工业电子中的信号滤波在PLC控制系统的应用

摘要：本文介绍一套用于轧线 PLC 控制的模拟量信号采样、滤波的方法。实现了自由灵活的信号处理。信号稳定性、可靠性均较滤波前有较大的改善。在轧线张力控制环节中滤波效果显着，满足了生产的要求。此功能经模块化编程后，可方便的用于负荷采集、温度监控等PLC 监控领域。 　　1 引言: 　　高速线材轧线张力控制是线材自动控制中重要的一项技术，是衡量轧线自控系统的一项重要标志。一般采用负荷法实现间接张力控制。张力数据的采集是间接张力控制系统重要环节，采集到的数据能否真实地反映现场的实际情况，是否可靠直接关系到后续控制的精度与稳定性。在一般的PLC 控制系统中，模拟量由于受到现场环境等的影响造成采集上 在工业电子领域，PLC（可编程逻辑控制器）控制系统广泛应用于自动化生产线的各个环节，其中信号滤波是一项关键的技术。本文主要探讨了一套适用于轧线PLC控制的模拟量信号采样与滤波方法，旨在提高信号的稳定性和可靠性，尤其在高速线材轧线张力控制中表现出显著的效果。 高速线材轧线的张力控制是自动化控制的重要部分，直接影响到生产过程的精度和稳定性。张力数据的准确采集至关重要，因为不稳定的信号可能导致控制系统的误差，甚至引发生产事故。传统的PLC控制系统中，模拟量信号常因环境因素而失真，影响数据的真实性。为了解决这一问题，本文提出了一种灵活的滤波策略。 该滤波方法包括以下几个步骤： 1. 采样与存储：PLC系统以可调节的周期和数量对模拟量信号进行采样，采用FIFO（先进先出）算法确保数据的新鲜度。 2. 数据处理：运用冒泡排序算法对采样数据进行排序，随后剔除N个最大值和最小值，以减少异常值的影响。 3. 均值计算：对剩下的数据进行平均处理，得到更加可靠的信号值。 为了适应不同工况，该滤波系统采用模块化设计，封装在一个功能块FC中，用户可以根据需要调整采样频率、采样数量以及去除最值的数量。这样不仅提高了系统的灵活性，也简化了调试过程。在Siemens S7-400 PLC系统中，使用SCL编程语言实现该功能块，并定义了相应的输入输出参数，如模拟量输入信号、功能允许信号、采样触发信号、去除的最值个数、采样数量、采样寄存器等。 调用这个功能块的示例代码展示了如何在实际程序中应用这一滤波策略。通过这样的滤波处理，可以确保从现场采集的信号能更准确地反映实际工况，从而提高PLC控制系统的整体性能。除了张力控制，这套滤波方法还可方便地应用于负荷采集、温度监控等其他PLC监控任务，具有广泛的适用性。 工业电子中的信号滤波在PLC控制系统中的应用对于提升自动化生产线的控制精度和稳定性具有重要意义。通过优化采样和滤波算法，可以有效消除噪声，提高数据质量，从而确保生产过程的高效和安全。