在PLC中实现软件滤波通常涉及以下步骤和技巧:
信号数据分析
首先,需要对信号进行详细的数据分析,了解信号的变化特征,以确定信号属于哪种类型的干扰,从而选择合适的滤波方法。
选择滤波方法
限幅滤波法: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,如果本次值与上次值之差小于等于A,则本次值有效;否则,本次值无效,用上次值代替本次值。这种方法能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰,但无法抑制周期性干扰,且平滑度差。
中位值滤波法:连续采样N次(N取奇数),将N次采样值按大小排列,取中间值为本次有效值。这种方法能有效克服因偶然因素引起的波动干扰,对温度、液位等缓慢变化的参数有良好的滤波效果,但对流量、速度等快速变化的参数不宜。
算术平均滤波法: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值的选取通常根据具体应用需求而定,例如流量一般取N=12,压力一般取N=4。
递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法):将连续取N个采样值看成一个队列,队列长度固定为N。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(先进先出原则)。这种方法适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。
设置滤波参数
根据具体的系统要求和信号特点,设置滤波器的参数,主要包括截止频率、增益和响应时间等。这些参数会影响滤波器的性能,需要根据实际需求进行调整。
调试和测试
在设置好滤波器参数后,需要对滤波程序进行调试和测试,确保它能够有效地消除干扰和噪声信号,并且不会对正常信号造成影响。
优化滤波效果
根据实际的使用情况,对滤波程序进行优化,使其能够更好地适应不同的工况和环境。
使用PLC内置滤波功能
许多主流PLC都内置了滤波功能,可以直接利用这些功能进行简单的滤波处理。例如,西门子博途和倍福等PLC提供了多种滤波设置选项,可以直接应用于模拟量信号的处理。
数字滤波算法
可以使用PLC编程语言(如ladder diagram)实现数字滤波算法,如低通滤波器或移动平均滤波器。这种方法需要将输入信号传递给PLC,并使用采样周期对信号进行采样,然后根据所选的滤波算法进行计算,最后将滤波后的信号输出到所需的设备或系统中。
通过以上步骤和技巧,可以在PLC中实现有效的软件滤波,提高信号的精确性和稳定性。