数字PLC 滤波器 1 引言 PLC 是目前在众多领域广泛使用的一种数字控制器。能够对模拟信号进行处理是PLC 的主要功能之一。在进行信号处理之前，PLC 先要采样信号。由于模拟信号很容易受到干扰，因此在采样信号时，必须进行滤波处理。数字滤波的方法有很多种，比较经常使用的有算术平均值滤波、中值滤波等方法。在模拟电路中，经常使用低通滤波器进行滤波，从而去处高频信号对模拟量的影响。本文详细介绍了低通滤波器的数学模型及其滤波的仿真效果，而后介绍了对其进行数字化的过程，并给出了这种数字滤波器的PLC 程序，最后介绍了这种数字滤波器在英德市长湖水电厂水位监测中的应用。应用实践表明，这种数字滤波的效果是相当好的。 2 低通滤波器的数学模型及仿真 在模拟电路中，经常使用低通滤波器对模拟信号进行滤波，其电路如图1 所示[2>。 图 1 低通滤波器的电路示意图 对于图 1 中的物理模型，其微分方程为: 其中，x (t)为输入信号，y (t)为输出信号。对于低通滤波器，式(1)中的K=1。对其进行Laplace 变换后得到传递函数为: 其中，K 为增益，T 为时间常数。当低通滤波器只进行滤波，不进行信号变换时，则 K=1，那么(2)式变为: 令时间常数T=4，采用 MatLab 的 SIMULINK 建模[3>，如图 2 所示: 图 2 低通滤波器仿真结构框图 在图 2 中有二个示波器，其中“示波器 1”用于显示添加了白噪声的阶跃信号，其结果如图 3所示;“示波器”用于显示含有高频成分的阶跃信号经过低通滤波之后的结果，如图 4 所示。对比图 3 和图 4 中可见，低通滤波器的效果良好，对于频率较高的干扰，低通滤波器能够有效抑制其对输出的影响。 图3 添加了白噪声的阶跃信号 图4 阶跃信号经过滤波后的结果 3 低通滤波器的数字化 低通滤波器虽然效果良好，但是在采用PLC 的控制系统中通过添加硬件的方式进行滤波，会使得系统的可靠性降低，因此最好采用软件进行滤波，也就是数字滤波。 重写图1 的微分方程如下: 对式(4)进行离散化，令，其中TS 为采样周期，k为采样次数，则 把式(5)代入式(4)中，可得: 对公式(6)进行整理可得: 其中，y(k-1)为上一次滤波器的输出，x(k)本次采样的值，y(k)为本次滤波器的输出，时间常数T 可以在程序中设定。 4 低通滤波器的PLC 程序设计与应用 采用西门子的S7-300 PLC 编写低通滤波器的程序，需要进行二个工作。首先，必须在HW CONFIG 中组态定时中断的时间间隔，也就是设...
