基于SCL语言的模拟量平均值滤波FB库功能介绍及创建FB库的具体方法

本文介绍了如何使用SCL语言创建模拟量平均值滤波功能块(FB)库,用于处理受到干扰的模拟量信号。FB库提供了平均值滤波和切尾平均滤波两种模式,通过设置采集时间和滤波强度来平衡响应速度和滤波效果。创建FB库的方法包括在博途软件中定义变量和编写SCL算法,然后将其拖入全局库,以便于重复使用和分享。

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基于SCL语言的模拟量平均值滤波FB库功能介绍及创建FB库的具体方法

FB库功能说明:

可对模拟量进行平均值滤波处理,某些从现场采集的模拟量信号在传输过程中易出现干扰,可能导致数据失真,使用该FB库可抑制干扰及抖动;在输入端填入由模拟量转换而来的实际工程物理量,并设置其采集时间、滤波强度等参数,经过程序处理后,输出滤波后的工程物理量,并提供了两种滤波模式可供选择。

FB引脚说明,如下图所示
1
2

创建FB及库文件的具体方法,如下所示:
  1. 打开博途软件,新建一个FB块,并在块接口中添加所需变量,如下图所示,
    3
在TIA Portal中进行模拟量输入的配置与转换,主要涉及硬件组态、数据类型处理以及功能或指令的使用。以下是对模拟量输入配置与转换方法的详细说明。 ### 硬件组态配置 首先需要对PLC模进行正确的硬件组态。在TIA Portal中打开项目后,进入设备视图,选择适当的CPU型号,并添加所需的模拟量输入模(例如AI 4x13bit)。确保模的地址分配正确,以便后续编程时能够准确读取输入值[^1]。 ### 模拟量输入信号的读取 模拟量输入模将外部传感器或变送器提供的电压(如0~10V)或电流(如4~20mA)信号转换为数字信号。在S7-1200/1500系列PLC中,模拟量输入通常以整数形式存储于过程映像区(PIW),例如`PIW0`表示第一个模拟量输入通道的数据。该整数值的范围通常是0~27648,对应于模拟信号的下限和上限[^2]。 ### 数据归一化与工程单位转换 为了便于控制逻辑处理,通常需要将原始的整数值转换为实际物理量(如温度、压力等)。可以使用TIA Portal中的`NORM_X`指令进行归一化处理,将输入值缩放到0.0~1.0之间。随后,通过`SCALE_X`指令将其转换为实际工程单位,例如: ```scl // 将模拟量输入值归一化到0.0~1.0 NORM_X ( IN := PIW0, MIN := 0, MAX := 27648, OUT := RealValue); // 将归一化后的值转换为实际工程单位(如0~100%) SCALE_X ( INPUT := RealValue, MIN := 0.0, MAX := 100.0, OUT := EngineeringUnit); ``` 上述代码中,`RealValue`为归一化后的中间变量,`EngineeringUnit`为最终用于控制逻辑的实际工程值[^2]。 ### 滤波处理 由于模拟量信号可能受到现场干扰,因此通常需要对输入值进行滤波处理。TIA Portal提供了多种滤波算法实现方式,包括简单的滑动平均法、指数加权移动平均(EWMA)等。以下是一个使用滑动平均法的示例: ```scl // 定义一个数组用于保存最近N次的采样值 VAR SampleBuffer: ARRAY[0..9] OF REAL; BufferIndex: INT := 0; Sum: REAL := 0.0; END_VAR // 更新缓冲区并计算平均值 SampleBuffer[BufferIndex] := NewInput; Sum := Sum - SampleBuffer[(BufferIndex + 1) MOD 10] + SampleBuffer[BufferIndex]; BufferIndex := (BufferIndex + 1) MOD 10; FilteredOutput := Sum / 10.0; ``` 此段代码实现了10点滑动平均滤波,有效降低了高频噪声的影响。 ### 功能封装 为了提高代码复用性,建议将模拟量处理逻辑封装为功能FB)。可以在功能中定义静态变量用于保存滤波状态,并提供输入输出参数用于连接主程序。这样不仅提高了代码的可维护性,也增强了程序结构的清晰度。
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