几种实用的数字量输入信号的处理方法
工业现场中,关于数字量输入信号的处理,最常规的做法是直接访问信号,参与顺控、联锁等逻辑控制,以典型的电机启停逻辑为例,如下图所示。
图中,I10.0,I10.1分别用于电机的启动和停止控制,Q12.0为输出信号,控制电机回路主接触器的吸合。这段程序,无论是通过实际物理地址,如I10.0,I10.1,还是通过符号地址,如“motor_on_cmd”,”motor_off_cmd”来实现逻辑,本质上都是直接访问输入映射区。从编程上来看,针对性强,逻辑也容易捋顺,在小型应用中,通常采用这种方式。
下面介绍两种其他的信号采集、处理功能块,和有需要的同学一起交流学习。
基于“输入模块”的信号处理
鉴于“数字量输入模块”一般为8bit,16bit以及32bit等,以“字节”为单位进行处理,因此,可以开发以相应模块为模板的FB块,以对数据进行集中处理,如下图所示。
程序段2的两个功能块分别是基于8bit和16bit而开发的信号处理模块。只要在“Source_IBy“(或”Source_IW“)端填入对应模块的字节地址,就可以对相应的输入信号组进行数据处理了,数据处理内容包括:
当“VALID”端为“0”时,输出端Q0-Q7(或Q0-Q15)不随现场信号的改变而改变,仅当“VALID=1”是,输入信号才有效;FB块中整合了“与”、“或”及“异或”逻辑,可有针对性的对输入的某一个或某几个信号进行“强制0”、“强制1”以及“取反”操作;对于16bit的信号处理FB块,还设计了“ROTATE”端,当ROTATE=1时,要将输入的数据进行高低字节转换后,再进行逻辑输出。这样就提高了不同厂家模块的兼容性;输出“Q_VALID“可用于块之间的级联,两个”BY_BO_I“块通过级联可以扩展为16bit的信号处理模块,功能和一个”WO_BO_I“是类似的。同样的,两个”WO_BO_I“可以扩展为32bit的信号处理模块。基于“输入模块”的信号处理,可以将各个模块的信号集中起来进行处理,这样的好处是,在前期调试期间可以精准的定位每个模块,提高了信号“打点校线“的效率。同时,由于信号集中处理,后期的生产维护也会方便一些。
2、面向“控制对象”的信号处理
面向“控制对象“的信号处理方式,借鉴的是”状态字“的概念。将一个设备(或控制对象)相关的信号,整合到一起,形成一个”状态字“,方便对控制对象进行整体把控,如下图所示。
程序段3中,与“Device1“相关的信号,如:”on_off“、”q_stop“、”back_reached“等,按约定的顺序写到输入端,在输出端就可以得到该设备的”状态字“了。该块有以下功能:
输入端不止可以写入硬件端的输入信号,还可以是M区、DB块中的数据,状态字的整合很灵活;该块同样整合了“与“、”或“和”或非“逻辑,可以对状态字的某些位置进行“强制0”、“强制1”以及“取反”操作;面向“控制对象“的信号处理,可以对生产线中某些”同质性“的设备进行统一的”状态字“定义,然后进行统一的信号处理。这样,在日常设备维护、故障排查时,就能够迅速诊断设备状态。
同济大学数字信号处理教程
数字信号处理是电子信息类专业同学很重要的一门专业基础课。
数字信号处理,英文全称为digital signal processing,也简称DSP。主要是用数值表示和处理的方法来研究信号的一门学科,数字信号在时间和幅度上都是离散(量化)的,现在的一些芯片,单片机、微处理器、计算机内部都是以数值来存储和运算的,与之相对应的模拟信号处理,二者都属于信号处理的范畴。现在数字信号处理器具有体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理等优点,已经逐步取代模拟信号处理器了。
关于教程教程系统地讨论了数字信号处理的基础理论、基本概念、基本分析方法、算法、设计。课程包括四部分内容。第一部分是离散时间信号(序列)与系统的基本概念和时域、频域(包括z变换域)的分析方法与算法,包括离散傅里叶变换及其快速算法,模拟信号用数字信号处理的原理方法;第二部分为各种IIR及FIR数字滤波器的基本概念、理论、结构与设计方法;第三部分为多抽样率数字信号处理的基础理论;第四部分为数字信号处理实现中的有限字长效应。
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