西門(mén)子PLC編程中關(guān)于流量累計(jì)結(jié)果的限制及改善方法

申宗江 林得雨

摘要：針對(duì)西門(mén)子PLC的編程調(diào)試及運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于流量參數(shù)的在線監(jiān)控往往出現(xiàn)累計(jì)結(jié)果值大到一定程度不繼續(xù)累加的問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄并發(fā)現(xiàn)被累計(jì)量與累計(jì)結(jié)果之間的一個(gè)初步關(guān)系后，建立一個(gè)使用固定值為被累計(jì)量的試驗(yàn)系統(tǒng)，編程驗(yàn)證被累計(jì)值與累計(jì)結(jié)果之間的關(guān)系，找出兩者之間的規(guī)律，從而找出對(duì)流量累計(jì)程序改進(jìn)的編程方法，解決被累計(jì)量過(guò)大與累計(jì)結(jié)果不累加之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)流量精確累計(jì)和計(jì)量，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中效果良好。

關(guān)鍵詞：流量； 被累計(jì)量；累計(jì)結(jié)果；數(shù)量級(jí)

引言：在山東新華制藥股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新華制藥）各車(chē)間的能源計(jì)量中，包含了對(duì)各種流量的累計(jì)，制藥生產(chǎn)過(guò)程中用蒸汽、氮?dú)?、壓風(fēng)、鹽水、自來(lái)水、冷卻水流量等都需要成本核算進(jìn)行流量累計(jì)。新華制藥能源系統(tǒng)是一個(gè)能源管理和生產(chǎn)成本考核數(shù)據(jù)平臺(tái)。新華制藥能源管理系統(tǒng)大量采用西門(mén)子S7-300PLC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)組態(tài)軟件進(jìn)行流量累計(jì)的應(yīng)用，在TMP、CPC車(chē)間使用Wincc對(duì)各種流量計(jì)量時(shí)，通過(guò)在PLC系統(tǒng)中對(duì)瞬時(shí)流量進(jìn)行豪秒級(jí)的累加來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于西門(mén)子S7-300PLC系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)累計(jì)結(jié)果到一定的數(shù)值時(shí)不繼續(xù)累加的情況，在對(duì)累計(jì)程序進(jìn)行多種調(diào)試和修改后，結(jié)果并沒(méi)有改善。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)流量累計(jì)情況觀察總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，如果在正常情況下被累計(jì)量趨于一個(gè)穩(wěn)定值，在這個(gè)穩(wěn)定值累計(jì)結(jié)果達(dá)到一定的值后，若被累計(jì)量遠(yuǎn)小于正常被累計(jì)量時(shí)，則累計(jì)結(jié)果就不再繼續(xù)累加，只有當(dāng)被累計(jì)量大于正常被累計(jì)量時(shí)，累計(jì)結(jié)果才將繼續(xù)累加。為查明問(wèn)題出現(xiàn)的原因，搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。

一、試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、試驗(yàn)系統(tǒng)硬件組成

試驗(yàn)系統(tǒng)使用西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化PLC的S7-300系統(tǒng)。

試驗(yàn)系統(tǒng)硬件型號(hào)：底板為6ES7 390-1AJ30-0AA0；電源為6ES7 307-1EA00-0AA0；中央處理器CPU為6ES7 315-2AH14-0AB0 V5.3；存儲(chǔ)卡6ES7 953-8LG11-0AA0；模擬量輸入模塊為6ES7331-7KF02-OAB0。

2、試驗(yàn)系統(tǒng)軟件組成

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：WindowsXP Professional sp2；PLC軟件：STEP7 V5.5SP5，監(jiān)控軟件：Simatic WinCC V6.2SP2。

二、驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)

1、驗(yàn)證程序簡(jiǎn)單編程

使用西門(mén)子PLC系統(tǒng)自帶模擬量處理功能塊FC105采集外部模擬量輸人，并做相應(yīng)量程轉(zhuǎn)換。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，通常在西門(mén)子S7-300PLC中使用系統(tǒng)定時(shí)中斷組織塊OB35來(lái)做流量累計(jì)。OB35中斷時(shí)間設(shè)為100ms，即每100ms中斷執(zhí)行一次，故流量累計(jì)時(shí)需將流量瞬時(shí)值（單位m3/h）除以36000，以得到被累計(jì)量分量值，將該分量值進(jìn)行每100ms的累計(jì)，即得到總累計(jì)值。

2、流量累計(jì)驗(yàn)證結(jié)果

使用驗(yàn)證程序分別對(duì)被累計(jì)量進(jìn)行累計(jì)，所得累計(jì)值驗(yàn)證結(jié)果如表1所示（只顯示一種方法，沒(méi)有單位，為減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，參與測(cè)試的累計(jì)結(jié)果通過(guò)預(yù)估初值）。

從表1中可以看出，當(dāng)被累計(jì)量為0.001，累計(jì)結(jié)果達(dá)到32768.0時(shí)，若被累計(jì)量不大于0.001，則累計(jì)結(jié)果將不再累計(jì)，只有被累計(jì)量大于0.001時(shí)，累計(jì)結(jié)果才將繼續(xù)累計(jì)。當(dāng)被累計(jì)量為0.01，累計(jì)結(jié)果達(dá)到262144.0時(shí)，若被累計(jì)量不大于0.01，則累計(jì)結(jié)果將不再累計(jì)，只有被累計(jì)量大于0.01時(shí)，累計(jì)結(jié)果才將繼續(xù)累計(jì)。其他依次類(lèi)推。

繼而從表中可以發(fā)現(xiàn)，被累計(jì)量為0.001時(shí)，累計(jì)結(jié)果最大值為32768.0，當(dāng)被累計(jì)量每增加10倍時(shí)，相應(yīng)累計(jì)結(jié)果最大值增加8倍，而整個(gè)規(guī)律則成為我們解決累計(jì)結(jié)果最大值與被累計(jì)量之間矛盾的最好方法。

三、流量累計(jì)修正方法

在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，流量瞬時(shí)值的數(shù)量級(jí)一般在0～5之間，其在進(jìn)行流量累計(jì)時(shí)的被累計(jì)值數(shù)量級(jí)在-5～1之間，最小值與驗(yàn)證程序結(jié)果中的最小值相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

1、累計(jì)結(jié)果自動(dòng)清零的累計(jì)方法

這種解決被累計(jì)量不再累計(jì)的方法是：當(dāng)被累計(jì)量累計(jì)到最大累計(jì)結(jié)果之前，將累計(jì)結(jié)果清零，重新開(kāi)始累計(jì)，并將清零這一動(dòng)作標(biāo)記以便操作記錄人員識(shí)別。從累計(jì)值驗(yàn)證結(jié)果表中可以看出，若被累計(jì)值在數(shù)量級(jí)-3，其累計(jì)結(jié)果在數(shù)量級(jí)4，若被累計(jì)值在數(shù)量級(jí)1，其累計(jì)結(jié)果在數(shù)量級(jí)8。故累計(jì)結(jié)果與被累計(jì)值之間相差7個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在進(jìn)行累計(jì)結(jié)果清零設(shè)計(jì)時(shí)，以要被累計(jì)量的需求最小值為基準(zhǔn)，它的不大于十的七次方的數(shù)值為清零設(shè)定值進(jìn)行編程。若被累計(jì)量小于0.001時(shí)，則將流量瞬時(shí)值或被累計(jì)量乘以一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)量級(jí)，使被累計(jì)量不小于0.001，再開(kāi)始累計(jì)，記錄累計(jì)結(jié)果時(shí)再除以該數(shù)量級(jí)，這樣，累計(jì)過(guò)程不變，累計(jì)結(jié)果不受影響。

2、算術(shù)進(jìn)位的累計(jì)方法

這種方法是指在流量累計(jì)時(shí)，按一定的數(shù)量級(jí)對(duì)累計(jì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)位，每累積到設(shè)定數(shù)量級(jí)時(shí)就進(jìn)位加1，進(jìn)位結(jié)果到一定設(shè)定值時(shí)再次進(jìn)位，在對(duì)累計(jì)結(jié)果進(jìn)行記錄或者上位顯示時(shí)，不再進(jìn)行清零操作，只要系統(tǒng)不出現(xiàn)故障，該結(jié)果將一直累計(jì)下去，直到人為清零或系統(tǒng)故障。進(jìn)位方法流量累計(jì)如圖1所本。在上位Wincc上顯示累計(jì)結(jié)果時(shí)，需要定義多個(gè)連接變量，以實(shí)現(xiàn)累計(jì)結(jié)果的顯示。

四、應(yīng)用效果

在清楚流量被累計(jì)量與累計(jì)結(jié)果之間的關(guān)系后，現(xiàn)場(chǎng)流量累計(jì)編程根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，以適應(yīng)各自現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。在采用上述兩種方法對(duì)流量累計(jì)程序進(jìn)行修改后，方法一在操作人員抄量時(shí)需要注意并查看本段時(shí)間內(nèi)是否有流量清零操作，若有清零則需計(jì)算清零前的累計(jì)量。方法二的流量累計(jì)結(jié)果在Wincc上分段顯示，在讀數(shù)時(shí)要注意。這兩種編程方法的使用，使流量累計(jì)變的精確，小流量也可以始終被累計(jì)，不存在累計(jì)誤差，TMP、CPC車(chē)間對(duì)流量計(jì)量使用的方法二，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用來(lái)看效果很好。

五、結(jié)語(yǔ)

企業(yè)的生存和發(fā)展離不開(kāi)能源消耗，不管是企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的還是企業(yè)外購(gòu)的各種水、氣、液等生產(chǎn)資源，都是企業(yè)生產(chǎn)的重要能源量。耗能量和生產(chǎn)量直接體現(xiàn)著企業(yè)對(duì)越來(lái)越缺乏的原材料等成本投人的控制能力，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)效益。對(duì)企業(yè)能源量的計(jì)量直接關(guān)系到企業(yè)成本核算和資金結(jié)算，其管理的有效性將直接影響到企業(yè)的總核算和總效益。同時(shí)，能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源和戰(zhàn)略資源，節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略方針，能源計(jì)量工作是企業(yè)加強(qiáng)能源管理、提高能源管理水平的重要基礎(chǔ)，是企業(yè)貫徹執(zhí)行國(guó)家節(jié)能法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)，合理用能，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，提高經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證，是國(guó)家依法實(shí)施節(jié)能監(jiān)督管理，評(píng)價(jià)企業(yè)能源利用狀況的重要依據(jù)。企業(yè)能源計(jì)量也是企業(yè)和政府進(jìn)行節(jié)能管理的重要手段。企業(yè)對(duì)內(nèi)部能源計(jì)量也對(duì)實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

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