1 引言：

　　高速線材軋線張力控制是線材自動控制中重要的一項技術，是衡量軋線自控系統(tǒng)的一項重要標志。一般采用負荷法實現(xiàn)間接張力控制。張力數(shù)據(jù)的采集是間接張力控制系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)，采集到的數(shù)據(jù)能否真實地反映現(xiàn)場的實際情況，是否可靠直接關系到后續(xù)控制的精度與穩(wěn)定性。在一般的PLC 控制系統(tǒng)中，模擬量由于受到現(xiàn)場環(huán)境等的影響造成采集上來的信號不能充分反映現(xiàn)場的真實情況，信號進入系統(tǒng)運算后容易造成運算超差，更有可能引起系統(tǒng)控制錯誤導致各種事故。由此可見模擬量控制的成功與否在很大程度上決定可控制系統(tǒng)的好壞。一般濾波控制只是簡單的把幾個采樣值進行平均處理，有時造成的偏差較大，而且調試起來很不靈活，本文針對軋鋼現(xiàn)場的實際情況，介紹一套用于軋線PLC 控制的模擬量信號采樣、濾波的方法。實現(xiàn)了自由靈活的信號處理。

　　2 軋線PLC 控制系統(tǒng)的組成：

　　在我們設計調試的線材生產(chǎn)線中，一般采用Siemens S7-400 PLC 作為主控制器，粗、中軋機，預精軋機，吐絲機，夾送棍傳動采用SiemeNS 直流調速裝置 6RA70，精軋機采用交流變頻裝置。主軋線設兩個HMI，HMI 與PLC 通過以太網(wǎng)通訊，PLC 與各傳動采用Profibus-DP網(wǎng)通訊，總體功能圖如下：

　　（1）軋線張力控制的實現(xiàn)方法：

　　棒線材軋線張力控制一般采用間接張力控制方法，即利用軋機負荷反饋計算軋機的張力。本文控制方法為利用PLC 與傳動裝置之間的Profibus-DP。

　　（2）PLC 內部的信號濾波算法：

　　信號濾波在功能上分為輸入信號的采樣、儲存，數(shù)據(jù)分析處理、濾波，信號輸出等環(huán)節(jié)：

　　1） 采樣、存儲環(huán)節(jié)：PLC 系統(tǒng)接受模擬量信號后，首先進行可控周期、可控數(shù)量的采樣，采樣采取FIFO 算法，保證數(shù)據(jù)的實時性。保證在任何時間段內采集存儲的的數(shù)據(jù)都是最新、最近的。

　　2） 數(shù)據(jù)處理排序環(huán)節(jié)：利用冒泡算法對采集的數(shù)據(jù)排序。

　　3） 數(shù)據(jù)處理均值環(huán)節(jié)：去除 N 個最大值、最小值。對剩余的數(shù)據(jù)進行均值處理。控制框圖如下：

　　3 濾波系統(tǒng)功能詳細介紹：

　　考慮到數(shù)據(jù)采樣的連續(xù)性以及在特定的時間段內要保留一定數(shù)量的連續(xù)的采樣數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中定義一個FIFO 數(shù)據(jù)鏈表，采樣數(shù)據(jù)按照時間順序依次進入鏈表，當鏈表數(shù)據(jù)個數(shù)N（可調）一定時，那么著N 個采樣值就是一段時間內的連續(xù)采樣值。在采樣過程中從頻率根據(jù)具體情況進行調整。

　　采樣數(shù)據(jù)的最大值和最小值在采樣過程中有可能受到干擾，或者采集的數(shù)據(jù)與其它值有較大偏離，其采樣可靠度不如其他中間數(shù)據(jù)可靠，在運算中將規(guī)定數(shù)量（可調）的最值除去。采用冒泡算法對數(shù)據(jù)排序，然后分別除去兩端的一定個數(shù)（可調）的最大值和最小值。最后剩余的數(shù)據(jù)均值處理。

　　4 方案模塊化：

　　本次應用的特點就是將上述功能模塊化集中在一個功能塊FC 中，任何時候只要調用此功能塊，就可實現(xiàn)采樣濾波功能，通過調整功能塊參數(shù)（爪子），可以實現(xiàn)可變頻率采樣，

　　可變數(shù)量采樣等數(shù)據(jù)濾波功能。本功能基于Siemens S7-400PLC 系統(tǒng)設計，采用SCL 編程語言，功能塊參數(shù)描述如下：

　　Input：

　　I_main：模擬量輸入信號

　　S_EN：功能允許信號

　　S_TRG：采樣允許信號

　　F_SEL：需要去除的最值個數(shù)

　　S_NO：采樣個數(shù)

　　S_ARR：采樣寄存器

　　Output：

　　O_main：濾波后信號輸出。

　　S_ok：采樣濾波計算正常。

　　調用此功能塊的程序如下：FC10 為采樣功能塊

　　CALL FC 10 （

　　I_main ：= MD 300，

　　S_EN：= L 20.0，

　　S_TRG：= L 20.1，

　　F_SEL：= MW 502，

　　S_NO：= MW 504，

　　O_main：= MD 404，

　　S_ok：= M 506.0，

　　S_ARR：= DB10.ARR）;

　　5 應用體會

　　采用此濾波功能后，對速度相應要求相對較慢的張力數(shù)據(jù)采集有較好的濾波效果。本功能可以方便地修改采樣周期，采樣個數(shù)，特殊值去除個數(shù)等，尤其便于根據(jù)具體情況進行現(xiàn)場調試，提高現(xiàn)場工作效率。