非连续检测数据处理在工业控制中应用

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1、非连续检测数据处理在工业控制中应用摘要：随着现代工业自动化技术的不断发展，仪表检测替代人工检测成为必然趋势，但由于被测物理量的稳定性、现场环境干扰、检测仪表的性能等原因，测量数据存在误差在所难免，特别是非连续（离散）测量，单次测量误差较大。因此，必须对测量数据进行处理，提高检测水平，以满足工业自动化控制的要求。关键词：误差非连续测量数据处理中值中图分类号：04-37文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）11-0017-02工业过程检测仪表用于检测工业生产过程的参数，如温度、压力、流量、液位、物

2、位、受力和其他物理量等。检测方式多种多样。既有单参数检侧，又有多参数同时检测；既有连续测量，又有非连续（离散）测量等多种方式。现场物理量经过传感器转换为电信号，再经过AD模块转换为计算机能够处理的数字信号，最终使物理量可以通过仪表显示或进行参数化过程控制。对数据采集的精确度的影响主要有，取样点的位置和检测方式的选择，传感器的适用性，信号线路敷设，外界的不确定干扰，仪表的转换特性，仪表设备的安装方法以及人的技术和经验等因素。由于以上等因素的影响，测量值和实际值之间总是存在失真或偏差，要减小失真和缩小偏差，除了克

3、服采集和传输过程等因素外，要使数据能够得到实际应用，数据处理过程是必不可少的。1、测量误差及分析从理论上说，总有一个客观存在的真实数值，称之为“真实值”或“真值”。但实际上，对于客观存在的真值，只能随着测量技术的不断进步而逐渐接近真值。实际工作中，用能满足规定准确度的“实际测量值”代替"真值”。“真实值”与“真值”之间总会有一定的偏差，称为“误差”。其表示形式有：绝对误差：(1)相对误差：(2)式中一真值，一测量值，一绝对误差，一相对误差相对误差反映了误差在真值中所占的百分比，反映了误差的偏离程度，便于比较测

4、定结果的准确度，因而更具实际意义。误差大致可分为：系统误差、随机误差和过失误差三类。(1)系统误差：是指测量系统偏离测量规定的条件或测量方法所导致的误差。在所处测量环境条件下，误差总是保持恒定或遵循一定的规律变化。(2)随机误差：是指在实际测量条件下，多次测量同一量值时，每次测量数值总是以不可预知的变化，这种误差的影响因素很复杂，当测量次数不断增加时，其误差的算术平均值趋向于零。(1)过失误差：是指由于不确定性因素的影响，不能正确测量而导致测量数据严重偏离“真实值”的误差，其误差值的范围超过了规定条件下的预期

5、值的大小。过失误差是由于测量中出现的过失所致，主要原因有：检测环境突变的影响；测量仪器本身的缺陷；不确定的干扰因素等。过失误差与真值偏差较大。因此，存在过失误差的检测数据必须采取适当的方法进行处理。2、检测数据的处理在工业控制中，由于对数据实时性的要求，以及PLC控制器(CPU)的性能限制，没有必要对数据进行太过复杂的处理，其最主要的目的是能够快速显示和适应自动控制的需求。因此，对检测数据处理的方法一般采用“算术平均值法”和“中值法”O对连续数据测量的处理，如温度、流量、液位等测量时,被测物理量相对稳定，受外

6、界因素干扰小，且检测仪表比较成熟的检测，应运用“算术平均值”处理。此类检测的误差一般为随机误差，其特点是随着测量次数不断增加时，其误差的算术平均值趋向于零，所以一般采用简单算术平均值就能够满足测量精度要求。实际应用中，为了保证数据平滑输出和减小数据输出滞后，若每一个采样周期为1秒，通常用5〜20个采样数据进行算术平均值处理。如式(3)：(3)式中一算术平均值，一采样值，一采样数非连续(离散)测量是“定时”或“按工艺条件”进行的测量，如料仓内物料高度、石灰炉内料面高度、炼铁炉内料面高度、沉降槽泥层高度、沉淀池淤

7、泥层高度等测量时，由于料面沉降不均或不平整的影响，特别是检测仪器多为机械传动和仪表等组合的传动检测设备，因而系统误差、随机误差和过失误差都会存在。所以，非连续的单次测量并不能确保数据的真实性。但是此类检测要求的数据精度不是太高，一般为厘米级，所以影响数据准确性的因素主要是过失误差。对于过失误差的数据处理，就是舍去过失误差数据。采用'‘中值法”，能够快速处理过失误差的数据。如果要求修正随机误差，则在"中值"附近取几组数据的算术平均值。分析如下：有一组实测值，60、56、63、62、98、61、63、65、45、

8、65、60共11个检测数据。分布趋势图为：(图1)从图1中可以看出第5个和第9个数据为过失误差造成的，注意此时这两个值偏离“真实值”一正一负，采用算术平均值计算时相互抵消而掩盖了误差的存在，这就是存在过失误差时的数据处理不能简单采用算术平均值的原因。处理过失误差的方法是用采用排序方法取“中值”，从而舍去过失误差数据。上组数据排序值为：45、56、60、60、61、62、63、63、65、65、98o