Filtrování může změnit zašuměný vstup PLC na stabilní procesní hodnotu. Může také zpozdit skutečný alarm nebo zakrýt mechanický problém.

Správný postup začíná u zdroje rušení. Software by se neměl stát trvalým zakrytím nekvalitního zapojení, nevhodných snímačů nebo nesprávné instalace.

Nejprve zjistěte, zda odchylky pocházejí z procesu, snímače, zapojení nebo převodu vstupního signálu.

Rozlišujte pohyb procesu od elektrického šumu

Trendujte surový vstup s nejvyšší prakticky dosažitelnou rychlostí aktualizace. Porovnejte jej s referenčním měřicím přístrojem a sledujte stav stroje ve chvíli, kdy se odchylka objeví.

Šum synchronizovaný s měničem, stykačem, topným tělesem nebo solenoidem naznačuje elektromagnetickou vazbu. Pomalé kmitání může naopak odrážet skutečnou dynamiku procesu, nevhodné umístění snímače nebo vzájemné působení regulační smyčky.

Před přidáním filtru zkontrolujte rozsah převodníku, napájecí napětí, způsob uzemnění, zakončení stínění, vedení vodičů, stav svorek a konfiguraci vstupního modulu.

Analogové filtry směňují rychlost odezvy za stabilitu

Analogové moduly mohou poskytovat integraci, pásmovou zádrž nebo digitální vyhlazování. Dokumentace společnosti Rockwell Automation uvádí, že digitální filtry vyhlazují přechodové jevy šumu na vstupu. Pokyny k pásmové zádrži také popisují kompromis mezi rychlostí a potlačením rušení.

Pásmová zádrž zeslabuje definovanou frekvenci a její harmonické složky. Může být užitečná při rušení síťovou frekvencí, ale zvolené nastavení může omezit nejvyšší dosažitelnou vzorkovací frekvenci.

Filtrování v modulu je třeba zvolit s ohledem na spektrum šumu i požadovanou odezvu procesu.

Klouzavé průměry jsou srozumitelné, ale způsobují zpoždění

Klouzavý průměr nahrazuje aktuální hodnotu průměrem z pevně stanoveného počtu vzorků. Omezuje náhodné odchylky a snadno se kontroluje.

Jeho zpoždění roste s počtem vzorků a intervalem vzorkování. Okno o 20 vzorcích odebíraných každých 100 milisekund představuje dvě sekundy historie.

To může být přijatelné u teploty v nádrži. U ochrany proti nadměrnému tlaku, řízení pohybu nebo rychlé detekce materiálu to však může být nepřijatelné.

Exponenciální filtr používá předchozí filtrovanou hodnotu a nejnovější vzorek. Vyžaduje málo paměti, ale jeho koeficient musí být zdokumentován způsobem srozumitelným obsluze.

Digitální vstupy vyžadují ověření stavu

Kmitání kontaktů, vibrace, odrazy, nevhodná geometrie cíle a indukované napětí mohou vytvářet krátké přechody. Mnoho rodin PLC pro tento účel poskytuje konfigurovatelné filtry digitálních vstupů.

Softwarové odrušení může vyžadovat, aby vstup zůstal po minimální dobu zapnutý, než nastaví interní stav. Samostatné zpoždění vypnutí může zabránit tomu, aby krátkodobé výpadky tento stav vynulovaly.

Logika odrušení by měla signál ověřit, aniž by potlačila nejkratší platnou událost.

Neaplikujte časovač odrušení bez rozmyslu na impulsy enkodéru, součty průtoku, bezpečnostní vstupy nebo vysokorychlostní čítání. Tyto signály mohou vyžadovat vyhrazený hardware a ověřené časování.

Volte dobu filtrování podle aplikace

Definujte nejkratší platnou událost, nejdelší přijatelnou prodlevu detekce a běžnou dobu trvání šumu. Filtr musí rušení potlačit a současně zachovat platnou událost.

U analogového kanálu proveďte, pokud je to bezpečné, zkoušku skokovou změnou. Zaznamenejte surový i filtrovaný signál a poté změřte dobu náběhu, dobu ustálení a maximální chybu.

U digitálního kanálu otestujte krátké impulsy šumu, minimální platný impuls, trvale zapnutý i vypnutý stav a zotavení po poruše snímače.

Řídicí a I/O platformy pro tyto aplikace najdete v PLC & PAC Systems. Vizualizaci signálů a operátorská rozhraní si můžete prohlédnout v části HMI & Industrial Computing.

Uchovávejte surová data pro řešení problémů

Pokud to kapacita paměti dovoluje, zpřístupněte surové i filtrované hodnoty. Obsluha potřebuje stabilní hodnotu, zatímco údržba potřebuje důkazy o rušení.

Přidejte diagnostiku nadměrné odchylky, zamrzlých signálů, hodnot mimo rozsah a saturace filtru. Stabilní číslo nemusí nutně znamenat správné měření.

Konstanty filtru ukládejte jako řízené konfigurační hodnoty. Zaznamenejte, kdo je změnil, proč byly změněny a který test výsledek potvrdil.

Názor autora: nejlepší filtr je ten nejmenší, který potlačí známé rušení. Pokud časovou konstantu nelze zdůvodnit skutečnou událostí, pravděpodobně spíše skrývá nejistotu, než aby ji řešila.