s7-300plc流量累計(jì)論文

1、基于S7-300PLC的流量累積XXX（XXXX化工有限責(zé)任公司XX分廠）摘要：在工業(yè)控制中，常常利用S7-300 PLC對(duì)物料進(jìn)行計(jì)量操作，實(shí)現(xiàn)常規(guī)積算儀基本功能。累積流量就是利用S7-300 PLC采集現(xiàn)場(chǎng)流量儀的瞬時(shí)流量值，通過PLC累積運(yùn)算后得出累積流量值，并通過上位機(jī)顯示。關(guān)鍵詞：S7-300PLC 累積流量前言在XXXXXX化工脫氣二期項(xiàng)目中，要求對(duì)對(duì)蒸汽總管流量進(jìn)行計(jì)量，通過對(duì)蒸汽的計(jì)量完成成本的計(jì)劃、控制、核算和分析，以最少的投入發(fā)揮最大的作用，獲得更多的盈利?？茖W(xué)合理地進(jìn)行企業(yè)的計(jì)量活動(dòng)，既能保證生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、安全管理、能源管理、設(shè)備管理、環(huán)境管理和調(diào)查研究活動(dòng)提供科學(xué)

2、的定量分析，同時(shí)也是節(jié)能減排的有效手段，為提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益提供計(jì)量保證，從而提高社會(huì)效益。PLC簡介：可編程序控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡稱PLC。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分

3、利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。STEP7簡介STEP 7編程軟件用于西門子系列工控軟件SIMATIC S7、M7、C7的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成部分。STEP7編程軟件能實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC硬件的組態(tài)，程序的編寫，故障的查詢，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控；通過STEP7集成的程序塊能有效的實(shí)現(xiàn)PID控制，流量累積算法，也能利用自帶的軟元件點(diǎn)代替常規(guī)的繼電器控制，使控制環(huán)節(jié)簡單化，有

4、效降低了故障率。PLC流量累計(jì)原理流量計(jì)是將現(xiàn)場(chǎng)流量信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的420mA的電流信號(hào)，然后將該信號(hào)傳送給PLC處理。如上圖所示，PLC處理模擬量實(shí)質(zhì)是將模擬量信號(hào)數(shù)字化，量化成時(shí)間軸相同的若干份，然后求得單位時(shí)間T內(nèi)的流量值，累積流量就是將每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的累積流量累加起來，如上圖中各個(gè)小長方形面積之和，在計(jì)算瞬時(shí)流量時(shí)，必須按照嚴(yán)格的時(shí)間間隔才能保證累積流量的準(zhǔn)確性，因此，計(jì)算累積流量時(shí)必須用定時(shí)中斷進(jìn)行，S7-300PLC 可用的定時(shí)中斷組織模塊是OB35，在S7-300站點(diǎn)的硬件組態(tài)中，打開CPU屬性設(shè)置可以看到其它的中斷組織塊為灰色。OB35默認(rèn)的調(diào)用時(shí)間間隔為100ms 我們可以根據(jù)

5、需要更改，定時(shí)范圍是1-60000毫秒(ms)。主要功能塊和組織塊的討論1：OB35:OB35組織塊能以固定的時(shí)間間隔來中斷用戶程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行定時(shí)中斷組織塊中的程序，即OB35組織塊定時(shí)中斷時(shí)間到，PLC中斷OB1組織塊的當(dāng)前程序，并將中斷的OB1組織塊的狀態(tài)用堆棧保存，然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行OB35中的流量累計(jì)，PID等程序，當(dāng)程序執(zhí)行完以后，PLC返回執(zhí)行OB1中的程序，讀取堆棧數(shù)據(jù)，返回到被中斷時(shí)的程序。該組織塊能嚴(yán)格的產(chǎn)生一個(gè)固定的時(shí)間間隔，被廣泛用于流量，PID程序定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的有效手段，但值得注意的是，OB35組織塊的時(shí)間間隔必須大于OB35中程序所執(zhí)行的時(shí)間，其時(shí)間設(shè)置

6、如下2：FC105:該功能塊能接受一個(gè)整型值（INT），并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限（LO_LIM和HI_LIM）之間的實(shí)型值，并將結(jié)果寫入OUT。其表達(dá)式為：OUT=(FLOAT(IN)-K1)/(K2-K1)*(HI_LIM-O_LIM)+LO_LIM常數(shù)K1和K2根據(jù)輸入值是BIPOLAR等于1還是0，BIPOLAR=1時(shí)，輸入整型值介于 -27648與+27648之間,因此K1 = -27648.0，K2 = +27648.0; BIPOLAR=0時(shí)，假定輸入整型值介于0和27648之間。K1 = 0，K2 = +27648.0。功能塊引腳介紹：EN 輸入BOOL使能輸入

7、端，信號(hào)狀態(tài)為1時(shí)激活該功能。ENO 輸出BOOL 功能的執(zhí)行無錯(cuò)誤，輸出端信號(hào)狀態(tài)為1。IN 輸入INT 欲轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的實(shí)型值的輸入值。HI_LIM輸入REAL以工程單位表示的上限值。LO_LIM輸入REAL以工程單位表示的下限值。BIPOLAR輸入BOOL 信號(hào)狀態(tài)為1表示輸入值為雙極性。信號(hào)狀態(tài)0表示輸入值為單極性。OUT 輸出REAL 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。RET_VAL 輸出 WORD該指令的執(zhí)行沒有錯(cuò)誤，將返回值W#16#0000。 PLC采集現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)PLC模擬量卡件采集存入PLC的輸入映像區(qū)（PIW340）對(duì)應(yīng)上圖中#Temp_input變量，這個(gè)值被轉(zhuǎn)

8、化成介于工程量值的下限和上限（01200M3/H）之間的數(shù)值。由于從PLC輸入映像區(qū)讀入的PIW340為整型數(shù)據(jù)，上位機(jī)需要讀取工程值。只有通過FC105功能塊處理后的OUT值才能夠用于上位機(jī)讀取，但該值不能經(jīng)模擬量輸出卡AO控制現(xiàn)場(chǎng)單元，必須經(jīng)過FC106轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。3：FB和FC的區(qū)別FB-功能塊，帶背景數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)C-功能，相當(dāng)于函數(shù)。FB使用的是背景數(shù)據(jù)塊，F(xiàn)C使用的是共享數(shù)據(jù)塊。FB,FC相當(dāng)于子程序，可以被其他程序調(diào)用，也可以調(diào)用其他子程序。FB與DB配合使用，DB中保存著FB使用的數(shù)據(jù)，即使FB退出后也會(huì)一直保留。FC就沒有一個(gè)永久的數(shù)據(jù)塊來存放數(shù)據(jù)，只在運(yùn)行期間會(huì)被分配一個(gè)臨時(shí)的數(shù)

9、據(jù)區(qū)。在實(shí)際編程中，是使用FB還是FC，要看實(shí)際的需要決定。在重慶長壽捷圓化工脫氣二期項(xiàng)目中，有很多個(gè)累積流量需要被用于觀察和監(jiān)控，唯一的區(qū)別是流量的范圍等部分參數(shù)不一樣，但累積流量的算法是一直的。那么只需要使用FB編程外加幾個(gè)背景數(shù)據(jù)塊就可以了實(shí)現(xiàn)了。FC功能不帶背景塊，在FC中可以調(diào)用FB塊，可實(shí)現(xiàn)程序的優(yōu)化。FB功能塊的DB背景塊如下：編寫FB101功能塊程序孔板流量計(jì)將現(xiàn)場(chǎng)的流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過信號(hào)線遠(yuǎn)傳至S7-300PLC的模擬量處理模塊AI卡件上，在PLC內(nèi)部輸入映像區(qū)地址為PIW340.然后利用PLC內(nèi)部模擬量處理模塊FC105進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位

10、表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值，將結(jié)果寫入OUT。編程如下：利用FC105將整型值#Temp_input轉(zhuǎn)換為0.01200.0M3/H的工程量數(shù)值并將結(jié)果存入臨時(shí)變量#Flow。計(jì)算公式為： #Flow=(#Temp_input-0)/(27648)*(1200-0)+0臨時(shí)變量#Flow為工程單位M3/h，而PLC運(yùn)算屬于毫秒級(jí)ms,所以我們需要計(jì)算出每毫秒的瞬時(shí)流量M3/ms。計(jì)算公式為：M3/ms=（M3/h）/(3.6*106)即#Flow_ms=#Flow/(3.6*106)用毫秒級(jí)的瞬時(shí)流量乘以定時(shí)中斷的時(shí)間(OB35定時(shí)中斷設(shè)置時(shí)間為100ms)

11、，得到定時(shí)中斷時(shí)間內(nèi)的累積流量。其公式為：#Flow_cyc=#Flow_ms*#Cyc_time我們將參數(shù)#Flow的內(nèi)容以浮點(diǎn)數(shù)讀取，并將其轉(zhuǎn)換為長整型(32位)。結(jié)果#Flow_cyc_DI為最接近的整數(shù)(取整到最接近值)。由于對(duì)瞬時(shí)流量取整后為雙整數(shù)，需將其轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)后才能與其他實(shí)數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。將取整前的實(shí)數(shù)與取整后的實(shí)數(shù)進(jìn)行相減運(yùn)算，得到小數(shù)部分的值。計(jì)算公式為：#Flow_piont=#Flow_cyc-#Flow_cyc_R把小數(shù)部分的值#Flow_piont進(jìn)行累加求和，得到小數(shù)部分累積量#Flow_piont_total.計(jì)算公式為：#Flow_piont_total=#F

12、low_piont+#Flow_piont_total小數(shù)點(diǎn)累積量#Flow_piont_total與實(shí)數(shù)1差值比較，當(dāng)差值大于等于1時(shí)，輸出一個(gè)開關(guān)量#piont，開關(guān)量#piont作為后兩部程序執(zhí)行的條件。小數(shù)點(diǎn)累積量#Flow_piont_total與實(shí)數(shù)1.0差值比較，當(dāng)差值大于等于1時(shí)，輸開關(guān)量#piont為真，執(zhí)行小數(shù)點(diǎn)累積量#Flow_piont_total與實(shí)數(shù)1.0相減計(jì)算，并將結(jié)果賦值給小數(shù)點(diǎn)累積量#Flow_piont_total。小數(shù)點(diǎn)累積量#Flow_piont_total與實(shí)數(shù)1差值比較，當(dāng)差值大于等于1時(shí)，輸開關(guān)量#piont為真，執(zhí)行整數(shù)部分#Flow_total_DI與實(shí)數(shù)1.0相加運(yùn)算，并將結(jié)果賦值給#Flow_total_DI。將整數(shù)部分瞬時(shí)值#Flow_cyc_DI與整數(shù)部分的累積值#Flow_total_DI進(jìn)行相加，得到本時(shí)間的累計(jì)值。當(dāng)#Reset值為真是，將上一次累加值#Addlast賦值給累積量#Flow_total_DI;Add初始值為0.創(chuàng)建功能FC3，指定背景數(shù)據(jù)塊為DB101，并在該功能中調(diào)用FB101功能塊創(chuàng)建OB35組織塊，在該組織塊中調(diào)用功能FC3結(jié)束語: XXXXXX化工通過利用PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)流量實(shí)現(xiàn)累積，