流量累加

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）。

永不止步
老菜鸟
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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

下面我就贴程序了。

首先贴主程序。

下面是主程序。

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！！！
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！
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！ 老菜鸟下面是测试程序监控的画面：
| 2010-08-19 19:46:09 21楼
老菜鸟
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。

怪话二王
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
winter1977
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。

winter1977
不是累积时间，手误是积分时间
chenjian6911
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。