申宗江 林得雨

摘要：針對西門子PLC的編程調(diào)試及運行過程中，對于流量參數(shù)的在線監(jiān)控往往出現(xiàn)累計結(jié)果值大到一定程度不繼續(xù)累加的問題，在現(xiàn)場觀察記錄并發(fā)現(xiàn)被累計量與累計結(jié)果之間的一個初步關(guān)系后，建立一個使用固定值為被累計量的試驗系統(tǒng)，編程驗證被累計值與累計結(jié)果之間的關(guān)系，找出兩者之間的規(guī)律，從而找出對流量累計程序改進的編程方法，解決被累計量過大與累計結(jié)果不累加之間的矛盾，實現(xiàn)流量精確累計和計量，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中效果良好。

關(guān)鍵詞：流量； 被累計量；累計結(jié)果；數(shù)量級

引言：在山東新華制藥股份有限公司（以下簡稱新華制藥）各車間的能源計量中，包含了對各種流量的累計，制藥生產(chǎn)過程中用蒸汽、氮氣、壓風(fēng)、鹽水、自來水、冷卻水流量等都需要成本核算進行流量累計。新華制藥能源系統(tǒng)是一個能源管理和生產(chǎn)成本考核數(shù)據(jù)平臺。新華制藥能源管理系統(tǒng)大量采用西門子S7-300PLC系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，通過組態(tài)軟件進行流量累計的應(yīng)用，在TMP、CPC車間使用Wincc對各種流量計量時，通過在PLC系統(tǒng)中對瞬時流量進行豪秒級的累加來實現(xiàn)。但是在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，對于西門子S7-300PLC系統(tǒng)，會出現(xiàn)累計結(jié)果到一定的數(shù)值時不繼續(xù)累加的情況，在對累計程序進行多種調(diào)試和修改后，結(jié)果并沒有改善。通過長期對流量累計情況觀察總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，如果在正常情況下被累計量趨于一個穩(wěn)定值，在這個穩(wěn)定值累計結(jié)果達到一定的值后，若被累計量遠小于正常被累計量時，則累計結(jié)果就不再繼續(xù)累加，只有當(dāng)被累計量大于正常被累計量時，累計結(jié)果才將繼續(xù)累加。為查明問題出現(xiàn)的原因，搭建一個實驗系統(tǒng)平臺。

一、試驗系統(tǒng)設(shè)計

1、試驗系統(tǒng)硬件組成

試驗系統(tǒng)使用西門子工業(yè)自動化PLC的S7-300系統(tǒng)。

試驗系統(tǒng)硬件型號：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；存儲卡6ES7 953-8LG11-0AA0；模擬量輸入模塊為6ES7331-7KF02-OAB0。

2、試驗系統(tǒng)軟件組成

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

二、驗證程序設(shè)計

1、驗證程序簡單編程

使用西門子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)場應(yīng)用中，通常在西門子S7-300PLC中使用系統(tǒng)定時中斷組織塊OB35來做流量累計。OB35中斷時間設(shè)為100ms，即每100ms中斷執(zhí)行一次，故流量累計時需將流量瞬時值（單位m3/h）除以36000，以得到被累計量分量值，將該分量值進行每100ms的累計，即得到總累計值。

2、流量累計驗證結(jié)果

使用驗證程序分別對被累計量進行累計，所得累計值驗證結(jié)果如表1所示（只顯示一種方法，沒有單位，為減少實驗時間，參與測試的累計結(jié)果通過預(yù)估初值）。

從表1中可以看出，當(dāng)被累計量為0.001，累計結(jié)果達到32768.0時，若被累計量不大于0.001，則累計結(jié)果將不再累計，只有被累計量大于0.001時，累計結(jié)果才將繼續(xù)累計。當(dāng)被累計量為0.01，累計結(jié)果達到262144.0時，若被累計量不大于0.01，則累計結(jié)果將不再累計，只有被累計量大于0.01時，累計結(jié)果才將繼續(xù)累計。其他依次類推。

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

三、流量累計修正方法

在生產(chǎn)實際應(yīng)用中，流量瞬時值的數(shù)量級一般在0～5之間，其在進行流量累計時的被累計值數(shù)量級在-5～1之間，最小值與驗證程序結(jié)果中的最小值相差兩個數(shù)量級。

1、累計結(jié)果自動清零的累計方法

這種解決被累計量不再累計的方法是：當(dāng)被累計量累計到最大累計結(jié)果之前，將累計結(jié)果清零，重新開始累計，并將清零這一動作標(biāo)記以便操作記錄人員識別。從累計值驗證結(jié)果表中可以看出，若被累計值在數(shù)量級-3，其累計結(jié)果在數(shù)量級4，若被累計值在數(shù)量級1，其累計結(jié)果在數(shù)量級8。故累計結(jié)果與被累計值之間相差7個數(shù)量級，所以在進行累計結(jié)果清零設(shè)計時，以要被累計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)定值進行編程。若被累計量小于0.001時，則將流量瞬時值或被累計量乘以一個適當(dāng)?shù)臄?shù)量級，使被累計量不小于0.001，再開始累計，記錄累計結(jié)果時再除以該數(shù)量級，這樣，累計過程不變，累計結(jié)果不受影響。

2、算術(shù)進位的累計方法

這種方法是指在流量累計時，按一定的數(shù)量級對累計結(jié)果進行進位，每累積到設(shè)定數(shù)量級時就進位加1，進位結(jié)果到一定設(shè)定值時再次進位，在對累計結(jié)果進行記錄或者上位顯示時，不再進行清零操作，只要系統(tǒng)不出現(xiàn)故障，該結(jié)果將一直累計下去，直到人為清零或系統(tǒng)故障。進位方法流量累計如圖1所本。在上位Wincc上顯示累計結(jié)果時，需要定義多個連接變量，以實現(xiàn)累計結(jié)果的顯示。

四、應(yīng)用效果

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

五、結(jié)語

企業(yè)的生存和發(fā)展離不開能源消耗，不管是企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的還是企業(yè)外購的各種水、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)對越來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。對企業(yè)能源量的計量直接關(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，能源是國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的基礎(chǔ)資源和戰(zhàn)略資源，節(jié)約能源和環(huán)境保護是我國一項長期的戰(zhàn)略方針，能源計量工作是企業(yè)加強能源管理、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)濟效益和市場競爭力的重要保證，是國家依法實施節(jié)能監(jiān)督管理，評價企業(yè)能源利用狀況的重要依據(jù)。企業(yè)能源計量也是企業(yè)和政府進行節(jié)能管理的重要手段。企業(yè)對內(nèi)部能源計量也對實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

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