Buka laluan analog DCS atau PLC dan anda sering akan menemui blok fungsi yang tidak melakukan sesuatu yang lebih glamor daripada pengambilan purata. Blok ini menyimpan lima sampel terakhir, menjumlahkannya, membahagikannya dengan lima, lalu menulis hasil itu sebagai PV yang benar-benar dilihat oleh PID. Blok tersebut ialah penapis purata bergerak—pelicin tetingkap gelangsar yang biasanya digunakan terlebih dahulu oleh jurutera instrumentasi, kerana aritmetikanya mudah difahami dan lengahannya boleh dijangka.

Ia bukan tetapan redaman pemancar dan bukan juga penapis tertib pertama (PT1) rekursif. Tujuannya sama—menghapuskan hingar dan memastikan pemboleh ubah proses boleh digunakan—tetapi algoritmanya berbeza, begitu juga kos dari segi lengah.

Honeywell Experion PKS C300 dalam kabinet Series C: kelas pengawal DCS yang lazimnya melicinkan PV analog dalam blok fungsi Control Execution Environment sebelum PV tersebut memasuki PID.

Tetingkap gelangsar, bukan memori rekursif

Simpan N sampel terbaharu. Pada setiap imbasan baharu, buang nilai tertua, tambah nilai terbaharu dan keluarkan min aritmetik bagi nilai yang tinggal:

Y(n) = [X(n) + X(n−1) + … + X(n−N+1)] / N

Jika input analog diimbas sekali sesaat dan N = 10, setiap output ialah min bagi sepuluh saat terakhir. Lebar tetingkap kekal tetap; satu sampel masuk apabila satu sampel keluar. Itulah keseluruhan mekanismenya.

Penapis tertib pertama bersifat rekursif: output imbasan ini bergantung pada output sebelumnya serta sebahagian daripada sampel baharu. Purata bergerak tidak begitu. Ia hanya melihat sejarah mentah dalam tetingkap tersebut. Sebab itulah ia lebih mudah diterangkan kepada operator papan kawalan dan sesuai digunakan dalam DCS atau PLC yang sememangnya mempunyai memori untuk menyimpan N nilai analog.

ABB AC500 (termasuk I/O keselamatan AC500-S): purata tetingkap gelangsar yang sama lazimnya merupakan blok fungsi atau coretan ST dalam Automation Builder, bukannya menu pemancar yang tersembunyi.

Dua pelaras: panjang tetingkap dan masa sampel

Kekuatan penapis bukan ditentukan oleh N sahaja. Masa tindak balas ialah N × tempoh sampel. N = 10 pada 1 s menghasilkan tetingkap sepuluh saat. Nilai N yang sama pada 100 ms menghasilkan satu saat. Anggap kedua-duanya sebagai satu pasangan; jika tidak, anda mungkin menyalin tetapan yang “baik” daripada satu gelung ke gelung lain dan tertanya-tanya mengapa injap kini bergerak perlahan.

N yang lebih besar menghapuskan lebih banyak hingar dan menambah lebih banyak lengah. Selepas berlaku perubahan langkah sebenar pada pengukuran, PV yang ditapis memerlukan N sampel untuk mencapai nilai baharu sepenuhnya. Pada telaga suhu yang perlahan, ini selalunya boleh diterima. Pada gelung tekanan atau aliran yang perlu menolak beban, tetingkap yang terlalu panjang membuatkan PID kelihatan lembap sedangkan penapis itulah yang menyebabkan kelewatan.

Hingar berkala ialah satu-satunya keadaan yang membolehkan anda menentukan saiz tetingkap dengan sengaja. Jika gangguan berulang kira-kira sekali sesaat dan anda mengimbas pada 100 ms, N = 10 meliputi satu kitaran penuh dan mempuratakan riak itu menghampiri sifar. Di situlah purata bergerak paling berkesan: padankan tetingkap dengan tempoh gangguan, bukan dengan nombor bulat yang “kelihatan lancar” pada trend.

Purata bergerak berbanding penapisan tertib pertama (PT1)

Kedua-duanya ialah alat laluan rendah. Purata bergerak lebih mudah divisualkan: anda boleh menunjuk kepada N sampel terakhir. Ia juga memerlukan lebih banyak memori dan operasi tambah bagi setiap imbasan. Penapis tertib pertama hanya memerlukan beberapa operasi darab—cukup ringan untuk pemancar atau modul I/O terbenam kecil yang tidak dapat menyimpan satu tetingkap.

Pada DCS atau PLC penuh, hujah tentang memori itu jarang menjadi penentu. Pemproses Honeywell Experion PKS C300 dalam perkakasan Series C C300 dan CPU ABB AC500 dalam siri PLC ABB mempunyai ruang yang mencukupi untuk menyimpan sejarah analog yang pendek. Programkan pelicin di tempat yang mudah dilihat, dokumentasikan N dan kadar imbasan bersebelahan PID, serta kekalkan redaman pemancar pada nilai yang diketahui dan biasanya kecil supaya anda tidak menapis dua kali secara bersiri tanpa menyedarinya.

Apa yang tidak dapat dilakukannya

Lengah ialah kos bagi setiap pelicin. Suhu biasanya boleh menanggungnya. Gelung tekanan dan aliran lazimnya tidak boleh—tapis PV tersebut secara berlebihan dan pengawal akan melawan loji yang sudah terlambat bertindak balas.

Pancang biasanya dapat dikurangkan dengan agak baik oleh purata tetingkap. Hanyutan perlahan tidak dapat dihapuskan: penapis laluan rendah akan mengikuti tanjakan, cuma dengan sedikit kelewatan. Jika masalahnya ialah sifar yang berubah-ubah atau talian impuls yang tersumbat, baiki pengukuran tersebut; jangan menyembunyikannya dalam tetingkap yang lebih panjang.

Purata bergerak ringkas juga tidak menghasilkan tendangan tambahan pada sempadan tetingkap—setiap sampel dalam penimbal mempunyai pemberat yang sama. Purata bergerak berwajaran (sampel lebih baharu diberi pemberat lebih tinggi) menjejaki perubahan langkah sedikit lebih pantas dan memerlukan lebih banyak operasi aritmetik. Gunakan bentuk berwajaran apabila aduan pada gelung pantas ialah lengah, tetapi anda masih memerlukan pengambilan purata; kekalkan pemberat yang sama apabila anda mahu perilakunya mudah difahami oleh syif malam yang seterusnya.