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當(dāng)在 PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)中處理數(shù)字量信號(hào)時(shí)，數(shù)字量信號(hào)可能受到噪聲、干擾或其他不穩(wěn)定因素的影響，因此需要采取適當(dāng)?shù)臑V波方法來(lái)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

濾波是一種消除 PLC 中接收信號(hào)中不需要的尖峰的方法。它的作用是消除波動(dòng)，只在特定時(shí)間將適當(dāng)?shù)男盘?hào)變化傳遞給 PLC。在 PLC 內(nèi)部，首先是濾波電路，然后是 PLC 輸入處理電路，該電路接受最終的濾波輸入并將其應(yīng)用于其邏輯。

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數(shù)字量信號(hào)通常代表著“0”和“1”兩種狀態(tài)，例如開關(guān)、傳感器輸出等。然而，由于環(huán)境因素和信號(hào)采集設(shè)備的限制，數(shù)字量信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、干擾或突發(fā)的變化，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)誤判或不穩(wěn)定運(yùn)行。

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3.1

硬件濾波

硬件濾波通常通過電子元件（如 RC 電路、濾波器芯片等）來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以抑制高頻噪聲或去除干擾。

3.2

軟件濾波

軟件濾波則是在 PLC 程序中通過算法對(duì)數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行處理，過濾由時(shí)間因子定義。假設(shè)您設(shè)置的濾波時(shí)間為 3 秒。篩選器的作用是僅接受高于 3 秒的輸入變化。如果輸入在 3 秒之前發(fā)生變化，則不會(huì)激活該輸入，并且輸入將被忽略。這意味著短頻和高頻干擾脈沖將被忽略。

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4.1

案例背景

某工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用傳感器監(jiān)測(cè)物料厚度，傳感器輸出的數(shù)字量信號(hào)會(huì)受到振動(dòng)、電磁干擾和物料不均勻等影響，導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定。

4.2

解決方案

工程師針對(duì)該問題采用了軟件濾波的方法，在 PLC 程序中增加了時(shí)間濾波方案。如下圖，只有在數(shù)字量輸入信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過 5s 時(shí)，信號(hào)才有效（下圖綠框部分），否則為無(wú)效（下圖紅框部分）。

4.3

PLC 編程

輸入 IX 為未處理輸入，

IEC_Timer_0_Instance為延時(shí)通計(jì)時(shí)器，

輸出 QX 為濾波后輸出，

只有當(dāng) IX 輸入保持高電平超過 5 秒時(shí)，QX 才會(huì)有輸出。只有當(dāng)輸入在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)保持高電平狀態(tài)時(shí)，它才會(huì)將輸入變化傳遞給處理部分。該 PT 時(shí)間因子決定過濾等級(jí)。時(shí)間因子值越高，過濾能力越高，但延遲也更大。

4.4

案例效果

經(jīng)過濾波處理后，傳感器輸出的信號(hào)穩(wěn)定性得到明顯改善，系統(tǒng)對(duì)物料厚度判斷的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性有了顯著提升，大大降低了誤判率的概率。

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在處理 PLC 中的數(shù)字量信號(hào)時(shí)，濾波是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。工程師可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的濾波方法，并結(jié)合硬件和軟件手段來(lái)提高系統(tǒng)的抗干擾能力，確保數(shù)字量信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。

通過本文的介紹和案例分析，相信讀者對(duì)在 PLC 中濾波數(shù)字量信號(hào)有了更深入的理解，并能在實(shí)際工程應(yīng)用中更加靈活地運(yùn)用濾波技術(shù)來(lái)解決相關(guān)問題。

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