[发明专利]应用于边缘计算的工业过程数据累计计算及报表生成方法

说明书

本发明涉及工业过程控制领域的基于过程控制器或边缘计算控制器件的过程检测值累计量的计算、及报表生成技术，具体涉及工业过程控制中的过程测量值如流量、位移、物料等累计量计算和报表生成。应用于边缘计算的工业过程数据累计计算及报表生成方法，包括：步骤一：在边缘计算设施中将对累计量的计算划分为采样周期、积分周期、计算周期、报表生成周期。步骤二：在边缘计算设施中在每个采样周期通过控制器的IO域采集现场待累计的仪表数据信号Sk。步骤三：采用辛普森积分法计算本积分周期内的累计量值Vk_j。步骤四：在边缘计算设施中在每个计算周期内对积分计算的累计量Vkj。步骤五：形成当日基础报表数据。本发明提供了高效的、灵活的报表生成方式。

技术领域

本发明涉及工业过程控制领域的基于过程控制器或边缘计算控制器件的过程检测值累计量的计算、及报表生成技术，具体涉及工业过程控制中的过程测量值如流量、位移、物料等累计量计算和报表生成。

背景技术

在工业过程控制领域，人们往往需要知道某种量值随着时间增长的累计值，如过去一小时的累计流量、过去一天的物料用量、过程工业产线当月的实际产量等，从而更好的提供给管理决策人员关于生产状况的有效信息。

现有的工业过程累计量计算以及相应报表生成通常采用基于就地仪表的累计量读取或者采用PLC、单片机等控制器件对就地仪表数据进行定时累加计算，然后以总累计量或者简单的EXCEL表格形式呈现。这种方式的弊端在于，由于累计量计算通常是采用根据实时值算出单位时间内的平均值然后用平均值乘以累计计算周期做累加，这样会产生两方面的误差：其一，在一个累加计算周期内采用平均值乘以时间长度来计算本周期的累加量所产生的积分误差；其二，长时间多次在对累加值做加法运算过程中采用浮点数加法所造成的浮点数累积舍入误差。目前，工业控制中常用的控制器普遍采用IEEE 754作为浮点数的存储格式，如图1所示。浮点数在运算过程中会产生舍入误差，如果在一系列运算中的一步或几步产生了舍入误差，在某些情况下，这个误差将会随着运算次数的增加而积累得很大，最终会导致很大的计算误差。经过测算，对浮点数0.1进行累计加法运算，当累加次数达到10万次时误差为0.958％，当累加次数达到1000万次时误差高达8.794％。因此，在用浮点数进行累加量计算时存在不可忽视的计算误差。

在目前工业控制器性能逐年提升以及大量边缘计算设备应用于工业控制领域的状况下，人们对计量值的精度、报表数据的准确性、可靠性提出了更高的要求，所以，设计一种高精度的累计量计算方式以及相应的高效、灵活的报表生成、呈现方法在工业过程控制领域显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供应用于边缘计算的工业过程数据累计计算及报表生成方法。

本发明的目的是这样实现的：应用于边缘计算的工业过程数据累计计算及报表生成方法，包括以下步骤：

步骤一：在边缘计算设施中将对累计量的计算划分为采样周期、积分周期、计算周期、报表生成周期。

步骤二：在边缘计算设施中在每个采样周期通过控制器的IO域采集现场待累计的仪表数据信号Sk，每个信号存放在一个先进后出的数据队列中Qk，队列长度为2n＝积分周期/采样周期。

步骤三：在边缘计算设施中在每个积分周期对队列Qk中的信号Sk_i，i＝2n采用辛普森积分法计算本积分周期内的累计量值Vk_j。定义在本积分周期内待累计信号关于时间的形式为s(t)，则对应累计量根据辛普森积分算法，精确的积分近似值为

步骤四：在边缘计算设施中在每个计算周期内对积分计算的累计量Vkj，j＝1,2,.../计算周期，采用以下浮点数误差消除算法进行累加运算，通过这样的算法设计基本消除了浮点数的计算误差；

Δ＝Δ_new+λ

A＝A_last+λ