PLC模擬輸入濾波十種方法

PLC在生活中的用途非常廣，特別是在自動(dòng)化方面更為常用，自動(dòng)化方面的朋友，掌握一點(diǎn)plc編程方面的知識(shí)，將為您的學(xué)習(xí)和工作帶來(lái)很大的幫助。

PLC中無(wú)非就是三大量：開關(guān)量、模擬量、脈沖量。只在搞清楚三者之間的關(guān)系，你就能熟練的掌握PLC了。

1、開關(guān)量也稱邏輯量，指僅有兩個(gè)取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對(duì)它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢(shì)，也是PLC最基本的應(yīng)用。關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時(shí)也稱其為順序控制。而順序控制又分為手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。

2、模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等。

PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來(lái)的，可方便及可靠地用于開關(guān)量控制。 由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量只是多位的開關(guān)量，故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量，PLC也完全可以進(jìn)行處理控制。由于連續(xù)的生產(chǎn)過程常有模擬量，所以模擬量控制有時(shí)也稱過程控制。模擬量多是非電量，而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的，還要經(jīng)過變送器，把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。同時(shí)還要有模擬量輸入單元（A/D），把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)；

模擬量輸出單元（D/A），以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。

所以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運(yùn)算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。

模擬輸入濾波通常有限幅濾波、中位值濾波、算術(shù)平均濾波、遞推平均濾波、中位值平均濾波、限幅平均濾波、一階滯后濾波、加權(quán)遞推平均濾波、消抖濾波和限幅消抖濾波這十種濾波方法

A、方法：連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高N值的選?。阂话懔髁?，N=12；壓力：N=4B、優(yōu)點(diǎn)：適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)C、缺點(diǎn)：對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用比較浪費(fèi)RAM

2，中位值濾波法A、方法：連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)）把N次采樣值按大小排列取中間值為本次有效值B、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果C、缺點(diǎn)：對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜

3，限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）A、方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A）每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷：如果本次值與上次值之差《=A，則本次值有效如果本次值與上次值之差》A，則本次值無(wú)效，放棄本次值，用上次值代替本次值B、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾C、缺點(diǎn)無(wú)法抑制那種周期性的干擾平滑度差

4，中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）A、方法：相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值然后計(jì)算N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值N值的選?。?~14B、優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣比較浪費(fèi)RAM

5，遞推平均濾波法（又稱滑動(dòng)平均濾波法）A、方法：把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)。（先進(jìn)先出原則）把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新的濾波結(jié)果N值的選?。毫髁?，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4B、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高適用于高頻振蕩的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：靈敏度低對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合比較浪費(fèi)RAM

6，限幅平均濾波法A、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理B、優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差C、缺點(diǎn)：比較浪費(fèi)RAM

7，加權(quán)遞推平均濾波法A、方法：是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)通常是，越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號(hào)平滑度越低B、優(yōu)點(diǎn)：適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象和采樣周期較短的系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小，采樣周期較長(zhǎng)，變化緩慢的信號(hào)不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差

8，一階滯后濾波法A、方法：取a=0~1本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果B、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合C、缺點(diǎn)：相位滯后，靈敏度低滯后程度取決于a值大小不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)

9，消抖濾波法A、方法：設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：如果采樣值＝當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零如果采樣值《》當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器+1，并判斷計(jì)數(shù)器是否》=上限N（溢出）如果計(jì)數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計(jì)數(shù)器B、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果，可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng)C、缺點(diǎn)：對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值，則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)

10，限幅消抖濾波法A、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”先限幅，后消抖B、優(yōu)點(diǎn)：繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)C、缺點(diǎn)：對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜。