s7300plc流量累计论文Word文档格式.docx
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在XXXXXX化工脱气二期项目中,要求对对蒸汽总管流量进行计量,通过对蒸汽的计量完成成本的计划、控制、核算和分析,以最少的投入发挥最大的作用,获得更多的盈利。
科学合理地进行企业的计量活动,既能保证生产管理、质量管理、安全管理、能源管理、设备管理、环境管理和调查研究活动提供科学的定量分析,同时也是节能减排的有效手段,为提高企业的产品质量和经济效益提供计量保证,从而提高社会效益。
PLC简介:
可编程序控制器,英文称ProgrammableLogicController,简称PLC。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;
调试与查错也都很方便。
STEP7简介
STEP7编程软件用于西门子系列工控软件SIMATICS7、M7、C7的编程、监控和参数设置,是SIMATIC工业软件的重要组成部分。
STEP7编程软件能实现对PLC硬件的组态,程序的编写,故障的查询,现场设备运行状态的监控;
通过STEP7集成的程序块能有效的实现PID控制,流量累积算法,也能利用自带的软元件点代替常规的继电器控制,使控制环节简单化,有效降低了故障率。
PLC流量累计原理
流量计是将现场流量信号转换为标准的4~20mA的电流信号,然后将该信号传送给PLC处理。
如上图所示,PLC处理模拟量实质是将模拟量信号数字化,量化成时间轴相同的若干份,然后求得单位时间T内的流量值,累积流量就是将每个时间段内的累积流量累加起来,如上图中各个小长方形面积之和,在计算瞬时流量时,必须按照严格的时间间隔才能保证累积流量的准确性,因此,计算累积流量时必须用定时中断进行,S7-300PLC可用的定时中断组织模块是OB35,在S7-300站点的硬件组态中,打开CPU属性设置可以看到其它的中断组织块为灰色。
OB35默认的调用时间间隔为100ms我们可以根据需要更改,定时范围是1-60000毫秒(ms)。
主要功能块和组织块的讨论
1:
OB35:
OB35组织块能以固定的时间间隔来中断用户程序,转而执行定时中断组织块中的程序,即OB35组织块定时中断时间到,PLC中断OB1组织块的当前程序,并将中断的OB1组织块的状态用堆栈保存,然后转去执行OB35中的流量累计,PID等程序,当程序执行完以后,PLC返回执行OB1中的程序,读取堆栈数据,返回到被中断时的程序。
该组织块能严格的产生一个固定的时间间隔,被广泛用于流量,PID程序定时采集现场信号,并进行数据处理的有效手段,但值得注意的是,OB35组织块的时间间隔必须大于OB35中程序所执行的时间,其时间设置如下
2:
FC105:
该功能块能接受一个整型值(INT),并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值,并将结果写入OUT。
其表达式为:
OUT
=
[
((FLOAT
(IN)
-K1)/(K2-K1))
*
(HI_LIM-O_LIM)]
+
LO_LIM
常数K1和K2根据输入值是BIPOLAR等于1还是0,BIPOLAR=1时,输入整型值介于-27648与+27648之间,因此K1=-27648.0,K2=+27648.0;
BIPOLAR=0时,假定输入整型值介于0和27648之间。
K1=0,K2=+27648.0。
功能块引脚介绍:
EN输入BOOL使能输入端,信号状态为1时激活该功能。
ENO输出BOOL功能的执行无错误,输出端信号状态为1。
IN输入INT欲转换为以工程单位表示的实型值的输入值。
HI_LIM输入REAL以工程单位表示的上限值。
LO_LIM输入REAL以工程单位表示的下限值。
BIPOLAR输入BOOL信号状态为1表示输入值为双极性。
信号状态0表示输入值为单极性。
OUT输出REAL转换的结果。
RET_VAL输出WORD该指令的执行没有错误,将返回值W#16#0000。
PLC采集现场流量计4~20mA的标准信号,经PLC模拟量卡件采集存入PLC的输入映像区(PIW340)对应上图中#Temp_input变量,这个值被转化成介于工程量值的下限和上限(0~1200M3/H)之间的数值。
由于从PLC输入映像区读入的PIW340为整型数据,上位机需要读取工程值。
只有通过FC105功能块处理后的OUT值才能够用于上位机读取,但该值不能经模拟量输出卡AO控制现场单元,必须经过FC106转换实现。
3:
FB和FC的区别
FB--功能块,带背景数据块,FC--功能,相当于函数。
FB使用的是背景数据块,FC使用的是共享数据块。
FB,FC相当于子程序,可以被其他程序调用,也可以调用其他子程序。
FB与DB配合使用,DB中保存着FB使用的数据,即使FB退出后也会一直保留。
FC就没有一个永久的数据块来存放数据,只在运行期间会被分配一个临时的数据区。
在实际编程中,是使用FB还是FC,要看实际的需要决定。
在重庆长寿捷圆化工脱气二期项目中,有很多个累积流量需要被用于观察和监控,唯一的区别是流量的范围等部分参数不一样,但累积流量的算法是一直的。
那么只需要使用FB编程外加几个背景数据块就可以了实现了。
FC功能不带背景块,在FC中可以调用FB块,可实现程序的优化。
FB功能块的DB背景块如下:
编写FB101功能块程序
孔板流量计将现场的流量信号转换成4~20mA的标准信号,通过信号线远传至S7-300PLC的模拟量处理模块AI卡件上,在PLC内部输入映像区地址为PIW340.然后利用PLC内部模拟量处理模块FC105进行转化,并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值,将结果写入OUT。
编程如下:
利用FC105将整型值#Temp_input转换为0.0~1200.0M3/H的工程量数值并将结果存入临时变量#Flow。
计算公式为:
#Flow
((#Temp_input
-0)/(27648))
(1200-0)]
临时变量#Flow为工程单位M3/h,而PLC运算属于毫秒级ms,所以我们需要计算出每毫秒的瞬时流量M3/ms。
M3/ms=(M3/h)/(3.6*106)即#Flow_ms=#Flow/(3.6*106)
用毫秒级的瞬时流量乘以定时中断的时间(OB35定时中断设置时间为100ms),得到定时中断时间内的累积流量。
其公式为:
#Flow_cyc=#Flow_ms*#Cyc_time
我们将参数#Flow的内容以浮点数读取,并将其转换为长整型(32位)。
结果#Flow_cyc_DI为最接近的整数("
取整到最接近值"
)。
由于对瞬时流量取整后为双整数,需将其转换为实数后才能与其他实数进行数学计算。
将取整前的实数与取整后的实数进行相减运算,得到小数部分的值。
#Flow_piont=#Flow_cyc-#Flow_cyc_R
把小数部分的值#Flow_piont进行累加求和,得到小数部分累积量#Flow_piont_total.
#Flow_piont_total=#Flow_piont+#Flow_piont_total
小数点累积量#Flow_piont_total与实数1差值比较,当差值大于等于1时,输出一个开关量#piont,开关量#piont作为后两部程序执行的条件。
小数点累积量#Flow_piont_total与实数1.0差值比较,当差值大于等于1时,输开关量#piont为真,执行小数点累积量#Flow_piont_total与实数1.0相减计算,并将结果赋值给小数点累积量#Flow_piont_total。
小数点累积量#Flow_piont_total与实数1差值比较,当差值大于等于1时,输开关量#piont为真,执行整数部分#Flow_total_DI与实数1.0相加运算,并将结果赋值给#Flow_total_DI。
将整数部分瞬时值#Flow_cyc_DI与整数部分的累积值#Flow_total_DI进行相加,得到本时间的累计值。
当#Reset值为真是,将上一次累加值#Addlast赋值给累积量#Flow_total_DI;
Add初始值为0.
创建功能FC3,指定背景数据块为DB101,并在该功能中调用FB101功能块
创建OB35组织块,在该组织块中调用功能FC3
结束语:
XXXXXX化工通过利用PLC对现场流量实现累积,有效掌握了原材料的消耗,产品出厂的计量工作,并能通过对流量PID控制,实现化工生产中化学反应精确定量操作。
通过对流量的计量,企业能有效的掌握生产经营核算,节能降耗,成本核算等生产数据。
提高了产品质量,保障了安全生产,降低了生产损失。
为科学制定生产计划,及时调整生产负荷,规避生产风险、分析生产过程都起到了重要作用。
XXXXX
XXXXXX化工有限责任公司
2014年8月31日
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