。

        诸如贝加莱、Sigmatek这样的使用C语言进行编程的PLC,它们的PLC中并无定时器T这个寄存器区,而是通过读取系统时钟来完成定时的。不过结果相同,一样的要产生误差。

        当然,也可以采用一种技巧来减少因计时器精度带来的误差。我们采用长的时间计时来作。例如,10ms为一个时基的计时器预定计30000次,其时间计算将是300s正或负10ms。在这其中,我们可以预定一个采样间隔时间为10个时基(100ms)以上。每次程序扫描,处理器判断如果自从上次累积运算起,时间间隔超过预定时间(例如:100ms),就将这段时间乘以当前的瞬时流量值作为累加量。该方法的计算精度虽然高一些,但采样间隔时间却不是固定的了,而累计值比实际值仍然会小一些。越累计越多,误差就越大。

        因此,该程序笔者采用了定时中断的计时方式来进行流量的累计。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:17:42
13楼

2. 其次,是采样间隔时间的数值问题。采样间隔时间越短,计算误差就越小,越逼近于实际值--------但永远都达不到实际值,只能说是越接近而已。可是,采样间隔时间越短就会增加PLC的运算次数。当这个采样时间太小(例如1ms),就会出现问题。

        对于采用定时器来累计的情况,从上面第1条的叙述中可以看出,由于扫描周期的影响,累计值那就不是一点点的误差了,而是错误了!

        对于采用定时中断来累计的情况,PLC占用了过多的资源去运行中断程序,可能导致主程序或其它子程序控制出现滞缓或者非预期问题的情况,还可能造成看门狗定时器溢出而造成问题。这个问题比较复杂些,这里就不讨论了。

        对于这个问题,没有更好的解决方案,只求达到一个合理值就可以了,不用去追求非常非常高的精度!在实际工程应用中,典型的采样周期为100ms。该程序采用的采样周期就是100ms。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:20:49
14楼

3. 第三,是累计计算时的误差问题。

        这里,先要说一下浮点数运算的问题。S7-200系列PLC仅支持单精度浮点数而不支持双精度浮点数,因此仅支持10进制的7位有效数字(如果要问为什么,说起来就比较麻烦一些,我在这里就不赘述了。如果需要,我可以单独发帖来说明这个问题)。

        在累计流量比较大的情况下,小数点后面的尾数就少了--------两个要相加的数差别太大,就会造成误差!(这个问题解释起来也稍微有点麻烦。如果需要,我可以单独发帖来说明这个问题)累计的精度就越来越低了,误差也就越来越大了。为了避免出现这个问题,我们可以想办法使整个运算过程中小数和整数分开计算,且保证小数的有效数字最大可以达到7位。该程序就采用了这种计算方法。

        在2个数相加的时候,如果两者相差特别大,那么会出现误差。例如10的8次方加1仍然等于10的8次方。实际上,当有效数字达到7位以上时,多余的就会被丢弃--------例如3,632,523,000加4987,那么结果应当是3,632,527,987,但由于只能保留7位有效数字,因此结果就是3,632,527,000,数值978被丢失。为了避免出现这个问题,在整数部分计算时,如果数值超过9999999就把该值减去9999999,然后把另外一个计算9999999的计数单位加1。在本程序中,如果累计值超过1000000,就把累计值减去1000000,然后把百万计数器加1。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:24:42
15楼
下面我就贴程序了。首先贴主程序。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:25:53
16楼

下面是主程序。。。。。。

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:27:19
17楼

下面继续贴中断程序INT_0。。。。。。

        注意:这里的9.234569是在采样时间(SMB35的毫秒值)内的瞬时流量,这里的单位就是立方米/百毫秒(相应的,累计流量的单位就是立方米)。因为每种工程量的转换函数不一样,这里就没有按照帖子主题那样的要求来计算工程量了,还请见谅!!!

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:29:32
18楼

程序中VD500就是得到的累计结果!

实测2个小时,在超过100万之后,数据仍然不存在误差!!!测试成功!

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:31:37
19楼

编写并调试了程序,也打了那么多的字,花了几个小时,目的是为了和大家分享一下。程序中如有欠妥之处,欢迎指正!

老菜鸟

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发表于:2010-08-19 19:33:22
20楼

下面是测试程序监控的画面:


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