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控制系統(tǒng)

信號濾波在PLC控制系統(tǒng)的應用

星之球激光 來源:華強電子網2012-05-21 我要評論(0 )   

1 引言: 高速線材軋線張力控制是線材自動控制中重要的一項技術,是衡量軋線自控系統(tǒng)的一項重要標志。一般采用負荷法實現(xiàn)間接張力控制。張力數(shù)據(jù)的采集是間接張力控制系...

1 引言:

  高速線材軋線張力控制是線材自動控制中重要的一項技術,是衡量軋線自控系統(tǒng)的一項重要標志。一般采用負荷法實現(xiàn)間接張力控制。張力數(shù)據(jù)的采集是間接張力控制系統(tǒng)重要環(huán)節(jié),采集到的數(shù)據(jù)能否真實地反映現(xiàn)場的實際情況,是否可靠直接關系到后續(xù)控制的精度與穩(wěn)定性。在一般的PLC 控制系統(tǒng)中,模擬量由于受到現(xiàn)場環(huán)境等的影響造成采集上來的信號不能充分反映現(xiàn)場的真實情況,信號進入系統(tǒng)運算后容易造成運算超差,更有可能引起系統(tǒng)控制錯誤導致各種事故。由此可見模擬量控制的成功與否在很大程度上決定可控制系統(tǒng)的好壞。一般濾波控制只是簡單的把幾個采樣值進行平均處理,有時造成的偏差較大,而且調試起來很不靈活,本文針對軋鋼現(xiàn)場的實際情況,介紹一套用于軋線PLC 控制的模擬量信號采樣、濾波的方法。實現(xiàn)了自由靈活的信號處理。

  2 軋線PLC 控制系統(tǒng)的組成:

  在我們設計調試的線材生產線中,一般采用Siemens S7-400 PLC 作為主控制器,粗、中軋機,預精軋機,吐絲機,夾送棍傳動采用SiemeNS 直流調速裝置 6RA70,精軋機采用交流變頻裝置。主軋線設兩個HMI,HMI 與PLC 通過以太網通訊,PLC 與各傳動采用Profibus-DP網通訊,總體功能圖如下:


 

  

 ?。?)軋線張力控制的實現(xiàn)方法:

  棒線材軋線張力控制一般采用間接張力控制方法,即利用軋機負荷反饋計算軋機的張力。本文控制方法為利用PLC 與傳動裝置之間的Profibus-DP。

 ?。?)PLC 內部的信號濾波算法

  信號濾波在功能上分為輸入信號的采樣、儲存,數(shù)據(jù)分析處理、濾波,信號輸出等環(huán)節(jié):

  1) 采樣、存儲環(huán)節(jié):PLC 系統(tǒng)接受模擬量信號后,首先進行可控周期、可控數(shù)量的采樣,采樣采取FIFO 算法,保證數(shù)據(jù)的實時性。保證在任何時間段內采集存儲的的數(shù)據(jù)都是最新、最近的。

  2) 數(shù)據(jù)處理排序環(huán)節(jié):利用冒泡算法對采集的數(shù)據(jù)排序。

  3) 數(shù)據(jù)處理均值環(huán)節(jié):去除 N 個最大值、最小值。對剩余的數(shù)據(jù)進行均值處理??刂瓶驁D如下:


 

  

  3 濾波系統(tǒng)功能詳細介紹:

  考慮到數(shù)據(jù)采樣的連續(xù)性以及在特定的時間段內要保留一定數(shù)量的連續(xù)的采樣數(shù)據(jù),在系統(tǒng)中定義一個FIFO 數(shù)據(jù)鏈表,采樣數(shù)據(jù)按照時間順序依次進入鏈表,當鏈表數(shù)據(jù)個數(shù)N(可調)一定時,那么著N 個采樣值就是一段時間內的連續(xù)采樣值。在采樣過程中從頻率根據(jù)具體情況進行調整。

  采樣數(shù)據(jù)的最大值和最小值在采樣過程中有可能受到干擾,或者采集的數(shù)據(jù)與其它值有較大偏離,其采樣可靠度不如其他中間數(shù)據(jù)可靠,在運算中將規(guī)定數(shù)量(可調)的最值除去。采用冒泡算法對數(shù)據(jù)排序,然后分別除去兩端的一定個數(shù)(可調)的最大值和最小值。最后剩余的數(shù)據(jù)均值處理。

  4 方案模塊化:

  本次應用的特點就是將上述功能模塊化集中在一個功能塊FC 中,任何時候只要調用此功能塊,就可實現(xiàn)采樣濾波功能,通過調整功能塊參數(shù)(爪子),可以實現(xiàn)可變頻率采樣,

  可變數(shù)量采樣等數(shù)據(jù)濾波功能。本功能基于Siemens S7-400PLC 系統(tǒng)設計,采用SCL 編程語言,功能塊參數(shù)描述如下:

  Input:

  I_main:模擬量輸入信號

  S_EN:功能允許信號

  S_TRG:采樣允許信號

  F_SEL:需要去除的最值個數(shù)

  S_NO:采樣個數(shù)

  S_ARR:采樣寄存器

  Output:

  O_main:濾波后信號輸出。

  S_ok:采樣濾波計算正常。

  調用此功能塊的程序如下:FC10 為采樣功能塊

  CALL FC 10 (

  I_main := MD 300,

  S_EN:= L 20.0,

  S_TRG:= L 20.1,

  F_SEL:= MW 502,

  S_NO:= MW 504,

  O_main:= MD 404,

  S_ok:= M 506.0,

  S_ARR:= DB10.ARR);

  5 應用體會

  采用此濾波功能后,對速度相應要求相對較慢的張力數(shù)據(jù)采集有較好的濾波效果。本功能可以方便地修改采樣周期,采樣個數(shù),特殊值去除個數(shù)等,尤其便于根據(jù)具體情況進行現(xiàn)場調試,提高現(xiàn)場工作效率。

 

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