累积流量计算.docx

品频道 | 行业 2010-8-19-工控擂台-气体流量计实现流量累积功能？
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）。
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永不止步

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-19 08:55:09 1楼
打酱油的路过。。。。。。。。。
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小楼

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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饶歌

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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工控十年

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。

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云锋

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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

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abysmal

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-19 12:39:00 6楼
云峰用施耐德PLC解题，支持一下。
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jiaoanpeng

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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）。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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。
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-19 19:25:53 16楼
下面是主程序。。。。。。

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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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！！！

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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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！
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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！
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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 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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老菜鸟

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-19 19:46:09 21楼
因为我看到网上很多人都对这个流量累计有很多疑问。包括定时器精度、浮点数精度、数据过大的问题，产生了误差。所以，就写了这个程序。
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怪话二王

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-19 20:12:51 22楼
。
呵呵
老菜考虑问题很细，俺得赞一个
PLC，俺从来也木有摸过，呵呵，，，
俺那天去乡下喝汤，摸咧摸母猪脸蛋，公猪瞪着眼就跑过来拱俺咧，，英雄救美，让俺老流氓，深刻地感动咧一场~~
100ms的取样周期，足够咧，一是由于流量，不是个瞬变参数，二是由于流量计的输出信号，刷新速度大约4次/秒
气体流量累积，是要将实况体积流量，累积到标况体积流量
俄看在这个上面，尤其在低流量测量时，温压补偿采用的测量手段和补偿算法失当，才是误差的主要来源
有时候，遇到一些，学术地位还挺了得的人，听他宣贯听他海摆，由不得你暗暗想骂：瓜P~~~~~~~·

生灵万岁，，，每当想起那头，脸蛋光光浅红的母猪，俺就会油然升起，对英雄的敬仰之情..........................
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winter1977

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-20 01:00:49 23楼
感谢老菜鸟，我做过水的累积，用的的是积分命令，将瞬时的流量进行累积，得到每8小时的累积量。
当时用的300，STEP7 5.3 。通过PLC的系统时间（当时是小时时间的变化）进行累积。误差不大。
唯一说明的是：如果累积值过大，就会造成瞬时值不再累积。所以选择一个合适的累积时间可以有效消除误差。
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winter1977

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-20 01:01:52 24楼
不是累积时间，手误是积分时间
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chenjian6911

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-20 11:38:33 25楼
学习了，但是我觉得气体流量累积最重要的问题不是如何累积，密度补偿的才是关键。就是说最后输出的数据是质量流量，累积才有意义。我曾经使用S7300的PLC做了一个程序，使用子程序进行压力补偿。测量饱和蒸汽的质量流量。（蒸汽体积流量使用涡街流量计。）使用中断程序进行累积。准确度也达到很高的水平。这样的例子太多了。改天有机会去工地抓图。再贴上来。
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q545840352

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-20 19:39:25 26楼
感谢老菜鸟，学习了满多
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饶歌

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2010-08-22 20:25:48 27楼
25MP获得者：老菜鸟 deshengwu

15MP获得者：云锋 tclwzy

10MP获得者：工控十年 工控十年
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小白001

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2011-06-13 13:23:07 28楼
一直都那么经典啊。。。
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勇者

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2011-06-13 16:43:50 29楼
谢谢老菜鸟，学习了。
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西部风暴

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2011-11-28 15:26:25 30楼

谢谢老菜鸟！如超过百万计量后，怎么实施呢
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西部风暴

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2011-11-29 15:28:24 31楼
回复内容：
对：老菜鸟关于下面是主程序。。。。。。内容的回复：

老菜鸟老师有几个问题向你请教一下，主程序网络2里累计流量的整数部分大于1000000时,把百万计数器VD300加1；
当时累积流量确实超过1000000时，累积流量可以将VD300的值传给上位再与VD250计算，这样可以吗？网络4里的VD800是采样次数，也就是定时中断时间吗，如定时中断时间为100MS，采样频率是10HZ，可以这样理解？在实际中测试的VD800可以不用吧；子程序里的VD260地址共用次数很多，计算时会出错不。非常感谢老菜鸟给予指导，我QQ：38164390
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西部风暴

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2011-11-29 15:30:35 32楼
回复内容：
对：老菜鸟关于下面是主程序。。。。。。内容的回复：

老菜鸟老师有几个问题向你请教一下，主程序网络2里累计流量的整数部分大于1000000时,把百万计数器VD300加1；
当时累积流量确实超过1000000时，累积流量可以将VD300的值传给上位再与VD250计算，这样可以吗？网络4里的VD800是采样次数，也就是定时中断时间吗，如定时中断时间为100MS，采样频率是10HZ，可以这样理解？在实际中测试的VD800可以不用吧；子程序里的VD260地址共用次数很多，计算时会出错不。非常感谢老菜鸟给予指导，我QQ：38164390
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diaonima

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-01-28 21:13:28 33楼
我顶！又学习到了好东东！
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张十

个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于：2012-01-28 21:27:54 34楼
引用小楼 的回复内容：
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。而且PLC里定时器的误差很大