plc在低频时变信号处理中应用

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1、PLC在低频时变信号处理中应用　　摘要近年来，集成电路（IC）技术的飞速发展，芯片的运算和存储密度越来越大，相应地PLC计算速度和内存也在变大。目前信号处理大多使用专用的高速DSP，本文就是做出一个尝试，即使用PLC来进行信号处理，相信在不久的将来PLC在满足基础自动化的需求的同时，还能够胜任更多的角色。关键词PLC；信号处理中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）20-0045-04TheapplicationofPLCinLowFrequencyTime-var

2、yingSignalProcessingGaoSong1，GongXiJin1，YangWu2，GuoNa1（1.BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100070，China；2.KunmingInstituteofPreciousMetals，YunnanKunming650106，China）Abstract：Inrecentyears，thedevelopmentofintegratedcircuit（IC）t

3、echnologyisveryfast，theoperationdensityandmemorydensityofchipisincreasinglylarge，accordinglyrapidofoperation8andmemoryofPLCislargerthanbefore.Nowinmostcasesweusespecialhigh-speedDSPforsignalprocessing，thispaperisanattempt，whichusePLCforsignalprocessing

4、，IbelievethePLCwouldbecompetenttodomoreinthenearfuture.KeyWords：PLC；SignalProcessing集成电路（IntegratedCircuit，简称IC）是20世纪中叶发展起来的一种新型半导体器件。从1955年，贝尔实验室研制出的世界上第一台全晶体管计算机TRADIC，装有800只晶体管，功率100瓦，占地0.08495立方米，到2012年intel发布采用22纳米技术的Corei7-3770，装有14.8亿只晶体管，功率77瓦，

5、核心面积仅159.8平方毫米，时57年。而在工业生产中广泛使用的PLC的处理器的更新速度远远落后于计算机，例如GE最高端的RX7i使用的还是奔腾3系列处理器，即便如此，在实际使用时，PLC的计算和储存能力往往还是有所剩余。因此可以预见当Corei7处理器镶嵌在PLC中时，如果我们再像现在一样使用的话将是一种极大的浪费。1问题的提出8在使用PLC进行程序测试时发现有一个变量呈现周期性变化，且幅值、均值和频率在不同的系统输入下有不同的响应。因此笔者希望能够得到这个信号的周期，以便于进一步分析。通过查找资

6、料，发现目前比较常用的两种测频方法为电子计数法和傅立叶变换。但对于本文所遇到的情况都不大适用，首先频率较低，电子计数法测频偏差大。其次频率是变化的，因此在使用傅立叶变换时，难以用程序来确定一个恰当的采样数，也难以用程序在傅立叶变换的结果中选出正确的频率值。最终以电子计数法为基础，找到了一种便于在PLC实现并能消除量化误差的方法，然后再使用傅立叶变换对信号分解并重构。2具体实现2.1相关公式本文傅立叶变换部分采用主要采用算式如下，其中k为整数，k∈[0，N/2or（N-1）/2]，N为采样数，因N有奇

7、数和偶数两种情况，所以k的终点有两种。（1）（2）幅值计算为单边扩展：（3）重构输出如下，记为output4：（4）2.2程序流程8图1为程序整体流程，当PLC置为运行模式后，首先进行初始化，然后循环执行四个相对独立的部分，分别为：采样、零均值化，测频，计算幅值和信号重构。若信号不变即无周期，则输出跟随输入。第一部分主要是采样一个先进先出队列，并计算其均值，在本例中队列长度设为32，即所测周期最长为31个采用数。图1程序结构Fig.1theStructureofProgram第二部分测频流程如图2。

8、若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则根据频率的定义，可知该信号的频率f=N/T，这是电子计数法的原理，但是却存在量化误差，而在这里判断的是越过均值的次数，并分别记录是上升越过还是下降越过，这样不仅可以得到频率，而且还可以得出信号的形状是“+sin”还是“-sin”。测量第一个信号周期需要的时间是一个信号周期加一个采样周期，从第二个信号周期开始更新时间平均值为半个信号周期。第三部分计算幅值，只有当捕捉到一个新的完整周期时才会启动计算，并更新幅值，从而节省时间，流程如