基于控制以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

1、 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控綜合課程設(shè)計(jì)基于控制以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院（系、部）： 信息工程學(xué)院 姓 名： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 2017 年 1 月 4 日1目錄引言41.控制器硬件組態(tài)51.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件組成51.2 主控制器介紹61.3 PC機(jī)與PLC的鏈接62.控制器編程元件的地址分配82.1 控制器元件的地址分配82.2 WAGO-I/O-PRO32變量定義103.實(shí)驗(yàn)臺(tái)的接線圖104. 數(shù)字濾波器的選擇及論證114.1 干擾源的分類(lèi)114.2 電源紋波134.3數(shù)字濾波器的選擇及其論證145.過(guò)程數(shù)據(jù)標(biāo)度變換設(shè)計(jì)195.1 標(biāo)度變換過(guò)程196.組態(tài)王工程設(shè)置216.1組態(tài)王與下位

2、機(jī)通訊方法216.2組態(tài)王與模塊的通訊216.2.1設(shè)備工程配置情況216.2.2設(shè)備地址設(shè)置情況226.2.3設(shè)備設(shè)置信息總結(jié)236.3組態(tài)王內(nèi)定義變量236.3.1 未濾波信號(hào)的定義236.3.2 濾波后信號(hào)的定義256.3.3其他變量定義266.4組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)畫(huà)面配置276.4.1組態(tài)王總畫(huà)面配置276.4.2 采樣開(kāi)始按鈕配置286.4.3濾波后數(shù)據(jù)波形286.4.4濾波前數(shù)據(jù)波形296.4.5濾波后數(shù)據(jù)顯示表296.4.6濾波后數(shù)據(jù)顯示306.4.7濾波前數(shù)據(jù)顯示306.4.8數(shù)據(jù)庫(kù)記錄總畫(huà)面316.4.9數(shù)據(jù)庫(kù)記錄連接命令語(yǔ)言配置316.4.10數(shù)據(jù)庫(kù)記錄開(kāi)始命令語(yǔ)言配置326.

3、4.11數(shù)據(jù)庫(kù)記錄斷線命令語(yǔ)言配置326.5 事件命令語(yǔ)言程序336.5.1數(shù)據(jù)整合命令語(yǔ)言程序336.5.2延時(shí)命令語(yǔ)言程序347.數(shù)據(jù)庫(kù)配置348. PLC的梯形圖控制程序及程序設(shè)計(jì)說(shuō)明368.1 數(shù)據(jù)采集程序368.2 濾波采集開(kāi)始程序368.3濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)化程序398.4 快采慢放程序408.5置零程序419.部分運(yùn)行畫(huà)面4110. 程序調(diào)試及調(diào)試說(shuō)明42結(jié)束語(yǔ)43參考文獻(xiàn)44引言數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶(hù)自定義的測(cè)量系統(tǒng)，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已

4、成為日益重要的檢測(cè)技術(shù)。數(shù)據(jù)采集與處理的新技術(shù)、新方法，直接或間接地引發(fā)其革新和變化，實(shí)時(shí)監(jiān)控(遠(yuǎn)程監(jiān)控)與仿真技術(shù)(包括傳感器、數(shù)據(jù)采集、微機(jī)芯片數(shù)據(jù)、可編程控制器PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線處理、流程控制、曲線與畫(huà)顯示、自動(dòng)故障診斷與報(bào)表輸出等)把數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平。在現(xiàn)代工業(yè)中，多路數(shù)據(jù)采集已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)等等場(chǎng)合，因此對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的許多方面，如采樣率、分辨率、存儲(chǔ)深度、數(shù)字信號(hào)處理速度、抗干擾能力等方面提出了越來(lái)越高的要求。由于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件不同，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集與控制功能的要求也不盡相同，通常在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)往往會(huì)受到工頻電磁場(chǎng)及其諧波的干擾，而使得采集來(lái)的信號(hào)

5、不準(zhǔn)確。為了解決采集易受工頻干擾的問(wèn)題，此設(shè)計(jì)在控制器內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集并分析，采用遞推平均濾波的算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，在 WAGO 平臺(tái)上對(duì) PLC 進(jìn)行編程，利用組態(tài)王的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理。數(shù)據(jù)采集完后，建立數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，將濾波前后的數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)庫(kù)表格中，轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)曲線，直觀表現(xiàn)出濾波效果，完成數(shù)據(jù)傳輸與記錄。1.控制器硬件組態(tài)1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件組成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由電源模塊、空氣開(kāi)關(guān)、WAGO可編程邏輯控制器、接線端子、繼電器、指示燈蜂鳴器可變電阻智能電壓表 智能電流表 按鈕 硬件數(shù)量CHNT空氣開(kāi)關(guān)（DZ47）1個(gè)WAGO可編程邏輯控制器（750-842）1個(gè)WAGO電源模塊1個(gè)W

6、AGO接線端子5個(gè)OMRON繼電器（MY2N-J）6個(gè)指示燈6個(gè)蜂鳴器1個(gè)可變電阻旋鈕1個(gè)智能電壓表1個(gè)智能電流表1個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)6個(gè)1.2 主控制器介紹WAGO750-842是用于Ethernet TCP/IP的可編程現(xiàn)場(chǎng)總線控制器；集線器到750-842之間最大傳輸距離100m,波特率10Mbits/s；節(jié)點(diǎn)中允許有數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào),每個(gè)節(jié)點(diǎn)中最多64個(gè)輸入/輸出模塊,輸入/輸出過(guò)程映象為512字節(jié)，輸入/輸出變量為512字節(jié)；程序內(nèi)存為128K字節(jié)，數(shù)據(jù)內(nèi)存為64K字節(jié)，固態(tài)內(nèi)存為8K字節(jié)。WAGO750-842的參數(shù)如下表所示。表1 WAGO750-842系統(tǒng)數(shù)據(jù)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)受以太網(wǎng)集

7、線器限制傳輸介質(zhì)S-UTP 100雙絞線總線連接適配器RJ45現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)最大距離在集線器與842最大距離100m(最大距離受以太網(wǎng)規(guī)格影響)波特率10Mbits/s協(xié)議Modbus/TCP, HTTP, Bootp編程WAGO-I/O-PRO32IEC61131-3IL, LD, FBD, ST, FC1.3 PC機(jī)與PLC的鏈接通過(guò)PC機(jī)上的WAGO BootIP Server配置鏈接地址，該課設(shè)中我們將地址分配為6 。軟件運(yùn)行結(jié)果與配置文件如下。2.控制器編程元件的地址分配2.1 控制器元件的地址分配在 PFC 中規(guī)定使用絕對(duì)地址來(lái)表示過(guò)程映像區(qū)地址。絕對(duì)地址由符合

8、 IEC61131-3 PROGRAM 標(biāo)準(zhǔn)的字符串來(lái)表示類(lèi)型。絕對(duì)地址標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示。I/O 模塊過(guò)程映像區(qū)地址排列在 word 0255,變量過(guò)程映像區(qū)地址排列在 word 256511。例如:%IX0.0 表示 I/O 模塊輸入過(guò)程映像區(qū)第一個(gè)字第一位。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換存儲(chǔ)區(qū)地址類(lèi)型地址可變電阻旋鈕%IW0中間變量%QW256中間變量%QW257中間變量%QW300中間變量%QW301中間變量%QW302中間變量%QW303中間變量%QW304中間變量%QW305中間變量%QW306中間變量%QW307中間變量%QW308中間變量%QW309中間變量%QW310中間變量%QX400.0

9、中間變量%MW0中間變量%MX100.0中間變量%MX200.0中間變量%MX400中間變量%MX500中間變量%MX100.0I/O地址分配2.2 WAGO-I/O-PRO32變量定義WAGO變量定義3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)的接線圖4. 數(shù)字濾波器的選擇及論證4.1 干擾源的分類(lèi) 干擾一般以脈沖形式進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。對(duì)干擾來(lái)源的清晰了解，才能方便我們采取合理的抗干擾措施，以提高數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)工作環(huán)境的干擾源很多，各有特點(diǎn)。下面從不同的角度對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)： 從干擾的來(lái)源劃分，可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指系統(tǒng)的內(nèi)部電子電路的各種干擾，如元器件的老化引起的參數(shù)變化

10、，以及電阻的熱噪聲，晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件內(nèi)部分配噪聲和閃爍噪聲，放大電路正反饋引起的自激振蕩等。外部干擾是指外界竄入系統(tǒng)內(nèi)的各種干擾。如電動(dòng)機(jī)電刷引起的電火花，其它設(shè)備的脈沖開(kāi)關(guān)接觸所產(chǎn)生的電磁信號(hào)，自然界的雷電、宇宙輻射的電磁波等。按干擾的出現(xiàn)規(guī)律劃分，可分為固定干擾、半固定干擾和隨機(jī)干擾。固定干擾是指系統(tǒng)附近固定的電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出的干擾。如鄰近的“強(qiáng)電”設(shè)備的啟停所引入的一個(gè)固定時(shí)刻的干擾。半固定干擾是指指某些偶然使用的電氣設(shè)備引起的干擾，有可預(yù)測(cè)性。隨機(jī)干擾指偶發(fā)性干擾，如閃電、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的動(dòng)作等干擾，難以預(yù)測(cè)發(fā)生時(shí)刻。從干擾產(chǎn)生和傳播的方式分類(lèi)，可分為靜電干擾、磁場(chǎng)耦合干擾、

11、電磁輻射干擾、電導(dǎo)通路耦合干擾、漏電耦合干擾。靜電干擾指電場(chǎng)通過(guò)電容耦合的干擾，是由于元器件及導(dǎo)線之間的寄生電容所產(chǎn)生的。此外，也包括化纖、纖維之間的摩擦而使人體帶電，從而由人體對(duì)電子設(shè)備所產(chǎn)生的干擾。磁場(chǎng)耦合干擾是一種感應(yīng)干擾，是由于動(dòng)力線、變壓器、電動(dòng)機(jī)、繼電器、電風(fēng)扇等產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)穿過(guò)傳輸線或閉合導(dǎo)線形成的回路，而在傳輸線上或閉合導(dǎo)線上感應(yīng)出的交流干擾電壓。電磁輻射干擾是由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置及電火花產(chǎn)生的高頻電磁波向周?chē)臻g輻射產(chǎn)生的干擾。電導(dǎo)通路耦合干擾是指電導(dǎo)通路由于接地電位的不同而在各單元回路之間的公共阻抗上產(chǎn)生的干擾。因?yàn)槭嵌嘟拥攸c(diǎn)，會(huì)在接地環(huán)路上形成環(huán)行電流，這種環(huán)

12、行電流通過(guò)接地環(huán)路阻抗把瞬態(tài)噪聲干擾耦合到下一級(jí)電路。漏電耦合干擾 是由于儀器內(nèi)部的電路絕緣不良，而出現(xiàn)的漏電流引起的電阻耦合產(chǎn)生的干擾；也可能是由高輸入阻抗器件組成的系統(tǒng)，因其阻抗與電路板絕緣電阻可以相比擬，通過(guò)電路板產(chǎn)生漏電流而形成的干擾。從干擾輸入信號(hào)的關(guān)系劃分可分為串模（差模）干擾和共模干擾。串模干擾是指干擾信號(hào)與被測(cè)信號(hào)串聯(lián)在一起，它成為被測(cè)信號(hào)的一部分，被送到放大器進(jìn)行放大，影響很大。產(chǎn)生的原因：外部高壓供電線交變電磁場(chǎng)通過(guò)寄生電容耦合進(jìn)傳感器一端；電源交變電磁場(chǎng)對(duì)傳感器一端的漏電流耦合。共模干擾指在信號(hào)地和儀器地（大地）之間的干擾。產(chǎn)生的原因：（1）在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)附近有大功率的電

13、器設(shè)備，電磁場(chǎng)以電感或電容形式耦合到傳感器和傳輸導(dǎo)線中；（2）電源絕緣不良而引起的漏電或三相動(dòng)力電網(wǎng)負(fù)載不平衡致使零線有較大的電流時(shí)，存在著較大的地電流和地電位差。如果系統(tǒng)有兩個(gè)以上的接地點(diǎn)，則地電位差就會(huì)造成共模干擾；（3）電氣設(shè)備的絕緣性能不良時(shí)，動(dòng)力電源會(huì)通過(guò)漏電阻耦合到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)回路，形成干擾；（4）在交流供電的儀器中，交流電會(huì)通過(guò)原、副邊繞組間的寄生電容、整流濾波電路、信號(hào)電路與地之間的寄生電容到地構(gòu)成回路，形成干擾。軟件方面的干擾源主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）不正確的算法產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果，最主要的原因是由于計(jì)算機(jī)處理器中的程序指數(shù)運(yùn)算是近似計(jì)算，產(chǎn)生的結(jié)果有時(shí)有較大的誤差，

14、容易產(chǎn)生誤動(dòng)作；（2）由于計(jì)算機(jī)的精度不高，而加減法運(yùn)算時(shí)要對(duì)階，大數(shù)“吃掉”了小數(shù)，產(chǎn)生了誤差積累，導(dǎo)致下溢的出現(xiàn)，也是噪聲的來(lái)源之一；（3）由于計(jì)算機(jī)處理器是高速數(shù)字器件，所長(zhǎng)它的運(yùn)算器、控制器及控制寄存器易受電磁干擾。以上硬件受到干擾引起的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的諸如：程序計(jì)數(shù)器PC值變化、數(shù)據(jù)采集誤差增大、控制狀態(tài)失靈、RAM數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化以及系統(tǒng)出現(xiàn)“死鎖”等現(xiàn)象。4.2 電源紋波紋波是由于直流穩(wěn)定電源的電壓波動(dòng)而造成的一種現(xiàn)象，因?yàn)橹绷鞣€(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱(chēng)之為紋波。紋波的成分

15、較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率高于工頻的類(lèi)似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。它是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)，指在額定輸出電壓、電流的情況下，輸出電壓中的交流電壓的峰值。狹義上的紋波電壓，是指輸出直流電壓中含有的工頻交流成分。我們通常在產(chǎn)品中用的電源輸出的直流電壓是一個(gè)固定值，由交流電壓經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到。由于濾波不干凈，直流電壓中含有交流成分，這就產(chǎn)生了紋波。紋波是一種復(fù)雜的雜波信號(hào)，它是圍繞輸出直流電壓上下來(lái)回波動(dòng)的周期性信號(hào)，但周期和振幅不是定值，隨時(shí)間而變，不同電源的紋波波形不一樣。除了在電路中產(chǎn)生諧波以外，它主要有以下主要危害：（1）使電網(wǎng)中發(fā)生

16、諧振而造成過(guò)電流或過(guò)電壓而引發(fā)事故；（2）增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率；（3）使電氣設(shè)備（如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器等）運(yùn)行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命；（4）使繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；虿荒苷?dòng)作或操作；（5）使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表不能正確指示或計(jì)量；（6）干擾通信系統(tǒng)，降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。紋波的害處：（1）容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生較多的危害；（2）降低了電源的效率；（3）較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電器；（4）會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常

17、工作；（5）會(huì)帶來(lái)噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。由于我國(guó)供電頻率是50Hz，所以它的紋波主要來(lái)自工頻50Hz變壓器，紋波電壓的頻率常常是50nHz，n取自然數(shù)，大小取決于整流電路的類(lèi)型。對(duì)于半波整流，是1；對(duì)于全波整流，是2；對(duì)于三相全波整流，是6，即300Hz。所以這種電源的輸出端紋波主要是50HZ或它的整數(shù)倍，幅值小，較易濾除，通常紋波可做到幾mV。4.3數(shù)字濾波器的選擇及其論證經(jīng)分析，在本次設(shè)計(jì)中的干擾來(lái)源主要是工頻干擾，干擾信號(hào)的頻率為50Hz，周期為20ms，特點(diǎn)是具有周期性。因此必須選擇數(shù)字濾波器濾除干擾，才能得到精確的采集結(jié)果。數(shù)字濾波器是按照程序計(jì)算信號(hào)，達(dá)到濾波

18、的目的。通過(guò)對(duì)數(shù)字濾波器的存儲(chǔ)器編寫(xiě)程序，就可以實(shí)現(xiàn)各種濾波功能。名稱(chēng)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)限幅濾波法根據(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 能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾 無(wú)法抑制那種周期性的干擾，平滑度差 中位值濾波法連續(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 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 對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜 算術(shù)平均濾波法 連續(xù)取N

19、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值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4 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) 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 遞推平均濾波法 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=412；溫度，N=1

20、4 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) 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 中位值平均濾波法相當(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?。?14 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 測(cè)量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣，比較浪費(fèi)RAM 限幅平均濾波法相當(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)

21、列進(jìn)行遞推平均濾波處理 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 比較浪費(fèi)RAM 一階滯后濾波法取a=01，本次濾波結(jié)果=（1-a）*本次采樣值 a*上次濾波結(jié)果 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 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) 加權(quán)遞推平均濾波法 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)刻的資料，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 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) 對(duì)于純滯后時(shí)

22、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 消抖濾波法 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 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(kāi)/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng) 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) 限幅消抖濾波法相當(dāng)于“限幅濾波法” “消抖濾波法”，先

23、限幅后消抖 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) 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜 IIR 數(shù)字濾波器確定信號(hào)帶寬， 濾之 Y(n) = a1*Y(n-1) a2*Y(n-2) . ak*Y(n-k) b0*X(n) b1*X(n-1) b2*X(n-2) . bk*X(n-k) 高通，低通，帶通，帶阻任意 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單(用matlab） 運(yùn)算量大綜上對(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)的遞推平均濾波法更適合。5.過(guò)程數(shù)據(jù)標(biāo)度變換設(shè)計(jì)檢測(cè)到的物理量量經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后得到一個(gè)數(shù)字量，該數(shù)字量?jī)H表示一個(gè)代表檢測(cè)物理量大小的數(shù)值，并不一定等

24、于原有量綱的參數(shù)值，故需將其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后輸出才能進(jìn)行運(yùn)算、顯示、或者打印輸出，這種轉(zhuǎn)化稱(chēng)為標(biāo)度變換。 5.1 標(biāo)度變換過(guò)程經(jīng)查閱wago資料（M012900E.PDF）（The digitized measured value is stored in a data word (16 bit) as an input byte 0 (high) and as an input byte 1 (low). The value with a 12 bit resolution is illustrated on bit B3 . B14. The three low value bits

25、 (B0 . B2) are only used in the event of an error.） PLC儲(chǔ)存單位為字，即16位（B0B15），其中狀態(tài)信息位為Bit B0 . B2，數(shù)字輸入位為Bit B3 . B15.所以需要將數(shù)據(jù)的B0B2位置零，再將數(shù)據(jù)右移3位。 標(biāo)度變換公式為：其中 A0:儀表下限； Am:儀表上限； Ax:實(shí)際測(cè)量值； N0：儀表下限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量； Nm：儀表上限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量； Nx：測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量；在該試驗(yàn)臺(tái)中A0:4 mA Am:20 mA N0: 0 Nm: 4095(1111 1111 1111)所以立即推： AX=20-4NX-04095-

26、0+4AX=16NX4095+46.組態(tài)王工程設(shè)置目前組態(tài)王常用的版本為“組態(tài)王6.53”軟件包，它由以下三部分組成：(1) 工程瀏覽器TouchExplorer是應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境。(2) 工程管理器ProjectManager是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。(3) 畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)TouchView是“組態(tài)王6.53”軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫(huà)面只有在TouchView中才能運(yùn)行。6.1組態(tài)王與下位機(jī)通訊方法“組態(tài)王”把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王和外部設(shè)備的通訊接口，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中只需根據(jù)工程瀏覽器提供

27、的“設(shè)備配置向?qū)А币徊讲酵瓿蛇B接過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和相應(yīng)外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)的連接。在運(yùn)行期間，組態(tài)王就可通過(guò)驅(qū)動(dòng)接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。6.2組態(tài)王與模塊的通訊6.2.1設(shè)備工程配置情況在窗口的樹(shù)型結(jié)構(gòu)中通過(guò)雙擊選擇“PLC莫迪康ModbusTCPTCP”，如下圖所示：6.2.2設(shè)備地址設(shè)置情況此設(shè)備地址指WT406-232的地址。MODBUS通訊是主從式通訊，通訊雙方必須約定主機(jī)、從機(jī)，從機(jī)可以有多個(gè)，用1-255地址來(lái)區(qū)分。在此，組態(tài)王軟件為主機(jī)方，WT406-232接口模塊為從機(jī)，WT406-232接口地址可以設(shè)置。輸入設(shè)備地址為：6:502

28、 1。如下圖所示：6.2.3設(shè)備設(shè)置信息總結(jié)6.3組態(tài)王內(nèi)定義變量6.3.1 未濾波信號(hào)的定義定義濾波前采集到的數(shù)據(jù)為變量A1A5,其具體相關(guān)參數(shù)如下：變量名:A1A5變量類(lèi)型:I/O實(shí)數(shù)連接設(shè)備:新I/O設(shè)備寄存器：輸入33013306數(shù)據(jù)類(lèi)型：SHORT讀寫(xiě)屬性：只讀采集頻率：500ms其它參數(shù)使用默認(rèn)值，如下圖所示：定義濾波前采集到的匯總數(shù)據(jù)為變量A,其具體相關(guān)參數(shù)如下：變量名:A變量類(lèi)型:內(nèi)存實(shí)數(shù)連接設(shè)備:新I/O設(shè)備其它參數(shù)使用默認(rèn)值，如下圖所示：6.3.2 濾波后信號(hào)的定義定義濾波前采集到的數(shù)據(jù)為變量“B1B5”,其具體相關(guān)參數(shù)如下：變量名:B1B5變量類(lèi)型:I/O實(shí)數(shù)連接設(shè)備:新

29、I/O設(shè)備寄存器：輸入33073311數(shù)據(jù)類(lèi)型：SHORT讀寫(xiě)屬性：只讀采集頻率：500ms其它參數(shù)使用默認(rèn)值，如下圖所示：定義濾波后采集到的匯總數(shù)據(jù)為變量B,其具體相關(guān)參數(shù)如下：變量名:B變量類(lèi)型:內(nèi)存實(shí)數(shù)連接設(shè)備:新I/O設(shè)備其它參數(shù)使用默認(rèn)值，如下圖所示：6.3.3其他變量定義定義一個(gè)KAISHI變量，變量類(lèi)型為內(nèi)存離散型，來(lái)控制采集開(kāi)始。定義MD、MD2兩個(gè)內(nèi)存實(shí)型變量，來(lái)作為數(shù)據(jù)整合延時(shí)程序的中間變量6.4組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)畫(huà)面配置6.4.1組態(tài)王總畫(huà)面配置6.4.2 采樣開(kāi)始按鈕配置、6.4.3濾波后數(shù)據(jù)波形6.4.4濾波前數(shù)據(jù)波形6.4.5濾波后數(shù)據(jù)顯示表6.4.6濾波后數(shù)據(jù)顯示6.

30、4.7濾波前數(shù)據(jù)顯示6.4.8數(shù)據(jù)庫(kù)記錄總畫(huà)面6.4.9數(shù)據(jù)庫(kù)記錄連接命令語(yǔ)言配置6.4.10數(shù)據(jù)庫(kù)記錄開(kāi)始命令語(yǔ)言配置6.4.11數(shù)據(jù)庫(kù)記錄斷線命令語(yǔ)言配置6.5 事件命令語(yǔ)言程序6.5.1數(shù)據(jù)整合命令語(yǔ)言程序由內(nèi)存實(shí)數(shù)變量A，整合A1-A4中數(shù)據(jù)。由于500ms數(shù)據(jù)更新一次，故刷新時(shí)間定為500ms本站點(diǎn)A=本站點(diǎn)A1;if (本站點(diǎn)MD=1)本站點(diǎn)A=本站點(diǎn)A2;if (本站點(diǎn)MD=1) 本站點(diǎn)A=本站點(diǎn)A3;if (本站點(diǎn)MD=1) 本站點(diǎn)A=本站點(diǎn)A4;if (本站點(diǎn)MD=1) 本站點(diǎn)A=本站點(diǎn)A5;6.5.2延時(shí)命令語(yǔ)言程序?yàn)榱烁玫倪M(jìn)行數(shù)據(jù)整合不發(fā)生混亂，編寫(xiě)一個(gè)延時(shí)程序，加強(qiáng)對(duì)

31、數(shù)據(jù)整合命令語(yǔ)句的控制。int (本站點(diǎn)MD);本站點(diǎn)MD=本站點(diǎn)MD+1;if (本站點(diǎn)MD=1)本站點(diǎn)MD2=1;7.數(shù)據(jù)庫(kù)配置在控制面板管理工具中添加新的ODBC數(shù)據(jù)源,選擇建成的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行添加。在組態(tài)王內(nèi)定義記錄體“數(shù)據(jù)“添加時(shí)間與電壓值字段8. PLC的梯形圖控制程序及程序設(shè)計(jì)說(shuō)明8.1 數(shù)據(jù)采集程序?qū)?IW0旋鈕的電壓值賦到PLC中，并進(jìn)行右移三位的處理8.2 濾波采集開(kāi)始程序按下%IX2.0采集開(kāi)始，每1ms采一個(gè)值輸入A數(shù)組中，考慮平滑過(guò)渡在計(jì)數(shù)器L到底20后重新賦值19。8.3濾波、標(biāo)度轉(zhuǎn)化程序?qū)中保存的21個(gè)值求算數(shù)平均值作為遞推平均濾波后的信號(hào)，再按照之前確定的標(biāo)度轉(zhuǎn)化公式進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)化。8.4 快采慢放程序?qū)⑶蟮玫男盘?hào)存儲(chǔ)在兩個(gè)數(shù)組中，再以500ms為周期每次每個(gè)數(shù)組輸出5個(gè)數(shù)到5個(gè)不同的地址，一共輸出200輪。將兩個(gè)數(shù)組在1s內(nèi)采到1000個(gè)數(shù)據(jù)用100s輸出。8.5置零程序傳輸完成后將M、N置零。9.部分運(yùn)行畫(huà)面10. 程序調(diào)試及調(diào)試說(shuō)明在程