浅析软件滤波在台达PLC自动控制中的应用

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滤波器在电动机控制中的应用

滤波器在电动机控制中的应用

滤波器在电动机控制中的应用现代工业中,电动机控制系统扮演着至关重要的角色。

为了确保电动机的正常运行和系统的稳定性,滤波器在电动机控制中扮演着重要的角色。

本文将讨论滤波器的工作原理、种类和其在电动机控制中的应用。

一、滤波器的工作原理滤波器是一种电子设备,用于提取或抑制特定频率范围内的信号。

它通过选择性地传递或阻塞电路中的频率来实现这一目的。

滤波器主要包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等类型。

这些滤波器可以根据系统需求来选择和应用。

二、滤波器的种类1. 低通滤波器(Low-pass filter): 低通滤波器允许低于截止频率的信号通过,而阻塞高于截止频率的信号。

它常用于降低高频噪声和保护电动机。

2. 高通滤波器(High-pass filter): 高通滤波器允许高于截止频率的信号通过,而阻塞低于截止频率的信号。

它常用于消除低频干扰和提高电动机系统的动态响应。

3. 带通滤波器(Band-pass filter): 带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过,而阻塞其他频率的信号。

它适用于在电动机控制系统中选择性地提取特定频率范围的信号。

4. 带阻滤波器(Band-stop filter): 带阻滤波器允许特定频率范围外的信号通过,而阻塞特定频率范围内的信号。

它可用于抑制系统中的特定频率噪声或干扰信号。

三、滤波器在电动机控制中的应用1. 电源滤波器(Power line filter): 电动机控制系统通常需要稳定可靠的电源,以确保电动机正常运行。

电源滤波器可用于滤除电网中的尖峰脉冲、变压器谐波、高频噪声等,并提供纯净的电源供给。

2. 速度反馈滤波器(Speed feedback filter): 在某些电动机控制系统中,通过采集电动机转速的反馈信号来实现闭环控制。

速度反馈滤波器可用于平滑和过滤采集到的速度信号,以减少噪声和干扰的影响。

3. 电流测量滤波器(Current measurement filter): 电动机控制系统中经常需要对电流进行测量和反馈控制。

滤波器在自动化控制系统中的应用

滤波器在自动化控制系统中的应用

滤波器在自动化控制系统中的应用自动化控制系统是现代工业生产中不可或缺的组成部分。

为了确保系统的稳定性和可靠性,滤波器成为自动化控制系统中重要的组件之一。

本文将介绍滤波器的基本原理、种类以及在自动化控制系统中的应用。

一、滤波器的基本原理滤波器是一种电子设备,用于改变信号的频率特性。

它通过选择性地传递或阻断不同频率的信号,以达到去除噪声、衰减干扰、提高信号质量的目的。

滤波器的基本原理基于信号的频率和幅度特性,根据不同的滤波特性可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

二、滤波器的种类根据滤波器的工作原理和电路结构,常见的滤波器种类包括:1. RC滤波器:由电阻和电容构成,适用于低频信号的滤波。

2. LC滤波器:由电感和电容构成,适用于高频信号的滤波。

3. 活性滤波器:基于放大器的反馈原理,包括RC活性滤波器和LC 活性滤波器。

4. 数字滤波器:利用数字信号处理技术实现的滤波器,包括有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。

5. 其他特殊滤波器:如陷波器、倍频器等。

三、滤波器在自动化控制系统中的应用滤波器在自动化控制系统中起到了重要的作用,其应用包括:1. 信号处理与增强:自动化控制系统中的传感器常常受到来自电源、电机等部件的噪声干扰。

通过添加适当的滤波器,可以有效地去除噪声,提高传感器的测量准确性和信号质量。

2. 控制系统稳定性:在自动化控制系统中,存在着信号干扰和噪声。

这些干扰和噪声会对控制系统的稳定性和精度造成影响。

利用滤波器可以衰减这些干扰信号,提高系统的稳定性和抗干扰能力。

3. 通信与传输:在自动化控制系统中,信号的传输和通信是不可或缺的环节。

而信号传输中会受到多种因素的影响,如衰减、干扰等。

通过使用适当的滤波器,可以提高信号的传输质量,减少干扰对信号的影响,保证通信的稳定性。

4. 电源管理与净化:在自动化控制系统中,电源的稳定性对系统的正常运行至关重要。

滤波器可以对电源信号进行稳压和净化处理,保证系统的供电质量,减少电压波动和纹波。

控制系统滤波应用

控制系统滤波应用

控制系统滤波应用在控制系统中,滤波是一种常见的信号处理方法,用于去除噪声和干扰,提高系统的稳定性和性能。

本文将介绍控制系统滤波的应用及其在不同领域中的具体实现。

一、滤波的概念与原理滤波是一种通过改变信号的频率特性,使得信号在不同频率上的分量得到不同程度的衰减或增强的信号处理方法。

滤波器是实现滤波功能的设备或算法,具有不同的频率响应特性,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

滤波器的实现原理可以分为频域方法和时域方法。

频域方法通过傅里叶变换将信号转换到频域进行滤波处理,常用的频域滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等;时域方法则是通过对信号的采样点进行加权平均来实现滤波,常用的时域滤波器有移动平均滤波器、卡尔曼滤波器等。

二、控制系统中的滤波应用控制系统中的滤波应用主要体现在以下几个方面:1. 传感器信号滤波传感器是控制系统的重要组成部分,用于采集系统所需的状态变量或外部环境信息。

由于传感器本身存在误差或受到干扰,采集到的信号常常含有噪声。

因此,对传感器信号进行滤波可以减小噪声对系统的影响,提高系统的测量精度和稳定性。

常用的滤波方法有卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波等。

2. 控制指令滤波控制指令是控制系统用于生成期望输出的输入信号。

在某些情况下,由于环境变化或系统动态特性的变化,控制指令可能产生快速的变化或不稳定的幅度,导致系统的控制性能下降。

通过对控制指令进行滤波处理,可以平滑控制指令的变化,减小系统的震荡现象,提高系统的响应速度和稳定性。

3. 系统输出滤波控制系统的输出信号常常受到噪声或干扰的影响,如果将输出信号直接应用于执行机构,可能导致系统的稳定性下降或输出质量不理想。

通过对系统输出信号进行滤波处理,可以去除不必要的干扰或噪声,使系统输出更加平稳和可靠。

4. 信号调制滤波在一些特殊的控制系统中,为了适应不同的工作需求,需要对输入信号进行调制处理。

例如,对输入信号进行脉冲宽度调制(PWM)可以实现电机的速度控制和电压调节。

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波【原创版】目录1.引言2.PLC 模拟量滤波的必要性3.PLC 模拟量滤波的方法3.1 硬件配置滤波3.2 程序里实现滤波3.2.1 均值滤波3.2.2 中值滤波3.2.3 峰值滤波4.PLC 模拟量滤波的应用实例5.总结正文1.引言PLC(可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化控制的设备。

在 PLC 的输入端,常常需要对接模拟量信号,如温度、压力、速度等传感器的信号。

由于这些信号可能受到干扰,呈现出一定的波动性,因此需要在 PLC 内部进行滤波处理。

本文将探讨 PLC 模拟量滤波的方法和应用实例。

2.PLC 模拟量滤波的必要性在工业自动化控制过程中,模拟量信号的波动可能会引起控制系统的误动作,影响控制效果。

因此,对 PLC 模拟量输入信号进行滤波处理是非常必要的。

滤波处理可以有效地去除信号中的噪声,提高信号的稳定性,从而保证控制系统的稳定性和可靠性。

3.PLC 模拟量滤波的方法PLC 模拟量滤波可以分为硬件配置滤波和程序里实现滤波两种方法。

3.1 硬件配置滤波硬件配置滤波是通过 PLC 本身的硬件模块实现滤波功能。

例如,对于 200 系列 PLC,可以在系统块中设定滤波时间和频率;对于 300、400 系列 PLC,可以在硬件配置中设定滤波时间和频率。

这种方法主要适用于过滤高频的杂波。

3.2 程序里实现滤波程序里实现滤波是通过编写 PLC 程序实现滤波功能。

常见的滤波算法有均值滤波、中值滤波和峰值滤波。

3.2.1 均值滤波均值滤波是一种简单的滤波方法,其基本思想是取一定时间内的采样值的平均值。

均值滤波可以有效地去除信号中的高频噪声,但可能会引起信号的延迟。

采样时间间隔和几次求平均值可以自行设定。

3.2.2 中值滤波中值滤波是一种非线性滤波方法,其基本思想是将一定范围内的采样值进行排序,取中间值作为输出。

中值滤波适用于滤除脉冲噪声,但在处理连续噪声时效果较差。

3.2.3 峰值滤波峰值滤波是一种特殊情况下的滤波方法,其基本思想是取多次采样的最高或最低值。

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波摘要:I.引言- 介绍PLC 模拟量滤波的概念II.PLC 模拟量滤波的原理- 模拟量滤波的基本原理- 常见的模拟量滤波方法III.PLC 模拟量滤波的应用- 在工业控制中的应用- 在自动化生产线中的应用IV.PLC 模拟量滤波的编程实现- 使用PLC 编程语言实现滤波功能- 实际编程案例分析V.总结- 总结PLC 模拟量滤波的重要性和应用正文:I.引言PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化控制的设备。

在工业生产过程中,经常需要对各种模拟量信号进行处理和控制,例如温度、压力、流量等。

这些模拟量信号往往受到各种干扰因素的影响,如噪声、波动等。

为了保证PLC 控制的准确性和稳定性,需要对模拟量信号进行滤波处理。

这就是PLC 模拟量滤波。

II.PLC 模拟量滤波的原理PLC 模拟量滤波的原理是通过对模拟量信号进行一定程度的加工,去除或减弱干扰信号,从而得到更准确的控制信号。

常见的模拟量滤波方法包括滑动平均滤波、加权平均滤波、中值滤波、卡尔曼滤波等。

滑动平均滤波是一种简单的滤波方法,它通过计算一段时间内信号的平均值来滤波。

加权平均滤波则是对不同时间的信号赋予不同的权重,从而使近期信号的权重更大,更能反映当前状态。

中值滤波则是一种非线性滤波方法,它将信号按大小排序,取中间值作为滤波结果。

卡尔曼滤波是一种最优递归滤波方法,通过实时估计状态变量和噪声协方差矩阵,实现对信号的滤波。

III.PLC 模拟量滤波的应用PLC 模拟量滤波在工业控制领域有着广泛的应用。

例如,在温度控制系统中,通过使用PLC 模拟量滤波,可以有效地去除温度传感器信号中的噪声,提高控制精度。

在流量控制系统中,通过使用PLC 模拟量滤波,可以消除流量传感器信号中的波动,实现更准确的流量控制。

IV.PLC 模拟量滤波的编程实现使用PLC 编程语言实现模拟量滤波功能,可以提高控制系统的稳定性和准确性。

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波PLC(可编程逻辑控制器)是现代自动化控制系统中常用的控制设备之一,它可以通过编程实现各种逻辑控制功能。

在实际应用中,PLC通常需要接收和处理各种模拟量信号,例如温度、压力、流量等等。

然而,由于模拟量信号受到噪音、干扰等因素的影响,需要对其进行滤波处理,以保证控制系统的准确性和稳定性。

PLC模拟量滤波是一种通过软件算法对模拟量信号进行平滑处理的技术,它可以消除信号中的噪音和干扰,提高信号的精确度和稳定性。

在实际应用中,PLC模拟量滤波通常采用滑动平均滤波、中值滤波和低通滤波等方法。

滑动平均滤波是一种简单而有效的滤波方法,它通过对一段时间内的多个采样值进行平均运算,来获得一个更加稳定的输出值。

具体而言,滑动平均滤波将一定数量的连续采样值相加,然后除以采样数量得到平均值,再将最新的采样值加入到计算中,去掉最早的采样值,不断循环进行计算。

这样可以有效地平滑信号,减小噪音的影响。

中值滤波是一种基于统计学原理的滤波方法,它通过对一段时间内的多个采样值进行排序,选择中间值作为输出值。

中值滤波的优点是能够有效地去除异常值和突变点,对于工业现场中的突然干扰信号具有很好的抗干扰能力。

低通滤波是一种常用的滤波方法,它通过对高频信号进行衰减,保留低频信号,从而去除高频噪声和干扰。

低通滤波通常使用滤波器来实现,滤波器具有一定的截止频率,高于截止频率的信号将被滤除,只保留低频信号。

在实际应用中,PLC模拟量滤波的选择要根据具体的控制要求和信号特点进行。

滑动平均滤波适用于信号变化较慢、噪音较小的情况下;中值滤波适用于信号中包含异常值或突变点的情况下;低通滤波适用于需要去除高频噪声和干扰的情况下。

除了上述常用的滤波方法外,PLC模拟量滤波还可以根据具体应用需求进行优化和改进。

例如,可以根据信号的特点和噪音的频谱分布选择不同的滤波器类型和参数;还可以根据实际需要设计自适应滤波算法,根据信号的变化情况自动调整滤波参数。

滤波器在工业自动化中的应用与性能评估

滤波器在工业自动化中的应用与性能评估

滤波器在工业自动化中的应用与性能评估在工业自动化系统中,滤波器是一种关键的信号处理器件,用于去除信号中的噪声和干扰,以提高系统的可靠性和性能。

本文将着重介绍滤波器的应用领域,并通过性能评估来探讨其在工业自动化中的重要性。

一、滤波器的应用领域1. 电力系统中的滤波器应用在电力系统中,滤波器用于去除电源中的谐波和杂波,以保证负载设备的正常运行。

例如,在电力变压器中,滤波器可有效去除电路中频率较高的谐波,防止其对系统造成损害。

此外,滤波器还能提高电力系统的功率因数,减小电流谐波对电源的影响。

2. 通信系统中的滤波器应用在通信系统中,滤波器被广泛应用于信号调理和提取。

例如,在手机通信系统中,滤波器用于去除接收信号中的噪声和干扰,提高通信质量。

此外,滤波器还可用于信号解码和频谱分析,以确保信号的准确传输和正确解析。

3. 汽车电子系统中的滤波器应用在汽车电子系统中,滤波器用于去除引擎和其它电子设备中产生的噪声和杂波。

这些滤波器能有效减少电磁干扰对其他系统的影响,提高车辆的性能和可靠性。

例如,在汽车音响系统中,滤波器可去除输入信号中的低频和高频噪声,提供更清晰的音频输出。

二、滤波器性能评估滤波器的性能评估对于确保系统的稳定运行至关重要。

以下是一些常用的滤波器性能评估指标:1. 带宽滤波器的带宽是指滤波器能够通过的频率范围。

对于工业自动化系统来说,带宽的选择需要根据系统信号的特点和需要进行合理的设定。

2. 通频带衰减通频带衰减是指滤波器在通过带宽范围内的信号时所引入的衰减量。

较低的通频带衰减表明滤波器能更好地保留信号的原始特性。

3. 正弦波响应滤波器的正弦波响应描述了滤波器对正弦波信号的响应能力。

在工业自动化中,系统常使用正弦波作为信号源,因此正弦波响应的良好性能对于滤波器至关重要。

4. 相位延迟滤波器的相位延迟是指由于滤波器的响应时间而引起的信号延迟。

在某些工业自动化系统中,对信号的实时性要求较高,因此需要选择具有较低相位延迟的滤波器。

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波

plc模拟量滤波摘要:I.引言- 介绍PLC 模拟量滤波的概念II.PLC 模拟量滤波的原理- 模拟量滤波的作用- 模拟量滤波的原理介绍III.PLC 模拟量滤波的方法- 硬件滤波方法- 软件滤波方法IV.PLC 模拟量滤波的编程实现- 利用PLC 编程指令实现滤波- 实际编程案例介绍V.PLC 模拟量滤波的应用- 工业控制领域中的应用- 通信领域中的应用VI.总结- 总结PLC 模拟量滤波的重要性和应用正文:I.引言PLC(可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于工业自动化控制和通信领域的设备。

在PLC 系统中,模拟量滤波是一个重要的环节,能够有效去除模拟信号中的噪声和干扰,提高系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍PLC 模拟量滤波的概念以及相关方法。

II.PLC 模拟量滤波的原理模拟量滤波的主要作用是去除模拟信号中的高频干扰和噪声,以保证信号的准确性。

在PLC 系统中,模拟量滤波可以采用硬件滤波和软件滤波两种方法。

硬件滤波主要是通过滤波器等元器件实现模拟信号的滤波处理;软件滤波则是通过PLC 内部的编程指令对模拟信号进行滤波处理。

III.PLC 模拟量滤波的方法A.硬件滤波方法硬件滤波方法主要依赖于滤波器等元器件,这些元器件可以有效降低模拟信号中的高频干扰和噪声。

常见的硬件滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

在PLC 系统中,硬件滤波器的选择需要根据具体的应用场景和性能要求进行。

B.软件滤波方法软件滤波方法是通过PLC 内部的编程指令实现模拟信号的滤波处理。

常见的软件滤波方法有滑动平均滤波法、加权滑动平均滤波法和指数加权滑动平均滤波法等。

软件滤波方法具有灵活性高、可编程性强等优点,可以根据实际应用需求进行调整和优化。

IV.PLC 模拟量滤波的编程实现A.利用PLC 编程指令实现滤波在PLC 编程中,可以使用各种编程指令实现模拟量滤波。

例如,在S7-200 PLC 中,可以使用MEAN 指令求取一段时间内的平均值,从而实现模拟信号的滤波处理。

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浅析软件滤波在台达PLC自动控制中的应用
发布时间:2007-08-01作者:中国工控网点击:3060
摘要:介绍PLC应用中软件滤波功能、方法,以及台达PLC在自动控制中软件滤波程序应用。

关键词:PLC 模拟量采集噪声和干扰滤波电路滤波方法闭环调节
1 引言
工业自动化系统中的大型系统或是小型设备,均含有各种噪声和干扰。

干扰既有来自信号源本体或传感器,也有来自外界干扰。

为了进行准确测量和控制,必须消除被测信号中的噪声和干扰。

特别是随着自动化程度的提高,许多控制功能通过自动闭环调节来完成,设备控制的效果取决于外部模拟量采集、控制算法、执行输出等等环节,而在现场工业环境中,电磁干扰、电源干扰、甚至于传感器本身都会影响外部信号,导致得到的数据失真、波动,如果在数据采集环节即出现问题,那整个系统将无法正常工作。

本文分析解决的是如何利用软件数字滤波的方式处理外部信号的正确采集,从而才能得到真实的数据,实现自动控制,否则设备的自动化控制将无从谈起。

2 软件滤波功能简介
2.1 软件滤波
软件滤波即是通过软件算法将数据进行适当处理,从而屏蔽掉噪声和干扰杂波信号,获得可用的真实数据的一种方法,也可以说是通过程序处理的方式完成数据采集信号的处理。

对于采集信号的处理,除了软件滤波之外,也可以采用硬件电路实现滤波处理,比如常见的RC滤波、LC 滤波等等,图1为采用电容滤波电路的信号曲线。

图1 电容滤波电路的信号曲线
硬件滤波的优点在于我们在程序中不再需要进行复杂的程序处理,而且数据变化响应性高;而软件滤波的优势在于不需要硬件的投入,简化了电路设计,对于不同的信号干扰可以很方便的调整软件参数达到滤波效果,虽然有些方法在信号处理上会有一定的滞后,但只要合理使用各种不同的滤波方式则完全避免因此而带来的影响。

2.2 数字软件滤波优点
(1) 数字滤波用软件实现,不需要增加硬设备,因而可靠性高、稳定性好,不存在阻抗匹配问题。

(2) 模拟滤波通常是各通道专用,而数字滤波则可多通道共享,从而降低了成本。

(3) 数字滤波可以对频率很低(如0.01 Hz)的信号进行滤波,而模拟滤波由于受电容容量的限制,频率不可能太低。

(4) 数字滤波可以根据信号的不同,采用不同的滤波方法或滤波参数,具有灵活、方便、功能强的特点。

3 实现软件滤波的方法
软件滤波有很多种方法,主要是针对不同干扰信号采取不同的方法将其消除,这里列举了一些方法并针对性说明有缺点,使大家可以正确选择采用的滤波方法。

3.1限幅滤波法
(1)方法。

根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效;如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。

(2)优点。

能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。

(3)缺点。

无法抑制周期性的干扰,平滑度较差。

(4)分析。

限幅滤波法是比较简单易行的一种方法,难点在于需要由经验判断合理的偏差值,如果偏差值设小了,起不到滤波作用,设定过大,将不能及时采集外部信号的细小变化。

3.2中位值滤波法
(1)方法。

连续采样N次(N取奇数),把N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。

(2)优点。

能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
(3)缺点。

对流量、速度等快速变化的参数不宜。

(4)分析。

采样次数决定了滤波效果,次数越大,滤波作用越大,但不能对信号进行快速响应。

3.3算术平均滤波法
(1)方法。

连续取N个采样值进行算术平均运算。

N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低;N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高。

N值的选取:流量,N=12;压力:N=4。

(2)优点。

适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动。

(3)缺点。

对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM。

3.4递推平均滤波法
(1)方法。

连续取N个采样值,作为一个队列,每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据,把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果。

N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4。

(2)优点。

对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统。

(3)缺点。

灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM。

3.5一阶滞后滤波法
(1)方法。

取a=0~1,本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果。

(2)优点。

对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合。

(3)缺点。

相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。

3.6消抖滤波法
(1)方法。

设置一个滤波计数器,将每次采样值与当前有效值比较:如果采样值=当前有效值,则计数器清零;如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出);如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器。

(2)优点。

对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。

(3)缺点。

对于快速变化的参数不宜,如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统。

4 台达PLC软件滤波应用
上面简单描述了六种滤波的方法,实际上滤波的方法很多,而且针对不同的信号可以将两种或三种方法综合使用以满足信号处理的要求。

台达PLC的模拟量采集主要有模块和混合型主机两种。

4.1使用模拟量采集模块
台达模拟量模块分为两大类,-S和-H,分别配合SS/SA/SC主机和EH主机,如DVP04AD-S、DVP06XA-S、DVP04PT-S、DVP04TC-S为-S模块,DVP04AD-H、DVP06XA-H、DVP04PT-H、DVP04TC-H为-H为-H模块。

无论哪一款模块,对应模块每个输入通道都有软件滤波功能,也就是模块内部控制寄存器中的平均次数设置(通道独立),在此采用的是递推平均滤波法,设置的次数是上文中提到的采样N值,可以设置1~20,不同的滤波系数适应不同的信号,另外当输入有杂波造成配线受噪声干扰时还可以连接0.1~0.47 μF 25V做电容滤波,即硬件滤波,如图2所示。

图2 硬件滤波
4.2 混合型主机
台达也提供集成模拟量的主机类型,主要有DVP20EX(8DI/6DO/4AI/2AO)和DVP10SX(4DI/2DO/2AI/2AO),以及在EH主机上可以扩展F2AD卡作为模拟量采集,在PLC中有平均次数设置的内部特殊寄存器D1062,可以设置1~4作软件滤波,同样的采用的也是递推平均滤波法。

可以看出,台达PLC作为工业控制产品,在模拟量采集的处理上作了比较完善的软、硬件处理满足大多数应用场合,当然并不是说他能满足所有的信号处理,特别是混合型主机的平均次数比较少,因此可能在某些场合不能满足要求,在此基础上我们可以根据现场信号的不同特性在程序中作滤波处理。

4.3 基于台达PLC的一阶滞后滤波程序设计
下面是以燃煤热水锅炉系统的炉膛微负压为设计背景,用台达PLC编制的一个一阶滞后滤波程序案例,以此简单介绍滤波程序的编写方法。

案例采用氧化硅压力传感器测量,由于炉膛负压是一个较小的压力量,大概在正负几百帕之间,很容易受到外界影响(如鼓风机、引风机等),因此这是一个波动较大的采集量,如果直接使用采集值,波动将很大(可能是正负几十帕的波动),根本没有办法调节控制到正负20Pa,因此必须对采集值作处理,减小其周期性波动才能完成控制。

一阶滞后滤波算法公式:
滤波后输出值=(1-A)* 本次采样值 + A*上次滤波结果
其中A为滤波系数,范围是0~1
程序中各寄存器定义:
D0: 滤波系数A
D2: 1- A
D4: “(1-A)* 本次采样值”的运算结果
D6:“A*上次滤波结果”的存储寄存器
D50:上次滤波暂存值
D110: 采集值通过FLT指令转换为浮点数
D150:滤波后结果
程序中主要是将直接采集值经过上述公式的浮点数运算得到滤波后结果,从算法中可以看出,当滤波系数为0时,就是当前的采集值,而滤波系数越大,滤波作用越强。

程序运行后可以看到,当采集值D110有变化时,滤波值是逐渐逼向当前采集值,因此对于突波信号具有抑制作用,使采集值比较稳定,减小波动。

5 结束语
本文介绍了6种数字软件滤波算法和台达PLC如何实现滤波的程序编制,每种滤波算法都有其各自的特点,在实际应用中,应根据具体的测量参数合理的选用。

不适当地应用数字滤波,不仅达不到滤波效果,反而会降低控制品质,甚至失控,这点必须予以注意。

在案例中通过一阶滞后滤波算法得到的滤波结果,大大消除了采集值的波动,使负压控制相对稳定,得到较好的控制效果。

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