西门子S7-200PLC在流量计量方面的应用，如何计量累积量！

1. 引言

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独特之处。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。

2. 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，我们的目的是在PLC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PLC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高速计数器在达到最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) 累积量的最大累积位数；

(6) 如何复位累积量。

下面就最关键的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个单相最大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高速计数器在达到最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）。

图一：高速计数器的初始化程序

对于高速计数器是否达到最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，最高位为符号位，最小值为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最大值的拐点（7FFFFFFF），如果达到，则执行特殊的计算以便消除计算错误，程序如图2所示（此程序应放在定时中断子程序中执行）。

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。

图二：消除计算错误程序

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唯一存在的，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，我们知道，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最多显示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，累积到最大数值或手动复位，在中断程序中判断累积量是否达到或超过最大位数，当超过最大数值时，将各个累积器清零，清零的触发信号也可以是手动触发。

3. 结束语

本文列出了在PLC中计算和显示瞬时流量和计算累积量时可能遇到的问题，并以西门子S7-200 CPU224系列探讨了解决办法，值得进行该工作的工程人员借鉴。

PLC计算流量累计不准？本文解释得很清楚！实例讲解程序！

以前我们讲过西门子S7-200在流量累计中的应用，今天我们来学习一下S7-300系列的应用。

理论来说，博途系列PLC的编程思路与S7-300一致，只是软件有一些区别而已。

那么PLC计算累计流量有多种方法。

常用的有使用中断计算和脉冲数计算。

今天我们来学习一下利用中断计算。

项目实例，A厂有一燃气流量机，需要使用该表计算其燃气用量。

思路大概如下；因PLC可以接收到其时时流量，因此可以使用100ms的中断去累加该流量，当然1s的中断也可以，不过扫描周期越短，数值越精确。

例如；一块流量计的瞬时流量是10m3/h，那么将该流量值除以36000，那就是100ms的流量，每100ms将该值累加，得到的数值就是累计量，理论来说，中断时间越短，数值越精确。但考虑PLC负担也增加，因此建议使用100ms-1s的中断。

然后我们进行实例解说。

一流量计信号接线，流量计一般使用模拟量输入的方式连接，如果是电流信号则分为两线制和四线制，

二线制信号是指；信号的两根线既是电源线又同时是信号线。二线制的优点是接线简单，只适用一般功率小的一次传感器，如：压变、差压变、温变、电容式液位计、射频导纳、电磁流量计、涡街流量计等。传感器本身用电由二线制中得到，是必影响其带载能力。

四线制信号是指；电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的。四线制的优点是由于是将电源和功率分开，所以本机的功率与信号是没有功率上的关联的，适用于大功率的的传感器，如超声波（由于其为了加大抗干扰能力，所以发射的功率会很大，所以此款产品选型时要尽量四线的，二线的一般抗干扰能力较弱），就不能作成2线的，只能是4线，分别是工作电源2个，输出2个。

按照流量计要求将模拟量信号接入到PLC系统。

二编程；

打开程序

该程序包含OB1，OB35，FB1，FC105，DB1。

其中OB1是PLC程序必备，对于本实例不需要，空程序即可。

OB35是设置为100ms的中断扫描块，主要程序都在其中。

FB1是主要功能块，

FC105是比较常见的功能，可以处理模拟量数据，将模拟量数据按照固定要求转化。（可以按照量程将PLC扫描的0-27648转化为实际流量，本例中该流量计量程3000m3/h,该信号接入到PLC的PIW256通道，PLC将扫描PIW256地址的0-27648转化为0-3000的实际流量）

比如说如果该流量计的瞬时流量是1500m3/h，该流量计就会输出12ma的电流，PLC会检测到13824,通过转化再次转为1500。

DB1为FB1的背景数据块，为存放FB1中信息的地方。

我们依次讲解一下该程序。

首先我们需要将OB35改为需要的中断时间块

例子中为100ms，就是0.1s

OB1为空块

OB35中为主程序，调用FB1，并以DB1作为背景数据块。

其中FLOW IN为该流量计接入PLC的模拟量通道。

Hi limit为该流量计量程上限，本例为3000m3/h。

Low limit为该流量计量程下限，一般为0。

Division为分辨率，对于100ms，该分辨率为36000，也就是将流量单位改为m3/100ms，如果是1s，该分辨率为3600。也就是将流量单位改为m3/1s。从而进行下一步计算。

Clear是流量累计数清零通道，触发M0.0可以将Flow Accu清零。

输出的Flow rt是转化完的流量数值。

Flow Accu为累计量，该值可通过Clear清零。

接下来我们打开FB1。

第一行第二行为处理模拟量，将信号转为实际流量值。

第三行将该值输出到外部。

第四行将分辨率改为可计算的实数。

第五行将转化的流量数除以分辨率，意味着改为以中断时间为单位的实际流量。

第六行将第五行的流量数相加，得到最终累计流量。

第七行为通过外部清零。

好了程序解说完毕，对于本篇文章，我已准备例子程序，需要的可以在评论区留言；我想要程序，点赞并转发，然后私信我；流量累计程序。

谢谢，学会的请点赞，土豪欢迎打赏。

您的支持是我更新的动力，谢谢大家。

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