气体流量计实现流量累积功能.doc

对于流量累计而言，看起来好像是个很简单的程序，但实质上还是有很多需要注意的地方。写累加程序不难，但要做到误差最小，就不是那么容易的事情了。简述如下。 引用 | 回复 | 管理 | 设为最佳回复 | 2010-08-19 19:15:19 12楼 老菜鸟 deshengwu 积分:7832帖子:232 注册:03-06-15 ??[个人博客]???? [个人播客]??[加为好友]???? [发送消息] 1. 首先是采样时间采用的计时方式的问题。可能有些人会采用定时器（包括1ms/10ms/100ms/1s定时器及秒脉冲等）来作为采样周期－－－－－－－－这样会增大误差。 ??????? 可以用计时器指令来来作为采样间隔时间，每次计时器到了设定值就采样一次。计时器的精度不可能高于它的时基，因此每次计时器超时和再次开始计时的时候，都要产生一个时基的正或负的误差。例如，10ms为一个时基的计时器预定计10次，其时间计算将是100ms正或负10ms。假设你采用100ms定时器来作为采样周期，那么在程序运行过程中，实际上的有效采样周期不是100ms，在这个基础上还包括了PLC的扫描周期的一部分（扫描周期过程包含如下内容。读取输入－－－－－－－－S7-200将实际输入的状态复制到过程映像输入寄存器；执行程序中的控制逻辑－－－－－－－－S7-200执行程序指令，并在不同的存储区存储数值；处理通讯请求－－－－－－－－S7-200执行通讯所需的所有任务；执行CPU自检诊断－－－－－－－－S7-200可确保固件、程序存储器和所有扩展模块正确工作；写入输出－－－－－－－－将存储在过程映像输出寄存器中的数值写入到实际输出。）。该方式的采样间隔时间是固定的，但实际采样时间不是定时器的时间，而是比定时器的时间大一些，因此累计值比实际值就会小一些。越累计越多，误差就越大。 ??????? 诸如贝加莱、Sigmatek这样的使用C语言进行编程的PLC，它们的PLC中并无定时器T这个寄存器区，而是通过读取系统时钟来完成定时的。不过结果相同，一样的要产生误差。 ??????? 当然，也可以采用一种技巧来减少因计时器精度带来的误差。我们采用长的时间计时来作。例如，10ms为一个时基的计时器预定计30000次，其时间计算将是300s正或负10ms。在这其中，我们可以预定一个采样间隔时间为10个时基(100ms)以上。每次程序扫描，处理器判断如果自从上次累积运算起，时间间隔超过预定时间(例如:100ms)，就将这段时间乘以当前的瞬时流量值作为累加量。该方法的计算精度虽然高一些，但采样间隔时间却不是固定的了，而累计值比实际值仍然会小一些。越累计越多，误差就越大。 ??????? 因此，该程序笔者采用了定时中断的计时方式来进行流量的累计。 引用 | 回复 | 管理 | 设为最佳回复 | 2010-08-19 19:17:42 13楼 老菜鸟 2. 其次，是采样间隔时间的数值问题。采样间隔时间越短，计算误差就越小，越逼近于实际值－－－－－－－－但永远都达不到实际值，只能说是越接近而已。可是，采样间隔时间越短就会增加PLC的运算次数。当这个采样时间太小（例如1ms），就会出现问题。 ??????? 对于采用定时器来累计的情况，从上面第1条的叙述中可以看出，由于扫描周期的影响，累计值那就不是一点点的误差了，而是错误了！ ??????? 对于采用定时中断来累计的情况，PLC占用了过多的资源去运行中断程序，可能导致主程序或其它子程序控制出现滞缓或者非预期问题的情况，还可能造成看门狗定时器溢出而造成问题。这个问题比较复杂些，这里就不讨论了。 ??????? 对于这个问题，没有更好的解决方案，只求达到一个合理值就可以了，不用去追求非常非常高的精度！在实际工程应用中，典型的采样周期为100ms。该程序采用的采样周期就是100ms。 引用 | 回复 | 管理 | 设为最佳回复 | 2010-08-19 19:20:49 14楼 老菜鸟 3. 第三，是累计计算时的误差问题。 ??????? 这里，先要说一下浮点数运算的问题。S7-200系列PLC仅支持单精度浮点数而不支持双精度浮点数，因此仅支持10进制的7位有效数字（如果要问为什么，说起来就比较麻烦一些，我在这里就不赘述了。如果需要，我可以单独发帖来说明这个问题）。 ??????? 在累计流量比较大的情况下，小数点后面的尾数就少了－－－－－－－－两个要相加的数差别太大，就会造成误差！（这个问题解释起来也稍微有点麻烦。如果需要，我可以单独发帖来说明这个问题）累计的精度就越来越低了，误差也就越来越大了。为了避免出现这个问题，我们可以想办法使整个运算过程中小数和整数分开计算，且保证小数的有效数字最大可以达