每周一个编程小例子：流量累计与批次控制

剑指工控星期六, 12/06/2025 - 22:56 发表

引言

随着工业自动化技术的不断发展，流量控制与批次处理在许多领域中发挥着至关重要的作用，尤其在化工、食品和制药等行业中，精确控制流量与批次是确保生产稳定与产品质量的重要保障。本文将介绍一款基于 PLC（可编程逻辑控制器）的功能块，名为FB_FlowTotalizerBatch，该功能块可实现高精度流量累计、批次控制及单位转换等多种功能。通过此功能块，用户能够实时监测流量、批次进度及自动复位操作，从而提高生产效率与精度。

1 程序代码及介绍

下面是完整的 PLC 程序代码(代码基于 CodeSys 平台的 ST 语言)：

FUNCTION_BLOCK FB_FlowTotalizerBatch
VAR_INPUT
IN_FlowRate : REAL; // 瞬时流量
IN_BatchSetpoint : REAL; // 批次设定量
IN_StartBatch : BOOL; // 开始批次
IN_StopBatch : BOOL; // 停止批次
IN_ResetTotal : BOOL; // 复位累计量
IN_UnitFactor : REAL := 1.0; // 单位转换系数 (1为/h；60为/m;3600为/s)
END_VAR
VAR_OUTPUT
OUT_TotalFlow : LREAL; // 总累计流量
OUT_BatchFlow : LREAL; // 当前批次累计
OUT_BatchProgress : LREAL; // 批次完成进度(0-100%)
OUT_BatchDone : BOOL; // 批次完成
OUT_FlowRateAvg : LREAL; // 平均流量
END_VAR
VAR
Timer_Integration : TON;
BatchActive : BOOL;
LastStart : BOOL;
FlowIntegral : LREAL;
SampleCount : UDINT;
FlowSum : LREAL;
PersistentTotal : LREAL;
END_VAR
// 功能说明：实现高精度流量累计、批量控制、单位转换等功能。
// 检测批次启动
IF IN_StartBatch AND NOT LastStart THEN
BatchActive := TRUE;
OUT_BatchFlow := 0;
SampleCount := 0;
FlowSum := 0;
END_IF
// 批次停止
IF IN_StopBatch THEN
BatchActive := FALSE;
END_IF
// 流量累计
Timer_Integration(IN := TRUE, PT := T#100ms);
IF Timer_Integration.Q THEN
// 总流量累计
FlowIntegral := IN_FlowRate * (0.1 / 3600.0) * IN_UnitFactor; // 100ms间隔
PersistentTotal := PersistentTotal + FlowIntegral;
OUT_TotalFlow := PersistentTotal;
// 批次流量累计
IF BatchActive THEN
OUT_BatchFlow := OUT_BatchFlow + FlowIntegral;
SampleCount := SampleCount + 1;
FlowSum := FlowSum + IN_FlowRate;
// 计算平均流量
IF SampleCount > 0 THEN
OUT_FlowRateAvg := FlowSum / SampleCount;
END_IF
// 批次进度
IF IN_BatchSetpoint > 0 THEN
OUT_BatchProgress := (OUT_BatchFlow / IN_BatchSetpoint) * 100.0;
END_IF
// 批次完成检测
OUT_BatchDone := (OUT_BatchFlow >= IN_BatchSetpoint);
IF OUT_BatchDone THEN
BatchActive := FALSE;
END_IF
END_IF
Timer_Integration(IN := FALSE);
END_IF
// 复位处理
IF IN_ResetTotal THEN
PersistentTotal := 0;
OUT_TotalFlow:= 0;
END_IF
LastStart := IN_StartBatch;

2 程序代码解析：

输入变量（VAR_INPUT）：包括瞬时流量、批次设定量、开始与停止批次的控制信号、复位累计量的信号及单位转换系数。

输出变量（VAR_OUTPUT）：主要包括总累计流量、当前批次累计流量、批次完成进度、批次完成标志及平均流量。

内部变量（VAR）：包括定时器、批次状态、累计流量、流量平均值、批次进度等。

功能实现：通过定时器和积分计算实现流量累计和批次控制功能。当批次启动时，系统开始累计流量；当批次设定量达到时，批次完成；流量数据会按设定单位进行转换，同时可以计算平均流量与批次完成进度。

3 应用场景

该功能块适用于需要精确流量监测和批次控制的工业自动化系统，特别是在以下场合：

化工行业：用于精确控制化学原料的投放量，确保每个批次的产出符合质量标准。

食品加工：对原材料的投放量进行严格控制，以保证生产线的连续性与产品一致性。

制药行业：批次生产对精度要求极高，流量控制至关重要。

水处理厂：用于精准测量水流量与批次处理，确保系统在规定时间内完成处理任务。

4 拓展思考

在实际应用中，该功能块不仅限于流量和批次控制，还可以拓展应用，例如：

多种流量传感器接入：可以通过增加传感器输入接口，接入不同类型的流量传感器，进一步提升系统的灵活性与适应性。

批次中断与恢复机制：增加中断处理功能，当生产过程中出现问题时，可以暂停批次，并根据需要恢复正常流程。

数据记录与分析：结合上位机系统，将流量数据、批次数据等进行记录与分析，形成数据报告，便于进一步的优化和质量控制。

总结

本文介绍了FB_FlowTotalizerBatch功能块，通过该功能块可以实现高精度的流量累计与批次控制，并提供了单位转换、平均流量计算等辅助功能。它不仅能够在常见的工业自动化应用中大放异彩，还具备一定的扩展性，可以根据具体需求进一步优化与完善。无论是化工、食品、制药等行业，这种功能块都能为流程控制提供精确可靠的支持，确保生产过程的稳定性与产品质量的统一性。

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