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【摘要】本文讨论了以PLC技术为基础的企业累积计量采集模型，首先介绍关于PLC计量存在数据不准确的相关问题，明确指出了PLC计量累积量不准的问题所在。其次，进一步说明流量累积值PLC计量不准在程序编写、累积计算公式，计量介质、温度和压力补偿方面的表现。第三、提出了有关PLC累积量计量模型实验与现场实际数据的提取和比较。第四，进一步阐述了PLC计量累积量模型的相关重要模型公式的应用，使用PLC进行大面积流体计量需解决的问题。最后，PLC在计量数据采集上的累积值（或瞬时量）精度，取决于累积量模型、编程选用的计算公式、编程方法及编程语言是否合理。本人在项目中承担了系统分析，系统设计与PLC计量累积模型设计工作。
【关键词】PLC计量；PLC累积模型；流量累积公式
1、概述
根据对利用PLC进行计量累积量处理情况的实际调研我们发现，现场控制系统计量累积数据普遍存在数据不准确的问题，认为面对大量计量仪表数据简单的采用PLC算法进行累积计算在精度上差异较大，如果采用复杂算法则对PLC系统编程要求大大提高。目前的情况是：利用PLC采用简单算法进行累积计算，计算精度明显不够，对于外进、外供、转供等（贸易结算）计量结算要求较高的场所可能不满足要求；如果采用复杂算法进行累积计算，能够提高计算精度，误差存在不确定性，不同计量点精度也会存在差异，并且对PLC设备要求高、编程与调试复杂，还会降低系统的数据处理速度。
2、PLC进行流量累积相关问题
⑴在PLC中流量累计程序的编写，在PLC中应该采用多次累积方法避免数量级相差太多的浮点数之间进行运算。其方法是对一个瞬时量数据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，提高累积精度，但会增加程序长度。
⑵累计流量误差问题，在以下三个方面：①对于积分算法，应该取尽量小的矩形对流量进行累计，肯定是矩形划分越细，误差越小，对于累加周期100ms和1s，最后长时间产生的偏差是很大的，100ms更加接近現场仪表累加值。然而采样间隔时间越短，计算次数就越多，这样就增加了PLC的程序扫描时间。虽然可以用定时中断来定义较短的采样时间间隔，但由于采用多次累积方法，再加上温度压力补正后，用户程序会很大，PLC运行周期也会加长，也可能会影响累积周期延迟或变化，累积周期的变化也会带来累积误差。②运算误差，如需要将数字量变换成了实数的工程量，在数字量转换成工程量时保持整数的情况下，则软件上的累加误差可以减少为0。但是数字量转成工程量肯定有除的运算，如果不能整除，其结果有商和余数。需要在程序中对商和余数分别进行累加，余数每大于除数就再整除一次，将商累加到累加量中，余数继续累加，大于除数就整除一次，周而复始的进行。涉及到的运算还可能包括开方、补正等，都有可能存在运算误差。③如考虑再加上温度压力补正，由于介质不同，运行参数不同，补正程序需要对各计量点分别编制，并且一旦工作条件改变，修改补正公式难度较大，不如仪表方便。
⑶根据PLC工作原理，现场采集的瞬时量进入寄存器后，还需要进行工程量处理，其数据输出可以通过通信读出，但是累积量数据在下一个循环周期才能读出，如果模拟量点数较多，程序执行时间长，同样也会存在数据较长延时。
3、PLC进行流量累积实验
针对上述分析进行了一系列的实验，一是在现场选取了两个目前正在运行的PLC系统分别接入经过校验的无纸记录仪与计算机系统进行比对；二是在实验室进行模拟信号的比对。
⑴现场数据比对的情况：
① 三热轧水站加热炉供水流量和轧钢中压供水流量的比对实验，系统由计算机进行累积计算，每天定时同时抄取计算机和仪表量，结果如下：
以上计算以法定计量仪表为标准量，从数据中可以看出P102加热炉供水流量FY5120点PLC中的日累积量普遍小于仪表量而且差值较大，而P302轧钢中压供水流量FY5320点PLC中的日累积量普遍大于仪表量而且差值较小，由于水计量不需要进行补正，说明计算机累积程序有问题，最大的可能是累积时间间隔不一致，计算方法也可能存在误差。在现场控制系统中，编程人员往往只关注瞬时量的计算，普遍不关注流量累积精度问题。②在三热轧加热炉控制室进行煤气流量的比对，发现瞬时量的测量值就存在很大差别，而且在小信号时和大信号时差别方向相反，由于PLC系统进行了补正，我们在现场也对补正公式进行了简单检查，感觉到PLC系统程序可能存在重复开方运算的问题。
⑵实验室进行PLC和流量积算仪的模拟信号累积比对实验。分线性累积、开方累积和温压补正累积三部分进行。通过对程序的优化调整，PLC和仪表线性累积和开方累积的数据基本一致，差别不超过0.5%。
4、使用PLC进行大面积流体计量需解决的问题
⑴现场流量测量仪表种类比较多，大体上可分为采用标准节流元件和非标准节流元件两种，还有采用频率输出的仪表，采用标准节流元件的测量系统可以用标准公式编程，可以满足一般的计量要求，采用非标准节流元件的仪表普遍自己配有专用二次仪表，需要解决用何方法把专用仪表信号采集到PLC中和在PLC中进行线性化处理问题。
⑵被测量介质品种较多，大体上可分为水、标准气体、一般气体和饱和蒸汽、过热蒸汽等。在PLC中可以针对各点各种介质甚至各种一次元件进行编程，如需修改参数必须专业人员进行。
⑶流量计的运算公式的选择，经过实验研究，各个厂家的仪表采用的流量计算公式有所不同，使用效果也不同，因此，用PLC作流量累积对模型的选择十分重要。
⑷计量的准确性主要是对各个测量点的瞬时量采集和补正运算，其次是采样运算速度。
⑸重要的线性累积PLC代码，用STEP7为例，使用SCL编写，应用OB35使用，关键代码如下：
5、综上所述
关于PLC流量累积精度问题经过实验和研究，我们得出的结论是：PLC在计量数据采集上的累积（或瞬时量）精度，取决于累积模型、编程选用的计算公式、编程方法及编程语言是否合理。通过现场应用，已经研究出来用于PLC的瞬时量采集和PLC的累积的模型和编程方法，应用此方法，PLC在计量数据采集上，完全可以达到计量仪表的精度。
参考文献
[1]潘新民.微型计算机控制技术（第2版）.电子工业出版社.2014.
[2]董海棠.电气控制及PLC应用技术.人民邮电出版社.2013.
[3]向晓汉.西门子PLC完全精通教程.化学工业出版社.2014.
【关键词】PLC计量；PLC累积模型；流量累积公式
1、概述
根据对利用PLC进行计量累积量处理情况的实际调研我们发现，现场控制系统计量累积数据普遍存在数据不准确的问题，认为面对大量计量仪表数据简单的采用PLC算法进行累积计算在精度上差异较大，如果采用复杂算法则对PLC系统编程要求大大提高。目前的情况是：利用PLC采用简单算法进行累积计算，计算精度明显不够，对于外进、外供、转供等（贸易结算）计量结算要求较高的场所可能不满足要求；如果采用复杂算法进行累积计算，能够提高计算精度，误差存在不确定性，不同计量点精度也会存在差异，并且对PLC设备要求高、编程与调试复杂，还会降低系统的数据处理速度。
2、PLC进行流量累积相关问题
⑴在PLC中流量累计程序的编写，在PLC中应该采用多次累积方法避免数量级相差太多的浮点数之间进行运算。其方法是对一个瞬时量数据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，提高累积精度，但会增加程序长度。
⑵累计流量误差问题，在以下三个方面：①对于积分算法，应该取尽量小的矩形对流量进行累计，肯定是矩形划分越细，误差越小，对于累加周期100ms和1s，最后长时间产生的偏差是很大的，100ms更加接近現场仪表累加值。然而采样间隔时间越短，计算次数就越多，这样就增加了PLC的程序扫描时间。虽然可以用定时中断来定义较短的采样时间间隔，但由于采用多次累积方法，再加上温度压力补正后，用户程序会很大，PLC运行周期也会加长，也可能会影响累积周期延迟或变化，累积周期的变化也会带来累积误差。②运算误差，如需要将数字量变换成了实数的工程量，在数字量转换成工程量时保持整数的情况下，则软件上的累加误差可以减少为0。但是数字量转成工程量肯定有除的运算，如果不能整除，其结果有商和余数。需要在程序中对商和余数分别进行累加，余数每大于除数就再整除一次，将商累加到累加量中，余数继续累加，大于除数就整除一次，周而复始的进行。涉及到的运算还可能包括开方、补正等，都有可能存在运算误差。③如考虑再加上温度压力补正，由于介质不同，运行参数不同，补正程序需要对各计量点分别编制，并且一旦工作条件改变，修改补正公式难度较大，不如仪表方便。
⑶根据PLC工作原理，现场采集的瞬时量进入寄存器后，还需要进行工程量处理，其数据输出可以通过通信读出，但是累积量数据在下一个循环周期才能读出，如果模拟量点数较多，程序执行时间长，同样也会存在数据较长延时。
3、PLC进行流量累积实验
针对上述分析进行了一系列的实验，一是在现场选取了两个目前正在运行的PLC系统分别接入经过校验的无纸记录仪与计算机系统进行比对；二是在实验室进行模拟信号的比对。
⑴现场数据比对的情况：
① 三热轧水站加热炉供水流量和轧钢中压供水流量的比对实验，系统由计算机进行累积计算，每天定时同时抄取计算机和仪表量，结果如下：
以上计算以法定计量仪表为标准量，从数据中可以看出P102加热炉供水流量FY5120点PLC中的日累积量普遍小于仪表量而且差值较大，而P302轧钢中压供水流量FY5320点PLC中的日累积量普遍大于仪表量而且差值较小，由于水计量不需要进行补正，说明计算机累积程序有问题，最大的可能是累积时间间隔不一致，计算方法也可能存在误差。在现场控制系统中，编程人员往往只关注瞬时量的计算，普遍不关注流量累积精度问题。②在三热轧加热炉控制室进行煤气流量的比对，发现瞬时量的测量值就存在很大差别，而且在小信号时和大信号时差别方向相反，由于PLC系统进行了补正，我们在现场也对补正公式进行了简单检查，感觉到PLC系统程序可能存在重复开方运算的问题。
⑵实验室进行PLC和流量积算仪的模拟信号累积比对实验。分线性累积、开方累积和温压补正累积三部分进行。通过对程序的优化调整，PLC和仪表线性累积和开方累积的数据基本一致，差别不超过0.5%。
4、使用PLC进行大面积流体计量需解决的问题
⑴现场流量测量仪表种类比较多，大体上可分为采用标准节流元件和非标准节流元件两种，还有采用频率输出的仪表，采用标准节流元件的测量系统可以用标准公式编程，可以满足一般的计量要求，采用非标准节流元件的仪表普遍自己配有专用二次仪表，需要解决用何方法把专用仪表信号采集到PLC中和在PLC中进行线性化处理问题。
⑵被测量介质品种较多，大体上可分为水、标准气体、一般气体和饱和蒸汽、过热蒸汽等。在PLC中可以针对各点各种介质甚至各种一次元件进行编程，如需修改参数必须专业人员进行。
⑶流量计的运算公式的选择，经过实验研究，各个厂家的仪表采用的流量计算公式有所不同，使用效果也不同，因此，用PLC作流量累积对模型的选择十分重要。
⑷计量的准确性主要是对各个测量点的瞬时量采集和补正运算，其次是采样运算速度。
⑸重要的线性累积PLC代码，用STEP7为例，使用SCL编写，应用OB35使用，关键代码如下：
5、综上所述
关于PLC流量累积精度问题经过实验和研究，我们得出的结论是：PLC在计量数据采集上的累积（或瞬时量）精度，取决于累积模型、编程选用的计算公式、编程方法及编程语言是否合理。通过现场应用，已经研究出来用于PLC的瞬时量采集和PLC的累积的模型和编程方法，应用此方法，PLC在计量数据采集上，完全可以达到计量仪表的精度。
参考文献
[1]潘新民.微型计算机控制技术（第2版）.电子工业出版社.2014.
[2]董海棠.电气控制及PLC应用技术.人民邮电出版社.2013.
[3]向晓汉.西门子PLC完全精通教程.化学工业出版社.2014.