Филтрирането може да превърне шумен вход на PLC в стабилна инженерна стойност. То може също да забави действителна аларма или да прикрие механичен проблем.

Правилният подход започва с източника на смущението. Софтуерът не трябва да се превръща в постоянна прикривка за лошо окабеляване, неподходящи сензори или неправилен монтаж.

Първо определете дали изменението идва от процеса, сензора, окабеляването или преобразуването на входния сигнал.

Разграничете изменението на процеса от електрическия шум

Проследявайте необработения вход с възможно най-високата практична честота на обновяване. Сравнете го с референтен измервателен уред и наблюдавайте състоянието на машината, когато се появи изменението.

Шум, синхронизиран с честотен регулатор, контактор, нагревател или соленоид, подсказва електромагнитно свързване. Бавните колебания може вместо това да отразяват реална динамика на процеса, неправилно разположение на сензора или взаимодействие в контура за управление.

Проверете обхвата на предавателя, захранващото напрежение, метода на заземяване, свързването на екрана, маршрута на проводниците, състоянието на клемите и конфигурацията на входния модул, преди да добавите филтър.

Аналоговите филтри разменят бързодействието за стабилност

Аналоговите модули могат да предоставят интегриране, режекторно филтриране или цифрово изглаждане. Документацията на Rockwell Automation отбелязва, че цифровите филтри изглаждат преходните шумове на входа. Указанията ѝ за режекторни филтри също описват компромиса между скорост и потискане на шума.

Режекторният филтър затихва определена честота и нейните хармоници. Той може да е полезен при смущения с честотата на електрическата мрежа, но избраната настройка може да ограничи максимално достижимата честота на дискретизация.

Филтрирането в модула трябва да се избира спрямо спектъра на шума и необходимото бързодействие на процеса.

Плъзгащите средни са разбираеми, но внасят закъснение

Плъзгащата средна заменя текущата стойност със средната стойност на прозорец с фиксиран брой извадки. Тя намалява случайните изменения и е лесна за проверка.

Закъснението ѝ нараства с броя на извадките и интервала на дискретизация. Прозорец от 20 извадки, събирани на всеки 100 милисекунди, представлява две секунди история.

Това може да е приемливо за температурата в резервоар. Може да е неприемливо за защита от свръхналягане, управление на движение или бързо откриване на материали.

Експоненциалният филтър използва предишната филтрирана стойност и най-новата извадка. Той изисква малко памет, но коефициентът му трябва да бъде документиран с термини, разбираеми за операторите.

Цифровите входове изискват квалифициране на състоянието

Трептенето на контактите, вибрациите, отраженията, неподходящата геометрия на целта и индуцираното напрежение могат да породят кратки преходи. Много PLC семейства предоставят конфигурируеми филтри за цифрови входове именно за тази цел.

Софтуерното потискане на трептенето може да изисква входът да остане включен за минимално време, преди да зададе вътрешно състояние. Отделно закъснение при изключване може да предотврати изчистването на това състояние от кратки прекъсвания.

Логиката за потискане на трептенето трябва да квалифицира сигнала, без да потиска най-краткото валидно събитие.

Не прилагайте таймер за потискане на трептенето механично към импулси от енкодер, суматори на дебит, входове за безопасност или високоскоростно броене. Тези сигнали може да изискват специализиран хардуер и валидирано времедиаграмиране.

Избирайте времето на филтриране според приложението

Определете най-краткото валидно събитие, максимално допустимото закъснение при откриване и нормалната продължителност на шума. Филтърът трябва да отхвърля смущението, като същевременно запазва валидното събитие.

За аналогов канал използвайте тест със стъпкова промяна, когато това е безопасно. Запишете необработения и филтрирания сигнал, след което измерете времето на нарастване, времето за установяване и максималната грешка.

За цифров канал тествайте кратки шумови импулси, минималния валиден импулс, продължителните състояния „включено“ и „изключено“, както и възстановяването след повреда на сензора.

Контролери и I/O платформи за тези приложения са налични в PLC и PAC системи. Визуализацията на сигналите и операторските интерфейси можете да разгледате в HMI и индустриални изчислителни системи.

Запазвайте необработените данни за отстраняване на неизправности

Когато паметта позволява, показвайте както необработените, така и филтрираните стойности. Операторите се нуждаят от стабилната стойност, а екипите по поддръжката — от доказателства за смущението.

Добавете диагностика за прекомерно отклонение, замръзнали сигнали, стойности извън обхвата и насищане на филтъра. Стабилното число не е непременно признак за надеждно измерване.

Съхранявайте константите на филтъра като контролирани конфигурационни стойности. Записвайте кой ги е променил, защо са променени и кой тест е потвърдил резултата.

Мнение на автора: най-добрият филтър е най-малкият, който отхвърля известно смущение. Ако времеконстантата не може да бъде обоснована спрямо реално събитие, вероятно прикрива несигурността, вместо да я решава.