用neza系列plc实现递推平均滤波算法.doc

1、用 neza 系列 plc 实现递推平均滤波算法用 NEZA系列 PLC 实现递推平均滤波算法施耐德电气投资有限公司NEZA产品部张福在工业控制系统中，为减小外部环境的干扰，采集到的模拟量数据一般需要进行数字滤波处理，常用的滤波算法比较多，递推平均滤波因为算法简单，计算速度快等特点，在实际应用中采用的比较多。本文提供一种在 Schneider 公司的 NEZA系列 PLC基础上实现的递推平均滤波的方法，供大家参考。递推平均滤波是平滑滤波的一种，它的原理是在存储区中划定一个区域，作为测量值的暂存队列区域，队列的长度为固定值N，每得到一个新的测量数据后，先将队首的数据舍弃，再将队列向前移动一位，然

2、后把新的测量数据放入队尾，再将队列中的N个取样值作算术平均值运算。这样，做N 次采样滤波运算比算术平均值运算快N 1 倍。其数学公式为： y(k)=x(k)+x(k-1) +x(k-2)+ +x(k -N+1)/N考虑到数据累加后存在进位等因素，为避免运算过程复杂化，可以先做除法运算，再求商的累加和。时由于 PLC是周期扫描执行方式运行，作多次累加可以在建立队列的过程中同时进行，队列建立完成时，该队列的累加和也同时完成。此后的运算则可以先将队列首部的数据临时保存，接着将队列向前推进一位，再将新的采样数据队列尾部，然后把队列尾部数据加入累加和中，最后再把放在暂存器中的队列首部数据从累加和中减去，

3、得到最终结果。因此将以上公式改为：y(k+1)= x(k+1)/N+x(k)/N +x(k-1)/N+ +x(k-N+1)/N-x(k-N)/N而 NEZA系列 PLC没有浮点数运算，如果只保留商结果，最终运算得到的滤波值可能会有很大误差，因此，必须将余数建一队列，参与滤波运算：y(k+1)= a(k+1)/N+a(k)/N +a(k-1)/N+a(k-N+1)/N-a(k-N)/N +b(k+1)+b(k) +b(k-1)+b(k -N+1)-b(k-N)/N其中， a(k+1) 与 b(k+1) 分别为第 k 1 次采样数据除以N后商与余数。在递推平均滤波算法中， N 的取值决定了滤波的平

4、滑程度，N值越大，平滑程度越高，但是滤波结果值的滞后性越大。因此，在实际使用时，可以根据具体要求选择合适的N值，一般来说， N值可在 464 范围内选取。分析以上内容，可以知道建立队列需 N 2 个扫描周期 ( 含不作运算的第一个扫描周期) ，队列建立后得到 N个采样数据的算术平均值只需一个扫描周期。在以下 NEZA PLC的程序中使用数据区MW300 MW315作商队列存储区，数据区MW350 MW365作余数队列存储区，N 取值为 16。 MW100存放处理后的AD值(%IW2.0) ，MW102用来控制商队列与余数队列的累加和的项数，MW104与 MW106分别存放商队尾与余数队尾数据，

5、MW110与 MW112分别存放商累加和与余数累加和，MW114内容为余数平均值， MW116为滤波后结果值。在队列未建立完毕时，只作累加运算，队列建立完毕后( M81为 1) ，队尾数据加入运算中。下面给出源程序指令表清单（中为程序注释）：(*初始化部分数据区；M80第一个扫描周期不作运算*)LD %S0OR %S1OR %S13 %MW100:20 := 0 ST %M80STN %M81(*商队列与余数尾部数据取出*)LD %M81 %MW104 := %MW315 %MW106 := %MW365 (*以下为商队列与余数队的移动*)LD 1 %MW315 := %MW314 %MW31

6、4 := %MW313 %MW313 := %MW312 %MW312 := %MW311 LD 1 %MW311 := %MW310 %MW310 := %MW309 %MW309 := %MW308 %MW308 := %MW307 LD 1 %MW307 := %MW306 %MW306 := %MW305 %MW305 := %MW304 %MW304 := %MW303 (*队列就绪 *)LDN %M80 %MW303 := %MW302 %MW302 := %MW301 %MW301 := %MW300 MPSAND %MW102 %MW104 := %MW315 %MW106 :

7、= %MW365 %MW102 := %MW102 + 1 MPPAND %MW102 = 17 ST %M81LD 1 %MW365 := %MW364 %MW364 := %MW363 %MW363 := %MW362 %MW362 := %MW361 LD 1 %MW361 := %MW360 %MW360 := %MW359 %MW359 := %MW358 %MW358 := %MW357 LD 1 %MW357 := %MW356 %MW356 := %MW355 %MW355 := %MW354 %MW354 := %MW353 LD 1 %MW353 := %MW352 %MW352 := %MW351 %MW351 := %MW350 (*采集数据的产生*)LD 1 %MW100 := %IW2.0 AND 4095 %MW300 := %MW100 / 16 %MW350 := %MW100 REM 16 (*商队列与余数队列的累积和*)LDN %M80 %MW110 := %MW110 + %MW300 %MW112 := %MW112 + %MW350 (*获得平均值 %MW116 *)LD %M81 %MW110 := %MW110 - %MW104 %MW112 := %MW112 - %MW10