dcs中浮点数精度对控制算法的影响

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1、42DCS中浮点数精度对控制算法的影响DCS中浮点数精度对控制算法的影响mpactofPrecisionofFloating——pointNumbersforSomeControlAlgorithmsinDCS李鹏(北京和利时系统工程有限公司，北京100176)摘要在DCS中，主控单元模块的数据存储资源有限，为了节省数据的存储空间，开发算法块时尽可能使用低精度的数据类型。由于浮点运算超过精度能表示的范围就需要近似或舍入，这样就会产生误差，对于一些涉及到复杂运算的算法，数据精度不足有时会造成算法计算错误。所以在算法测试过程中，应包含数据精

2、度方面的测试。关键词：DCS，浮点数，数据精度AbstractThedatastorageresourcesoftheMCUoftheDCSarelimited．Inordertosavedatastoragespace，algorithmblocksaredevelopedusinglowprecisiondatatypesifpossible．Incomputer。floating-pointdescribesmethodofrepresentinganapproximationofarealnumberinawaythatcans

3、uppo~awiderangeofvalues．Floating-pointcannotexactlyrepresentanyrealnumbersbecauseofitsprecisionproblem，thusitsoperationcancauseround—oferror．ForsomeblockswhichcontaincomplexcalculationstheiroperationssometimesseverelydeviatefrOmdesiredresultsbecauseofthesmallround—oferro

4、rscausedbyfinite—-precisionfloating-pointnumbers．Sothetestforalgorithmblocksshouldcontainprecisiontest．Keywords：DCS，floating-point，dataprecision在DCS中，主控单元模块的数据存储资源是有限的。既要数形式。REAL表示单精度浮点数，长度为4个字节(32位)，满足现场要求，又要防止不必要的高性能，因为高性能是要靠高LREAL表示双精度浮点数，长度为8个字节(64位)。成本的硬件来实现的。以和利时DC

5、S为例，MACSV系统的主12IEC61131—3规定的编程语言控单元SM203模块中的SRAM只有1M空间，在DCS组态，IEC61131—3规定了五种编程语言，分为两大类。一类为文中，所有声明的变量和功能块都存储在这1M的SRAM中。为了本语言：包括指令列表(1L)，结构化文本(ST)。另一类为图形语防止主控单元的存储资源不够用，组态时变量声明一般使用低言：包括顺序功能图(SFC)，功能块图(FBD)，梯行图(LD)。精度的数据类型，算法块开发也使用低精度的数据类型。另外，除了IEC61131—3规定的五种语言外，和利时DCS绝大多

6、数情况下，用低精度的数据类型开发的算法块不会还支持基于FBD语言的连续功能块图语言(CFC)。有什么问题，算法开发人员习惯于忽视数据精度的影响。当算法2实例验证计算出现错误而算法逻辑检查却没有发现问题时，开发人员就在HOLLiASMACSVDCS系统组态环感到困惑，找不到原因所在。这种现象很有可能是数据精度不足境下定义一个四阶惯性算法块(F．rHOMOD—造成的。EL)，该功能块用于模拟现场高阶惯性对象模1IEC61131—3控制编程语言⋯型。功能块用ST编程语言来实现，功能块符IEC61131—3标准是用于可编程逻辑控制器(PLC)的

7、国际标号如图1所示。图1四阶惯性块准编程语言，它是控制领域的第一种国际标准。这一标准为可编功能块引脚说明如表1所示。程控制器软件技术的发展，乃至整个工业控制软件技术的发展，表1功能块引脚说明起到了举足轻重的推动作用。此前，国际上没脊出现过有实际意义的，为制定通用的控制语言而开展的标准化活动。通过使用IEC61131—3标准，可以最大限度地满足应用程序的移植性要求。自IEC61131—3正式公布后，获得了国际工控界的广泛承认和支持，IEC61131—3已超出了传统PLC的应用领域，扩大到所有工业控制和自动化应用领域。它不但成为PLC的编程

8、标准，而且成为DCS、PC控制、SCADA、运动控制等事实上的标准。注：R／LR为REAL／LREAL，表示单精度或双精度实型。和利时公司的DCS系统中提供的编程语言完全遵守2．1算法推导IEC61131—