在PLC控制逻辑中，实际物理量值的波动是常见问题，这可能由于测量误差、环境干扰、设备本身的不稳定性等因素导致。以下是一些处理实际物理量值在控制逻辑中波动问题的常见方法：### 一、数据滤波数据滤波是处理物理量值波动Zui常用的方法之一，它通过对采集到的一系列数据进行特定的数学运算，去除或减弱其中的随机波动成分，得到相对稳定的代表实际物理量的数值。以下是几种常见的数据滤波方式：#### 1. 算术平均滤波 -**原理**：连续采集多个实际物理量值，将这些值相加后除以采集次数，得到的平均值作为滤波后的结果。这样可以平滑掉一些短期的、随机的波动，使得到的数值更能反映物理量的真实情况。- **示例代码（以西门子S7 - 300 PLC为例）**： ``` L 0.0 // 初始化累加器 T MD16 // 将0.0存入MD16作为累加器初始值 L 5.0 // 装载循环次数5 T MW4 //将5存入MW4作为循环计数器初始值 FOR: // 循环开始标签 L MD16 // 装载累加器当前值 ADDMD6, MD16 // 将当前实际物理量值MD6（假设为转换后的某个物理量值，如输出频率值）加入累加器MD16 LMW4 // 装载循环计数器当前值 DEC MW4 // 循环计数器减1 JNZ FOR //如果循环计数器不等于0，跳转到FOR标签继续循环 DIV_R MD16, MD18 //循环结束后，将累加器MD16的值除以循环次数5，得到滤波后的实际物理量值存于MD18 ```在上述代码中，通过循环将5次采集到的实际物理量值MD6进行累加，除以5得到滤波后的结果存于MD18。可以根据实际情况调整采集次数，采集次数越多，滤波效果通常越好，但也会增加处理时间和资源占用。#### 2. 加权平均滤波 -**原理**：与算术平均滤波类似，但在计算平均值时，给不刻采集到的物理量值赋予不同的权重。通常，越靠近当前时刻采集的值权重越大，这样可以在一定程度上更快地反映物理量的变化趋势，也能起到滤波作用。- **示例代码（思路示意，具体代码可根据PLC品牌和型号调整）**： ``` L 0.0 // 初始化累加器 TMD16 // 将0.0存入MD16作为累加器初始值 // 假设采集3次数据，分别设置不同权重 L 0.2 // 第一次采集数据的权重 T MW2 // 存入MW2 L 0.3 // 第二次采集数据的权重T MW4 // 存入MW4 L 0.5 // 第三次采集数据的权重 T MW6 // 存入MW6L MD6 // 装载第一次采集的实际物理量值 MUL_R MW2, MD16 //将第一次采集值乘以其权重后加入累加器MD16 L MD8 // 装载第二次采集的实际物理量值 MUL_R MW4,MD16 // 将第二次采集值乘以其权重后加入累加器MD16 L MD10 // 装载第三次采集的实际物理量值MUL_R MW6, MD16 // 将第三次采集值乘以其权重后加入累加器MD16 DIV_R MD16, MD18 // 将累加器MD16的值除以权重总和（0.2 + 0.3 + 0.5 = 1），得到滤波后的实际物理量值存于MD18``` 在上述代码中，给三次采集到的实际物理量值分别赋予了不同的权重，通过加权计算得到滤波后的结果存于MD18。 #### 3.中值滤波 -**原理**：采集一定数量（通常为奇数）的实际物理量值，将这些值按照大小排序，取中间的值作为滤波后的结果。这种滤波方式对于去除脉冲干扰等异常波动比较有效。- **示例代码（以处理一组模拟量输入值为例，可根据实际情况调整）**： ``` // 假设采集5个模拟量输入值，分别存于MW0 -MW4 // 先进行排序，这里采用冒泡排序法（简单示意，实际可采用更高效的排序算法） FOR1: //外循环，控制比较轮数 L 4.0 // 总共要比较4轮 T MW6 // 存入MW6作为外循环计数器FOR2: // 内循环，控制每轮比较次数 L MW6 // 装载外循环计数器当前值 DEC MW6 // 外循环计数器减1 JZ END1 // 如果外循环计数器为0，跳转到END1结束排序 L MW0 // 装载第一个模拟量值 L MW2 // 装载第二个模拟量值 GT MD2 //比较两个模拟量值大小，结果存于MD2 A MD2 // 如果第一个大于第二个，交换两个值 = MW0, MW2 //依次比较并交换其他相邻模拟量值，这里省略详细代码 JNZ FOR2 // 如果内循环未结束，跳转到FOR2继续比较 JMPFOR1 // 如果外循环未结束，跳转到FOR1继续下一轮比较 END1: // 排序结束 //取中间值作为滤波后结果 L MW2 // 中间值在MW2（假设采集5个值，中间值为第三个） T MD18 //将中间值存入MD18作为滤波后的实际物理量值 ```在上述代码中，先通过冒泡排序法对采集到的5个模拟量输入值进行排序，取中间值作为滤波后的结果存于MD18。 ###二、设置合理的控制阈值和死区 -**设置合理阈值**：在控制逻辑中，根据设备的正常运行范围和工艺要求，设置合理的控制阈值。例如，对于变频器的输出频率，正常运行范围可能设定为45Hz到55Hz。当实际物理量值超出这个范围时，才触发相应的控制动作。这样可以避免因物理量值的小幅波动而频繁触发控制动作，提高系统的稳定性。-**设置死区**：死区是指在控制阈值附近设置的一个区域，在这个区域内，实际物理量值发生变化，也不触发控制动作。例如，在上述变频器频率控制的例子中，可以在44Hz到46Hz和54Hz到56Hz之间设置死区。当实际频率在死区内波动时，系统不做任何调整，只有当频率超出死区范围才采取控制措施。这有助于减少不必要的控制动作，降低设备的磨损和能源消耗。### 三、采用智能控制算法 -**PID控制算法**：PID（比例、积分、微分）控制是一种广泛应用于工业控制领域的智能控制算法。它根据实际物理量值与设定值之间的偏差、偏差的积分和偏差的微分来计算控制量，从而对设备进行控制。PID算法可以自动调整控制参数，以适应物理量值的波动和系统的动态变化。- **示例代码（以西门子S7 - 300 PLC为例，简单示意PID控制的基本思路）**： ``` //假设已经将实际物理量值（如温度）转换为MD10，设定值为MD12 // 计算偏差 L MD10 // 装载实际物理量值 LMD12 // 装载设定值 SUB MD10, MD14 // 计算偏差存于MD14 // 比例环节 L0.5 // 设定比例系数 MUL_R MD14, MD16 // 将偏差乘以比例系数存于MD16 //积分环节 L MD14 // 重新装载偏差 ITD MD14, MD18 // 将偏差转换为双整数 ADDMD18, MD20 // 将偏差双整数与之前的积分值（假设存于MD20）相加 DTR MD20, MD22 // 将相加后的双整数转换为实数 L 0.1 // 设定积分系数 MUL_R MD22, MD24 // 将积分值乘以积分系数存于MD24 // 微分环节 L MD14 // 重新装载偏差 L MD18 // 重新装载之前转换的偏差双整数 SUB MD14, MD26 // 计算偏差的变化量存于MD26 DTRMD26, MD28 // 将偏差的变化量转换为实数 L 0.05 // 设定微分系数 MUL_R MD28,MD30 // 将偏差的变化量乘以微分系数存于MD30 // 计算总控制量 ADD MD16, MD24 //将比例环节和积分环节的值相加 ADD MD30, MD32 // 将上述结果与微分环节的值相加，得到总控制量存于MD32// 根据总控制量采取控制措施，如调整PLC输出给变频器的速度给定信号等 // 这里省略具体的输出控制代码，可根据实际情况设置 ```在上述代码中，计算实际物理量值与设定值之间的偏差，分别进行比例、积分、微分环节的计算，Zui后将三个环节的值相加得到总控制量，再根据总控制量采取相应的控制措施。PID算法可以根据系统的实际情况调整控制参数，以更好地应对物理量值的波动问题。### 四、硬件优化 -**改善传感器性能**：如果实际物理量值的波动主要是由于传感器测量不准确或不稳定导致的，可以考虑更换更高精度、更高稳定性的传感器。例如，将精度较低的温度传感器更换为精度更高的铂电阻温度传感器，或者将普通的压力传感器更换为带有数字补偿功能的压力传感器，以提高测量的准确性和稳定性，从而减少物理量值的波动。-**优化信号传输线路**：信号传输线路的质量也会影响实际物理量值的稳定性。使用屏蔽电缆可以有效防止电磁干扰对信号的影响，减少因干扰导致的波动。确保电缆的连接牢固，避免因松动等原因造成信号中断或不稳定。例如，在工业环境中，将连接模拟量信号的电缆更换为屏蔽性能更好的电缆，并检查电缆的连接点是否牢固，以优化信号传输线路。通过以上几种方法的综合运用，可以有效地处理实际物理量值在控制逻辑中的波动问题，提高PLC控制逻辑的稳定性和可靠性，确保工业自动化系统的正常运行。不同的方法适用于不同的情况，需要根据实际情况选择合适的处理方式。