3 Устройство и работа прибора 3.4 Цифровой фильтр 3.4.1 Для ослабления влияния внешних импульсных помех на эксплуатационные характеристики контроллера в программу его работы введена цифровая фильтрация результатов измерений. Фильтрация осуществляется независимо для каждого аналогового входа, задается параметрами «Пост. Фильтра» и «Полоса фильтра». Фильтрация проводится в два этапа. 3.4.2 На первом этапе фильтрации из текущих измерений входных параметров отфильтровываются значения, имеющие явно выраженные «провалы» или «выбросы».
Для этого в контроллере осуществляется непрерывное вычисление разности между результатами двух последних измерений одного и того же входного параметра, выполненных в соседних циклах опроса, и сравнение ее с заданным предельным отклонением. Если вычисленная разность превышает заданный предел, то результат, полученный в последнем цикле опроса, считается недостоверным, дальнейшая обработка его приостанавливается и производится повторное измерение. Если недостоверный результат был вызван воздействием помехи, то повторное измерение подтвердит этот факт и ложное значение аннулируется.
Такой алгоритм обработки результатов измерений позволяет защитить контроллер от воздействия единичных импульсных и коммутационных помех, возникающих на производстве при работе силового оборудования. Величина предельного отклонения результатов двух соседних измерений задается пользователем в параметре « Полоса фильтра{N} » (где {N} – номер входа (1…8)) индивидуально для каждого датчика в единицах измеряемых ими физических величин.
В общем случае при выборе «Полосы фильтра» следует иметь в виду, что чем меньше ее заданное значение, тем лучше помехозащищенность аналогового входа, но при этом (из-за возможных повторных измерений) хуже реакция контроллера на быстрое фактическое изменение входного параметра. Во избежание повторных измерений при задании «Полосы фильтра» следует руководствоваться максимальной скоростью изменения контролируемого параметра, а также рассчитанной периодичностью опроса (исходя из времени опроса одного аналогового входа, см. таблицу 2.1). При необходимости данный фильтр может быть отключен установкой в параметре «Полоса фильтра» значения «0».
3.4.3 На втором этапе фильтрации осуществляется сглаживание (демпфирование) полученных (см. п. 3.4.2) результатов измерений в случае их возможной остаточной флуктуации. Передаточная функция звена, осуществляющего преобразование входного сигнала на этом этапе фильтрации, по своим параметрам соответствует фильтру низких частот первого порядка с постоянной времени τ . При поступлении на вход такого фильтра скачкообразного сигнала его выходной сигнал через время, равное τ , изменится на величину 0,64 от амплитуды скачка; через время, равное 2 τ , – на величину 0,88; через время, равное 3 τ , – на величину 0,95 и т.д. по экспоненциальному закону.
Временные диаграммы работы цифровых фильтров представлены на рисунке 3.3. «Постоянная времени фильтра» τ задается пользователем в секундах индивидуально для каждого аналогового входа при установке параметра « Пост. Фильтра{N} ». При задании параметра « Пост. фильтра » следует иметь в виду, что увеличение его значения улучшает помехозащищенность аналоговых входов, но одновременно увеличивает его инерционность. Реакция контроллера на быстрые изменения входной величины замедляется. При необходимости данный фильтр может быть отключен установкой в параметре « Пост. фильтра » значения «0». 19