西门子模块6ES7526-1BH00-0AB0安装调试

工业自动化系统中的大型系统或是小型设备，均含有各种噪声和干扰。干扰既有来自信号源本体或传感器，也有来自外界干扰。为了进行准确测量和控制，必须消除被测信号中的噪声和干扰。特别是随着自动化程度的**，许多控制功能通过自动闭环调节来完成，设备控制的效果取决于外部模拟量采集、控制算法、执行输出等等环节，而在现场工业环境中，电磁干扰、电源干扰、甚至于传感器本身都会影响外部信号，导致得到的数据失真、波动，如果在数据采集环节即出现问题，那整个系统将无法正常工作。本文分析解决的是如何利用软件数字滤波的方式处理外部信号的正确采集，从而才能得到真实的数据，实现自动控制，否则设备的自动化控制将无从谈起。
2 软件滤波功能简介
2.1 软件滤波
　　软件滤波即是通过软件算法将数据进行适当处理，从而屏蔽掉噪声和干扰杂波信号，获得可用的真实数据的一种方法，也可以说是通过程序处理的方式完成数据采集信号的处理。
　　对于采集信号的处理，除了软件滤波之外，也可以采用硬件电路实现滤波处理，比如常见的RC滤波、LC滤波等等，图1为采用电容滤波电路的信号曲线。

　　硬件滤波的优点在于我们在程序中不再需要进行复杂的程序处理，而且数据变化响应性高；而软件滤波的优势在于不需要硬件的投入，简化了电路设计，对于不同的信号干扰可以很方便的调整软件参数达到滤波效果，虽然有些方法在信号处理上会有一定的滞后，但只要合理使用各种不同的滤波方式则完全避免因此而带来的影响。
2.2 数字软件滤波优点
(1) 数字滤波用软件实现，不需要增加硬设备，因而可靠性高、稳定性好，不存在阻抗匹配问题。
(2) 模拟滤波通常是各通道专用，而数字滤波则可多通道共享，从而降低了成本。
(3) 数字滤波可以对频率很低(如0.01 Hz)的信号进行滤波，而模拟滤波由于受电容容量的限制，频率不可能太低。
(4) 数字滤波可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。
3 实现软件滤波的方法
　　软件滤波有很多种方法，主要是针对不同干扰信号采取不同的方法将其消除，这里列举了一些方法并针对性说明有缺点，使大家可以正确选择采用的滤波方法。
3.1限幅滤波法
（1）方法。根据经验判断，确定两次采样允许的大偏差值（设为A），每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差

图2 硬件滤波


4.2 混合型主机
　　台达也提供集成模拟量的主机类型，主要有DVP20EX（8DI/6DO/4AI/2AO）和DVP10SX(4DI/2DO/2AI/2AO)，以及在EH主机上可以扩展F2AD卡作为模拟量采集，在PLC中有平均次数设置的内部特殊寄存器D1062，可以设置1～4作软件滤波，同样的采用的也是递推平均滤波法。
　　可以看出，台达PLC作为工业控制产品，在模拟量采集的处理上作了比较完善的软、硬件处理满足大多数应用场合，当然并不是说他能满足所有的信号处理，特别是混合型主机的平均次数比较少，因此可能在某些场合不能满足要求，在此基础上我们可以根据现场信号的不同特性在程序中作滤波处理。
4.3 基于台达PLC的一阶滞后滤波程序设计
　　下面是以燃煤热水锅炉系统的炉膛微负压为设计背景，用台达PLC编制的一个一阶滞后滤波程序案例，以此简单介绍滤波程序的编写方法。
　　案例采用氧化硅压力传感器测量，由于炉膛负压是一个较小的压力量，大概在正负几百帕之间，很容易受到外界影响（如鼓风机、引风机等），因此这是一个波动较大的采集量，如果直接使用采集值，波动将很大（可能是正负几十帕的波动），根本没有办法调节控制到正负20Pa，因此必须对采集值作处理，减小其周期性波动才能完成控制。
　　一阶滞后滤波算法公式：
　　滤波后输出值=（1-A）* 本次采样值 + A*上次滤波结果
　　其中A为滤波系数，范围是0～1
程序中各寄存器定义：
D0: 滤波系数A
D2: 1- A
D4: “（1-A）* 本次采样值”的运算结果
D6：“A*上次滤波结果”的存储寄存器
D50：上次滤波暂存值
D110: 采集值通过FLT指令转换为浮点数
D150：滤波后结果

　　程序中主要是将直接采集值经过上述公式的浮点数运算得到滤波后结果，从算法中可以看出，当滤波系数为0时，就是当前的采集值，而滤波系数越大，滤波作用越强。程序运行后可以看到，当采集值D110有变化时，滤波值是逐渐逼向当前采集值，因此对于突波信号具有抑制作用，使采集值比较稳定，减小波动。

概述
　　楼宇自动化系统 (BAS) 的设计正在迅速地从专有体系结构向 PC-based 开放系统设计转变。新型的 BAS 可以使通信、办公室职能和大厦控制实现自动化，复杂的计算机系统管理整个智能大厦。依靠我们 15 年的 PC-based 自动化经验，研华已经开发了一系列 PC-based 分布式数据采集和控制模块，其型号为 ADAM-5000/485。ADAM-5000/485 系列内嵌可编程 I/O 阵列和报警输出，使用户可以灵活地设计系统。还提供一系列的通信媒介的支持，比如双绞线、无线调制解调器和光缆。通过 RS-485 进行联网，可以容易地把 ADAM-5000/485 模块与电脑和基于 bbbbbbs 的软件集成在一起，从而建立一个复杂的、易于扩充的楼宇自动化系统。
　　

　　

　　
　　·系统要求
　　博物馆的楼宇自动化系统初是在 10 年前安装建设的。这个老的 BAS 基于专有体系结构，系统处于超负荷运行状态。博物馆的管理人员不能为他们的业务增加新的功能。另外，扩充该系统存在许多问题。由于 BAS 是按照专有体系结构开发的，扩充服务要求特殊的技术，而这种技术又不易获得。除此以外，他们的楼宇自动化系统所需的备用元件价格昂贵并且不容易找到，这拖延了对项目的改进升级。更重要的是，专有体系结构使得 BAS 与其它设备的连接变得十分困难，产生大量的兼容性问题。为了减少建造和维护楼宇自动化系统的成本，博物馆开始逐渐用研华的 PC-based 控制系统替换他们现有的专有 BAS。由于 ADAM-5000/485 模块的分布式数据采集和控制功能极其灵活的系统设计，博物馆选择它们作为其项目的佳解决方案。
　　
　　·系统体系结构
　　博物馆决定使用 ADAM-5000/485 分布式数据采集和控制模块建造两个单独的系统。一个是多功能火灾报警系统，另一个是 key 管理系统。多功能火灾报警系统由 ADAM-5017 8 通道模拟量输入模块、ADAM-5051 16 通道数字量输入模块和 ADAM-5056 16 通道数字量输出模块组成。该系统有 120 个输入输出点。系统能够完成烟雾微粒分析和监测、报警输出和显示以及报警数据存储这些功能。key 管理系统由 ADAM-5051 和 ADAM-5056 DI/DO 模块组成。该系统由 700 个输入输出点。key 管理系统的功能包括 key 自动检测、key 事务数据存储和用户操作。每个系统与结合 3.1 人机界面软件显示监测数据，每个系统的数据通过局域网发送到一个 FIX SCADA 服务器、一个 FIX 报**务器和一个 Microsoft SQL server。

1　自动控制系统概况

　　目前，自动控制系统主要分为集中型(中央)控制系统CCS(Center Control System)和集散型(分布)控制系统DCS(Distributed Control System)。集中型控制系统主要优点为:1)信息资源集中使用，易于管理，规范统一，避免了资源的重复建设。2)人员集中使用，有利于发挥他们的作用，便于组织人员培训和**工作效率。3)信息资源利用率高，投入费用少，维护简单，一般多采用线型网络结构。4)系统安全措施实施方便。其不足之处是:1)随着系统规模的扩大和功能的**，集中式系统的复杂性迅速增长，给管理、维护带来困难。2)对系统升级和技术发展的适用性差，应变能力弱。3)不利于发挥维护者在系统开发、维护、管理方面的能动性。4)系统比较脆弱，主机出现故障时可能使整个系统停止工作。
　　

集散型控制系统的主要优点为:1)可以根据应用需要和存取方式来配置信息资源。2)有利于发挥维护者在系统开发、维护和信息资源管理方面的积极性和主动性，**了系统对维护者需求变更的适用性和对环境的应变能力。3)系统扩展方便，系统建设可以采取逐步扩展网络结点的渐进方式，以合理使用系统开发资源。4)容错技术较好，网络上一个结点出现故障一般不会导致全系统瘫痪。其不足之处是:1)由于信息资源分散，系统开发、维护和管理的标准、规范不易统一。2)配置在不同地点的信息资源一般分属控制系统的各子系统，不同子系统之间在数据传输上不方便。3)安全保密措施弱。
　　

目前网络选型一般根据如下原则:工业以太网EtherNet是为工业生产与管理应用而专门设计的，是一种遵循IEEE802.3的开放式、高性能的区域和单元级网络，其网速可高达100Mbps；它将自动化系统相互连接，而且还将自动化系统连接到服务器和工作站上。以太网具有速度快、可靠性好、可扩展性、覆盖范围广等特点。目前的以太网主要有3种类型:
　　

1)同轴网络:早的网络架构，通常为总线拓扑结构，网络速度为10Mbps。
　　

2)双绞线网络TPN(Twinhy Perbola Net):中期发展的网络架构，主要是线型、星型拓扑结构，网络速度为10Mbps。
　　

3)光纤网络FON(Fibre Optics Net):可以是线型、环型、星型拓扑结构，它以光缆为传输介质，通过光缆连接模块OLM(Optics bbbb Module)可以将网络配置范围控制在4.5km范围内，如果使用光交换模块OSM(Optics Sediment Module)则控制范围可达到150km。

2　我公司一线控制系统改造及优化设计

　　我公司一线4000t/d自动化生产控制系统原为日本东芝Tosline2000集中性控制系统，自1985年1月正式投产至2000年已运行15年，暴露出以下问题:厂商不再生产备件、单指令编程对维护工程师造成局限性；自控系统经常死机；系统程序时有丢失；系统内增加设备非常困难及系统传输速度较慢。以上这些问题给生产带来较大安全隐患。因此，在2000年1月我们与北京冶金自动化院合作，对窑、预热器、煤磨、篦冷机自控系统进行了系统改造，采用了美国ABControl Logix5550过程控制系统，它是基于集中型控制系统和集散型控制系统的中间产品；采用双绞线网络中的线型网络控制结构