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《plc在低頻時變信號處理中應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、PLC在低頻時變信號處理中應用 摘要近年來，集成電路（IC）技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的運算和存儲密度越來越大，相應地PLC計算速度和內(nèi)存也在變大。目前信號處理大多使用專用的高速DSP，本文就是做出一個嘗試，即使用PLC來進行信號處理，相信在不久的將來PLC在滿足基礎自動化的需求的同時，還能夠勝任更多的角色。關鍵詞PLC；信號處理中圖分類號：TN91文獻標識碼：A文章編號：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集成電路（IntegratedCircuit，簡稱IC）是20世紀中葉發(fā)展起來的一種新型半導體器件。從1955年，貝爾實驗室研制出的世界上第一臺全晶體管計算機TRADIC，裝有800只晶體管，功率100瓦，占地0.08495立方米，到2012年intel發(fā)布采用22納米技術(shù)的Corei7-3770，裝有14.8億只晶體管，功率77瓦，
5、核心面積僅159.8平方毫米，時57年。而在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的PLC的處理器的更新速度遠遠落后于計算機，例如GE最高端的RX7i使用的還是奔騰3系列處理器，即便如此，在實際使用時，PLC的計算和儲存能力往往還是有所剩余。因此可以預見當Corei7處理器鑲嵌在PLC中時，如果我們再像現(xiàn)在一樣使用的話將是一種極大的浪費。1問題的提出8在使用PLC進行程序測試時發(fā)現(xiàn)有一個變量呈現(xiàn)周期性變化，且幅值、均值和頻率在不同的系統(tǒng)輸入下有不同的響應。因此筆者希望能夠得到這個信號的周期，以便于進一步分析。通過查找資
6、料，發(fā)現(xiàn)目前比較常用的兩種測頻方法為電子計數(shù)法和傅立葉變換。但對于本文所遇到的情況都不大適用，首先頻率較低，電子計數(shù)法測頻偏差大。其次頻率是變化的，因此在使用傅立葉變換時，難以用程序來確定一個恰當?shù)牟蓸訑?shù)，也難以用程序在傅立葉變換的結(jié)果中選出正確的頻率值。最終以電子計數(shù)法為基礎，找到了一種便于在PLC實現(xiàn)并能消除量化誤差的方法，然后再使用傅立葉變換對信號分解并重構(gòu)。2具體實現(xiàn)2.1相關公式本文傅立葉變換部分采用主要采用算式如下，其中k為整數(shù)，k∈[0，N/2or（N-1）/2]，N為采樣數(shù)，因N有奇
7、數(shù)和偶數(shù)兩種情況，所以k的終點有兩種。（1）（2）幅值計算為單邊擴展：（3）重構(gòu)輸出如下，記為output4：（4）2.2程序流程8圖1為程序整體流程，當PLC置為運行模式后，首先進行初始化，然后循環(huán)執(zhí)行四個相對獨立的部分，分別為：采樣、零均值化，測頻，計算幅值和信號重構(gòu)。若信號不變即無周期，則輸出跟隨輸入。第一部分主要是采樣一個先進先出隊列，并計算其均值，在本例中隊列長度設為32，即所測周期最長為31個采用數(shù)。圖1程序結(jié)構(gòu)Fig.1theStructureofProgram第二部分測頻流程如圖2。
8、若某一信號在T秒時間內(nèi)重復變化了N次，則根據(jù)頻率的定義，可知該信號的頻率f=N/T，這是電子計數(shù)法的原理，但是卻存在量化誤差，而在這里判斷的是越過均值的次數(shù)，并分別記錄是上升越過還是下降越過，這樣不僅可以得到頻率，而且還可以得出信號的形狀是“+sin”還是“-sin”。測量第一個信號周期需要的時間是一個信號周期加一個采樣周期，從第二個信號周期開始更新時間平均值為半個信號周期。第三部分計算幅值，只有當捕捉到一個新的完整周期時才會啟動計算，并更新幅值，從而節(jié)省時間，流程如
