模擬量的數(shù)字化處理

PLC是一種數(shù)字化處理控制器產(chǎn)品,，不能直接處理模擬量。模擬量需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能被數(shù)字化控制器處理,。

PLC處理數(shù)值的方式是采用2進(jìn)制方式處理,，模擬量的表示方式是采用10進(jìn)制的方式表示，把模擬量10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制數(shù),，供PLC使用,、控制、處理,，這個(gè)2進(jìn)制數(shù)表示的模擬量就叫數(shù)字量,。

模擬量是連續(xù)變化的，但是在一個(gè)固定時(shí)間點(diǎn)其值是固定不變的,，在一定時(shí)間范圍內(nèi),，多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（采樣），這個(gè)由多個(gè)數(shù)字量表示的模擬量稱為模擬量的數(shù)字化（量）處理,。

PLC用數(shù)字量的幅值來處理模擬量,，幅值變化與模擬量變化大致相同。模擬量的數(shù)字化處理是用離散表示連續(xù),，用有限點(diǎn)表示無限點(diǎn),，只要在精度允許范圍內(nèi)，這種方法就是可行的,。

這種模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電子電路叫做A/D轉(zhuǎn)換器,。PLC中處理模擬量的信號(hào)輸入要用A/D模塊，模擬量的信號(hào)輸出要用D/A模塊,。

離散控制系統(tǒng)的采樣方式有周期采樣（按照采樣周期Ts來采樣）,、多階采樣（有多個(gè)不同采樣周期）、隨機(jī)采樣（任意時(shí)刻）,。以周期采樣為主要方式,。

采樣周期的另外一個(gè)表示方式是采樣頻率Fs，它們互為倒數(shù),。采樣頻率不是越高越好,，是適應(yīng)系統(tǒng)要求為好，同時(shí)兼顧準(zhǔn)確性和快速性,。采樣周期與PLC的掃描周期相比要大,；如果干擾信號(hào)頻率高，采樣周期適當(dāng)縮短,；如果控制精度要求高,，采樣周期適當(dāng)縮短,；如果控制回路多，采樣周期適當(dāng)延長,；如果控制對(duì)象滯后性大,，采樣周期適當(dāng)延長。

模擬量是一種非周期信號(hào),，頻域分析可以展開為連續(xù)的無限多個(gè)不同的正弦波的疊加,。因此，模擬量控制中輸入信號(hào)不可避免有各種各樣的干擾,，濾波是抗干擾的一種手段,。濾波是對(duì)有用的信號(hào)（波）盡可能無衰減地通過，對(duì)無用的信號(hào)盡可能地過濾掉,。完成濾波的電子電路叫濾波器,。

濾波的方式有很多種，有硬件濾波和軟件濾波之分,。

硬件濾波器又分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器,。模擬濾波器中由電阻、電容,、電感組成的濾波器是無源濾波器,，由集成運(yùn)算放大器等組成的濾波器是有源濾波器。由數(shù)字集成電路組成濾波器叫數(shù)字濾波器,，還有一個(gè)更響亮的名字叫數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）,，濾波只是DSP的其中一種功能。

軟件濾波又稱為數(shù)字濾波,、程序?yàn)V波,，有非線性濾波法、線性濾波法,、復(fù)合濾波法三種濾波算法,。數(shù)字濾波優(yōu)點(diǎn)：省硬件、高可靠,、低成本、易修改,；缺點(diǎn)：占容量,、響應(yīng)慢。

中位值平均濾波算法：采樣多個(gè)數(shù)據(jù)值,，舍去最大值和最小值,，其余數(shù)求平均值。

一階滯后濾波（一階低通濾波,、慣性濾波）算法：用軟件的方法代替RC低通濾波器,。

Yn濾波后輸出值,；

Xn數(shù)據(jù)輸入值；

α濾波系數(shù),。

總的來說,，模擬量的數(shù)字化處理就是這三個(gè)要點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換、采樣和濾波,。

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