西门子S7-200PLC在流量计量方面的应用 - 北京杏耀官网四方科技股份有限公司

西门子S7-200PLC在流量计量方面的应用

发布日期：

2022-07-15

目前，PLC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。

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，杏耀官方网站的目的是在西门子S7-200PLC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，在实际使用西门子S7-200PLC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高速计数器在达到更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) 累积量的更大累积位数；

(6) 如何复位累积量。

下面就更关键的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个单相更大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高速计数器在达到更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，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）。

对于高速计数器是否达到更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，更高位为符号位，更小值为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更大值的拐点（7FFFFFFF），如果达到，则执行特殊的计算以便消除计算错误。

当当前计数值大于等于上次计数值时，两个计数值做差，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，此时寄存器溢出，数位前移），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。

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，杏耀官方网站知道，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更多显示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，累积到更大数值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到或超过更大位数，当超过更大数值时，将各个累积器清零，清零的触发信号也可以是手动触发。

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