CN103645728B - 工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动控制。本发明针对被干扰的检测信号参与设备控制产生误动作，导致设备损毁甚至人员伤亡的问题，提供工业测量信号在控制系统中的防干扰控制系统，包括数据处理模块，条件比较模块及信号干扰过滤模块，所述数据处理模块与条件比较模块连接，条件比较模块与信号干扰过滤模块连接。本发明通过信号干扰过滤模块，有效滤除钢卷输运小车的控制信号的波动，使得自动控制系统稳定。适用于工业测量信号在控制系统中的防干扰控制。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制，特别涉及工业测量信号在控制程序中的防干扰控制。
背景技术
随着自动化控制技术的大力发展和推广应用，检测装置越来越多地应用于设备控制中。检测装置的工业测量信号进入控制程序，经过控制程序内部处理，直接参与控制。因此，工业测量信号的准确度、稳定性和抗干扰能力等因素对设备控自动控制水平至关重要。在实际应用中，现场测量装置可能在长期使用的过程中由于环境因素导致测量线路破损，测量装置本体轻微损伤，测量装置周围电磁干扰，电网波动等原因使得测量信号受到干扰，但此被干扰的信号并不严重到无法使用的地步，也就是说测量信号仍然可以应用于设备的控制，只是测量信号不稳定，波动较大。这样被干扰的工业测量信号如果信号参与对设备的控制，会有可能产生误动作，导致设备损毁，甚至人员伤亡的状况发生，因此使得整个控制系统存在安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对被干扰的工业测量信号参与设备控制产生误动作，导致设备损毁甚至人员伤亡的问题，提供工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统及其方法，以达到滤除控制信号波动的效果。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统，包括数据处理模块，条件比较模块及信号干扰过滤模块，所述数据处理模块与条件比较模块连接，条件比较模块与信号干扰过滤模块连接；
数据处理模块，用于将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；
条件比较模块，用于将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较，得出比较结果；
信号干扰过滤模块，用于滤除代表物理属性的实际值的波动和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值的比较结果的波动，得到钢卷运输小车的控制信号。
具体的，所述工业测量信号由线性编码器或激光编码器输出。
具体的，所述信号干扰过滤模块为信号延时器，所述信号延时器，用于在第一时刻检测到所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果后，启动定时器；
在定时器期满后的第二时刻，在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值相同，或者在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果相同时，输出在第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果。
具体的，所述物理属性为钢卷运输小车的位置和/或钢卷运输小车的托架高度。
工业测量信号在控制系统中的防干扰处理方法，包括以下步骤：
步骤1、系统将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；
步骤2、系统将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较，得出比较结果；
步骤3、系统滤除代表物理属性的实际值和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值比较结果的波动，得到钢卷输运小车的控制信号。
具体的，步骤1所述工业测量信号由线性编码器或激光编码器输出。
具体的，步骤1所述物理属性为钢卷运输小车的位置和/或钢卷运输小车的托架高度。
具体的，步骤3中系统利用信号延时器来滤除代表物理属性的实际值和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值比较结果的波动，得到钢卷输运小车的控制信号。
进一步的，步骤3中系统利用信号延时器来滤除代表物理属性的实际值和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值比较结果的波动，得到钢卷输运小车的控制信号，包括以下步骤：
A、在第一时刻，检测到所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果后，启动定时器；
B、在定时器期满后的第二时刻，如果在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值相同，或者在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果相同，则输出在第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果。
本发明的有益效果是，通过信号干扰过滤模块，有效滤除钢卷输运小车的控制信号的波动，使得自动控制系统稳定，持续，保护了设备及人生安全，且本发明结构简单易于实现。附图说明
图1为本发明工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统的结构图；
图2为本发明工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统及其方法实施例中钢卷运输小车行走位置控制流程图；
图3为本发明工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统及其方法实施例中钢卷运输小车托架升降高度控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详细描述本发明的技术方案：
本发明针对被干扰的工业测量信号参与设备控制产生误动作，导致设备损毁甚至人员伤亡的问题，提供工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统，如图1所示，包括数据处理模块，条件比较模块及信号干扰过滤模块，所述数据处理模块与条件比较模块连接，条件比较模块与信号干扰过滤模块连接；数据处理模块，用于将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；条件比较模块，用于将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较；信号干扰过滤模块，用于滤除代表物理属性的实际值的波动和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值的比较结构的波动，得到钢卷运输小车的控制信号。工业测量信号在控制系统中的防干扰处理方法，首先，系统将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；其次，系统将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较；最后，系统滤除代表物理属性的实际值和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值比较结果的波动，得到钢卷输运小车的控制信号。通过信号干扰过滤模块，有效滤除钢卷输运小车的控制信号的波动，使得自动控制系统稳定，持续，保护了设备及人生安全，且本发明结构简单易于实现。
实施例
本发明以西门子S7-400系列产品的PLC控制系统，特别是钢卷运输小车的控制系统为例进行说明，但应当理解的是，其他应用工业测量信号的控制系统也可以同样地应用本发明。
钢卷运输小车广泛应用在冶金行业轧钢企业中，它的主要功能是装卸和运送钢卷。钢卷运输小车车体的升降高度和行走位置是自动控制的。在控制系统中有两个检测装置用于检测钢卷运输小车升降和钢卷运输小车位置，两个检测装置分别是用于钢卷运输小车升降高度测量的线性编码器和用于钢卷运输小车位置检测的激光编码器。首先，钢卷运输小车行走至某个鞍座下，自动停止，钢卷运输小车托架自动提升至设定高度，托起钢卷，自动行走运送钢卷至其他鞍座位置，自动停止，钢卷运输小车托架下降至设定高度，将钢卷放置该位置的鞍座上；然后，钢卷运输小车行走至某个鞍座下，钢卷运输小车托架自动提升至设定高度，托起钢卷，然后运送钢卷至开卷机卷筒上；最后，钢卷运输小车行走至卷取机位置下，托架自动提升在设定高度，接住卷取机卷筒上的钢卷，小车移动，自动卸下钢卷，然后钢卷运输小车下降至设定高度，运送钢卷至规定的鞍座位置，钢卷运输小车托架下降至设定高度，将钢卷放置在该鞍座上。以上过程中，用于钢卷运输小车升降高度测量的线性编码器和用于钢卷运输小车位置检测的激光编码器需要实时地进行检测，并将工业测量信号作为控制系统的输入信号。根据该输入信号控制钢卷运输小车的行走和控制钢卷运输小车托架升降。
下面分别针对钢卷运输小车行走位置控制方法和钢卷运输小车托架升降高度控制方法进行说明。
1、钢卷运输小车行走位置控制。钢卷运输小车位置是由激光编码器检测的。钢卷运输小车的行走和停止控制与钢卷运输小车位置有关。比如钢卷运输小车在W1位置必须停止，托起钢卷后，自动运送钢卷至W2位置，然后停止在W2位置，卸下钢卷，再行走至W1位置，循环运送钢卷。如图2所示，激光编码器工业测量信号输入数据处理模块，数据处理模块将激光编码器工业测量信号转换为钢卷运输小车位置实际值并发送到条件比较模块。条件比较模块将钢卷运输小车实际位置值与预先设定的钢卷运输小车位置值进行比较并输出比较结果。如前所述，由于钢卷运输小车位置实际值可能存在波动，因此会导致条件比较模块的输出结果也产生波动。为了滤除该波动，增加了工业测量信号干扰过滤模块。工业测量信号干扰过滤模块对比较结果进行处理，滤除比较结果的波动。
2、钢卷运输小车托架升降高度控制。钢卷运输小车托架高度由线性编码器检测，钢卷运输小车托架的升降高度由线性编码器检测控制。钢卷运输小车托架升降高度控制，如图3所示，编码器工业测量信号输入数据处理模块，数据处理模块将编码器工业测量信号转换为钢卷运输小车托架高度实际值并发送到条件比较模块。条件比较模块将钢卷运输小车托架高度实际值与预先设定的钢卷运输小车托架高度值进行比较，并输出控制信号。如前所述，由于钢卷运输小车托架高度实际值可能存在波动，因此会导致条件比较模块的控制信号也产生波动。为了滤除该波动，增加了工业测量信号干扰过滤模块。工业测量信号干扰过滤模块对控制信号进行处理，滤除控制信号的波动。
虽然上述的示例中，工业测量信号干扰过滤模块滤除的是控制信号的波动，但作为替代，干扰过滤模块也可以滤除钢卷运输小车实际位置或钢卷运输小车托架高度实际值的波动，以使得最终用来控制小车行走和小车托架位置高度的控制信号比较稳定。
以上的示例中，信号干扰过滤模块可以是信号延时器。
信号延时器在第一时刻检测到所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果后，启动定时器；还用于在定时器期满后的第二时刻，在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值相同，或者在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果相同时，输出在第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果。以利用信号延时器滤除控制信号的波动为例，该信号延时器在第一时刻检测到控制信号（例如高电平）后启动定时器，在定时器期满后的第二时刻判定该第二时刻的控制信号是否发生改变，如果没有改变的话，则输出控制信号，如果控制信号发生改变，则重新开始检测控制信号。
Claims (5)
1.工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统，其特征在于，包括数据处理模块，条件比较模块及信号干扰过滤模块，所述数据处理模块与条件比较模块连接，条件比较模块与信号干扰过滤模块连接；
数据处理模块，用于将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；
条件比较模块，用于将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较，得出比较结果；
信号干扰过滤模块，用于滤除代表物理属性的实际值的波动和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值的比较结果的波动，得到钢卷运输小车的控制信号；所述信号干扰过滤模块为信号延时器；
所述信号延时器，用于在第一时刻检测到所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果后，启动定时器；
在定时器期满后的第二时刻，在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值相同，或者在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果相同时，输出在第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果。
2.根据权利要求1所述的工业测量信号在控制系统中的防干扰处理系统，其特征在于，所述物理属性为钢卷运输小车的位置和/或钢卷运输小车的托架高度。
3.工业测量信号在控制系统中的防干扰处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、系统将钢卷运输小车的工业测量信号转换为代表物理属性的实际值；
步骤2、系统将代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值做出比较，得出比较结果；
步骤3、系统利用信号延时器来滤除代表物理属性的实际值和/或代表物理属性的实际值与存储的预设代表物理属性值比较结果的波动，包括以下步骤：
A、在第一时刻，检测到所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果后，启动定时器；
B、在定时器期满后的第二时刻，如果在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值相同，或者在该第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果与在第一时刻检测到的所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果相同，则输出在第二时刻检测到的所述代表物理属性的实际值或者所述代表物理属性的实际值与存储的代表物理属性的相应预设值的比较结果。
4.根据权利要求3所述的工业测量信号在控制系统中的防干扰处理方法，其特征在于，所述步骤1中，工业测量信号由线性编码器或激光编码器输出。
5.根据权利要求3所述的工业测量信号在控制系统中的防干扰处理方法，其特征在于，所述步骤1中，物理属性为钢卷运输小车的位置和/或钢卷运输小车的托架高度。
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