一種plc可編程濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種PLC可編程濾波器，包括與PLC的輸入端口連接的數(shù)字積分裝置（10）、均與所述數(shù)字積分裝置（10）電性連接的閾值比較裝置（20）以及正負(fù)飽和比較裝置（30）；還包括分別與所述數(shù)字積分裝置（10）、閾值比較裝置（20）以及所述正負(fù)飽和比較裝置（30）連接的參數(shù)寫(xiě)入裝置（40）。實(shí)施本發(fā)明的有益效果是，預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值與預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值可以分開(kāi)單獨(dú)設(shè)置，預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)與負(fù)積分常數(shù)都可以單獨(dú)編程設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)了非常靈活的濾波功能，可以實(shí)現(xiàn)單脈沖與連續(xù)脈沖效果分離，高電平與低電平濾波效果分離。
【專利說(shuō)明】—種PLC可編程濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PLC濾波領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種PLC可編程濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前許多可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)采用硬件濾波，如RC、LC等濾波技術(shù)，而硬件濾波器由于參數(shù)是確定的，一旦成型，在使用過(guò)程中便無(wú)法更改，使得PLC輸入端口要么是高速輸入要么是低速輸入，因此不利于PLC輸入的重復(fù)使用，不能適用靈活的場(chǎng)合。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中也有部分采用數(shù)字軟件濾波，而采用數(shù)字軟件濾波的雙向計(jì)數(shù)器通常只有一個(gè)判斷閾值，即計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)一個(gè)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)閾值判斷輸入的高低電平，使得在閾值附近產(chǎn)生的干擾信號(hào)一樣可以導(dǎo)致誤動(dòng)作；即使采用兩個(gè)閾值作為判斷，但由于本身的局限性在設(shè)定好閾值與積分常數(shù)的正負(fù)值之后，便不可再對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行修改，而且積分常數(shù)的正值與積分常數(shù)的負(fù)值的絕對(duì)值是同一個(gè)值，因此無(wú)法根據(jù)不同的輸入調(diào)節(jié)其濾波寬度及遲滯量，也就無(wú)法滿足針對(duì)特殊的應(yīng)用場(chǎng)合做不同的濾波效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種PLC可編程濾波器。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種PLC可編程濾波器，包括與PLC的輸入端口連接的數(shù)字積分裝置、均與所述數(shù)字積分裝置電性連接的閾值比較裝置和正負(fù)飽和比較裝置以及分別與所述數(shù)字積分裝置、閾值比較裝置和所述正負(fù)飽和比較裝置電性連接的參數(shù)寫(xiě)入裝置，且所述閾值比較裝置包括依次電性連接的選擇子單元和輸出子單元；
[0006]所述數(shù)字積分裝置用于根據(jù)經(jīng)由PLC的輸入端口從外部接收的數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并將積分運(yùn)算結(jié)果輸出到所述閾值比較裝置和所述正負(fù)飽和比較裝置；
[0007]所述正負(fù)飽和比較裝置用于將所述數(shù)字積分裝置輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出用于控制所述數(shù)字積分裝置進(jìn)行積分運(yùn)算或停止工作的第一控制信號(hào)；
[0008]所述選擇子單元用于根據(jù)所述輸出子單元反饋的第二控制信號(hào)將第一比較結(jié)果或第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元，其中所述第一比較結(jié)果為所述數(shù)字積分裝置輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的高電平閾值的比較結(jié)果，所述第二比較結(jié)果為所述數(shù)字積分裝置輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的低電平閾值的比較結(jié)果；
[0009]所述輸出子單元用于根據(jù)所述選擇子單元的輸出產(chǎn)生第二控制信號(hào)作為PLC可編程濾波器的輸出；
[0010]所述參數(shù)寫(xiě)入裝置用于編程設(shè)置積分常數(shù)、以及所述預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值、預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值。[0011 ] 在上述PLC可編程濾波器中，所述第一控制信號(hào)包括第一高電平和第一低電平兩種狀態(tài)，所述數(shù)字積分裝置在所述第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)時(shí)停止工作、在所述第一控制信號(hào)為第一低電平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行積分運(yùn)算。
[0012]在上述PLC可編程濾波器中，所述第二控制信號(hào)包括第二高電平和第二低電平兩種狀態(tài)，所述選擇子單元在所述第二控制信號(hào)為第二高電平狀態(tài)時(shí)將第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元、在所述第二控制信號(hào)為第二低電平狀態(tài)時(shí)，將第一比較結(jié)果輸出到輸出子單
J Li o
[0013]在上述PLC可編程濾波器中，所述數(shù)字積分裝置包括第一數(shù)據(jù)選擇器、第二數(shù)據(jù)選擇器、加法器以及寄存器；所述第一數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入端均連接所述參數(shù)寫(xiě)入裝置，所述第一數(shù)據(jù)選擇器的控制端連接要被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)；所述第二數(shù)據(jù)選擇器的一個(gè)輸入端連接所述第一數(shù)據(jù)選擇器的輸出端、另一個(gè)輸入端的輸入值為0，所述第二數(shù)據(jù)選擇器的控制端連接所述正負(fù)飽和比較裝置的輸出端；所述加法器的兩個(gè)輸入端分別連接所述第二數(shù)據(jù)選擇器的輸出端和所述寄存器的輸出端；所述加法器的輸出端連接所述寄存器的輸入端。
[0014]在上述PLC可編程濾波器中，所述寄存器包括依次串聯(lián)連接的多個(gè)第一觸發(fā)器。
[0015]在上述PLC可編程濾波器中，所述選擇子單元包括第一比較器、第二比較器以及第三數(shù)據(jù)選擇器，所述輸出子單元包括第二觸發(fā)器；所述第一比較器的兩個(gè)輸入端和所述第二比較器的兩個(gè)輸入端均分別與所述寄存器的輸出端和所述參數(shù)寫(xiě)入裝置連接，所述第一比較器的輸出端和所述第二比較器的輸出端分別與所述第三數(shù)據(jù)選擇器的兩個(gè)輸入端連接，所述第三數(shù)據(jù)選擇器的輸出端與所述第二觸發(fā)器的輸入端連接，所述第二觸發(fā)器的輸出端與所述第三數(shù)據(jù)選擇器的控制端連接。
[0016]在上述PLC可編程濾波器中，所述第一觸發(fā)器和所述第二觸發(fā)器均為同步D觸發(fā)器。
[0017]在上述PLC可編程濾波器中，所述正負(fù)飽和比較裝置包括第三比較器、第四比較器以及或門；所述第三比較器的兩個(gè)輸入端和所述第四比較器的兩個(gè)輸入端均分別與所述數(shù)字積分裝置的輸出端和所述參數(shù)寫(xiě)入裝置連接，所述第三比較器的輸出端和所述第四比較器的輸出端分別與所述或門的兩個(gè)輸入端連接，所述或門的輸出端與所述數(shù)字積分裝置連接。
[0018]實(shí)施本發(fā)明的PLC可編程濾波器，具有以下有益效果:通過(guò)采用雙閾值的比較器，實(shí)現(xiàn)了一種遲滯輸入效果，達(dá)到了抗干擾的特征；通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置使得預(yù)設(shè)的正飽和值和預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值以及預(yù)設(shè)的高電平閾值和預(yù)設(shè)的低電平閾值可以分開(kāi)單獨(dú)編程設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了濾波的靈活配置，可以控制濾波能力以及響應(yīng)快速性的矛盾；并且預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)和預(yù)設(shè)的負(fù)積分常數(shù)分別可編程設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了高電平和低電平的不同處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0020]圖1是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例提供的PLC可編程濾波器的模塊方框圖；
[0021]圖2是圖1中數(shù)字積分裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是圖1中閾值比較裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；[0023]圖4是圖1中正負(fù)飽和比較裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖5是本發(fā)明PLC可編程濾波器的第一較佳實(shí)施例輸出的波形圖；
[0025]圖6是本發(fā)明PLC可編程濾波器的第二較佳實(shí)施例輸出的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0027]圖1為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例提供的PLC可編程濾波器的模塊方框圖，包括數(shù)字積分裝置10、閾值比較裝置20、正負(fù)飽和比較裝置30以及參數(shù)寫(xiě)入裝置40，其中，數(shù)字積分裝置10與PLC的輸入端口連接，該P(yáng)LC的輸入端口用于從外部接收需被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)，數(shù)字積分裝置10用于經(jīng)由所述PLC的輸入端口從外部接收的需被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)以及根據(jù)該數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并將積分運(yùn)算結(jié)果輸出給閾值比較裝置20和正負(fù)飽和比較裝置30，且閾值比較裝置20又包括選擇子單元21和輸出子單元22。
[0028]正負(fù)飽和比較裝置30用于將數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出預(yù)定的第一控制信號(hào)。其中，第一控制信號(hào)有第一高電平和第一低電平兩種狀態(tài)，數(shù)字積分裝置10在第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)時(shí)停止工作、在第一控制信號(hào)為第一低電平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行積分運(yùn)算。
[0029]選擇子單元21用于根據(jù)輸出子單元22反饋的第二控制信號(hào)將第一比較結(jié)果或第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元22，其中第一比較結(jié)果為數(shù)字積分裝置10輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的高電平閾值的比較結(jié)果，第二比較結(jié)果為數(shù)字積分裝置10輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的低電平閾值的比較結(jié)果；輸出子單元22用于根據(jù)選擇子單元21的輸出產(chǎn)生第二控制信號(hào)作為PLC可編程濾波器的輸出。第二控制信號(hào)包括第二高電平和第二低電平兩種狀態(tài)，選擇子單元21在第二控制信號(hào)為第二高電平狀態(tài)時(shí)將第二比較結(jié)果輸出到輸出子單兀22、在第二控制信號(hào)為第二低電平狀態(tài)時(shí),將第一比較結(jié)果輸出到輸出子單兀22。
[0030]參數(shù)寫(xiě)入裝置40分別與數(shù)字積分裝置10、閾值比較裝置20和正負(fù)飽和比較裝置30連接，且用于編程設(shè)置積分常數(shù)以及上述預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值、預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值。其中，積分常數(shù)又包括預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)和預(yù)設(shè)的負(fù)積分常數(shù)。
[0031]數(shù)字積分裝置10又包括第一數(shù)據(jù)選擇器101、第二數(shù)據(jù)選擇器102、加法器103以及寄存器104，如圖2所示，第一數(shù)據(jù)選擇器101的兩個(gè)輸入端均連接參數(shù)寫(xiě)入裝置40，用于對(duì)參數(shù)寫(xiě)入裝置40輸出的預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)+N和負(fù)積分常數(shù)-M進(jìn)行處理，N與M均為正數(shù)，可以為相同值或不同值，第一數(shù)據(jù)選擇器101的控制端連接要被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)，數(shù)字輸入信號(hào)有高電平和低電平這兩種狀態(tài)，假設(shè)數(shù)字輸入信號(hào)有效電平為高電平，在該數(shù)字輸入信號(hào)為高電平狀態(tài)時(shí)，第一數(shù)據(jù)選擇器101選擇預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)+N輸出；在該數(shù)字輸入信號(hào)為低電平狀態(tài)時(shí)，第一數(shù)據(jù)選擇器102此時(shí)選擇預(yù)設(shè)的負(fù)積分常數(shù)-M輸出。
[0032]第二數(shù)據(jù)選擇器102的一個(gè)輸入端連接第一數(shù)據(jù)選擇器101的輸出端、另一個(gè)輸入端輸入的值為0，第二數(shù)據(jù)選擇器102的控制端連接正負(fù)飽和比較裝置30的輸出端，正負(fù)飽和比較裝置30輸出第一控制信號(hào)，在正負(fù)飽和比較裝置30輸出的第一控制信號(hào)為第一低電平狀態(tài)時(shí)，第二數(shù)據(jù)選擇器102在其控制端的控制下選擇與第一數(shù)據(jù)選擇器101的輸出端連接的輸入值輸出；在正負(fù)飽和裝置30輸出的第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)時(shí)，第二數(shù)據(jù)選擇器102在其控制端的控制下選擇輸入值為0的輸入端輸出，即此時(shí)停止積分運(yùn)算，數(shù)字積分裝置10停止工作。加法器103的兩個(gè)輸入端分別連接第二數(shù)據(jù)選擇器102的輸出端和寄存器104的輸出端，加法器103的輸出端連接寄存器104的輸入端，即寄存器104與加法器103相當(dāng)于一個(gè)計(jì)數(shù)器，用該計(jì)數(shù)器來(lái)模擬積分器，因此數(shù)字積分裝置10實(shí)現(xiàn)了一種積分作用。其中，寄存器104由多個(gè)第一觸發(fā)器串聯(lián)連接組成，例如，若包括K位第一觸發(fā)器，則寄存器104為K位寄存器。
[0033]選擇子單元21包括第一比較器201、第二比較器202以及第三數(shù)據(jù)選擇器203 ;輸出子單元22包括第二觸發(fā)器204，如圖3所示，第一比較器201的兩個(gè)輸入端和第二比較器202的兩個(gè)輸入端均分別與寄存器104的輸出端和參數(shù)寫(xiě)入裝置40連接。第一比較器201為高電平比較器，用于對(duì)參數(shù)寫(xiě)入裝置40輸出的預(yù)設(shè)的高電平閾值進(jìn)行處理，將其與寄存器104的輸出值即數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，若數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果大于預(yù)設(shè)的高電平閾值，則第一比較器201輸出高電平；第二比較器202為低電平比較器，用于對(duì)參數(shù)寫(xiě)入裝置40輸出的預(yù)設(shè)的低電平閾值進(jìn)行處理，將其與數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，若數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果小于預(yù)設(shè)的低電平閾值，貝1J第二比較器202輸出低電平。第一比較器201的輸出端和第二比較器202的輸出端分別與第三數(shù)據(jù)選擇器203的兩個(gè)輸入端連接，第三數(shù)據(jù)選擇器203的輸出端與第二觸發(fā)器204的輸入端連接，第二觸發(fā)器204的輸出端即閾值比較裝置20的輸出端與第三數(shù)據(jù)選擇器203的控制端連接。閾值比較裝置30輸出第二控制信號(hào)，即輸出子單元22根據(jù)選擇子單元21的輸出產(chǎn)生第二控制信號(hào)作為PLC可編程濾波器的輸出，選擇子單元21再根據(jù)輸出子單元22反饋的第二控制信號(hào)進(jìn)行選擇輸出。具體地，第三數(shù)據(jù)選擇器203在第二控制信號(hào)為第二高電平狀態(tài)時(shí)，選擇子單元21將第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元22，即第三數(shù)據(jù)選擇器203在其控制端的控制下選擇第二比較器202的輸出值輸出；在第二控制信號(hào)為低電平狀態(tài)時(shí)，選擇子單元21將第一比較結(jié)果輸出到輸出子單元22，即第三數(shù)據(jù)選擇器203在其控制端的控制下選擇第一比較器201的輸出值輸出。因此采用雙閾值比較器，實(shí)現(xiàn)了 一個(gè)帶遲滯比較的作用。
[0034]正負(fù)飽和比較裝置30又包括第三比較器301、第四比較器302以及或門303，如圖4所示，第三比較器301的兩個(gè)輸入端和第四比較器302的兩個(gè)輸入端均分別與數(shù)字積分裝置10的輸出端和參數(shù)寫(xiě)入裝置40連接。第三比較器301為正飽和比較器，用于對(duì)參數(shù)寫(xiě)入裝置40輸出的預(yù)設(shè)的正飽和值進(jìn)行處理，將其與數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，若數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果大于或等于預(yù)設(shè)的正飽和值時(shí)，第三比較器301輸出高電平；第四比較器302為負(fù)飽和比較器，用于對(duì)參數(shù)寫(xiě)入裝置40輸出的預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值進(jìn)行處理，將其與數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較，若數(shù)字積分裝置10輸出的運(yùn)算結(jié)果小于或等于負(fù)飽和值時(shí)，第四比較器302輸出高電平。第三比較器301的輸出端和第四比較器302的輸出端分別與或門303的兩個(gè)輸入端連接，或門303的輸出端即正負(fù)飽和比較裝置30的輸出端連接數(shù)字積分裝置10中的第二數(shù)據(jù)選擇器102的控制端，只要第三比較器301和第四比較器302的輸出值有一個(gè)為高電平時(shí)，或門303輸出值為高電平，即正負(fù)飽和比較裝置30輸出的第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)，此時(shí)控制數(shù)字積分裝置10中的第二數(shù)據(jù)選擇器102選擇輸入值為0的輸入端輸出，數(shù)字積分裝置10停止工作，保持原值。
[0035]第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器204均為同步D觸發(fā)器，均用時(shí)鐘脈沖的上升沿來(lái)觸發(fā)，寄存器104和第二觸發(fā)器204的時(shí)鐘信號(hào)(Clk)和復(fù)位信號(hào)(nRST)均來(lái)源于PLC系統(tǒng)內(nèi)部。
[0036]現(xiàn)詳細(xì)介紹本發(fā)明提供的一種PLC可編程濾波器的工作原理如下:
[0037]I)如圖2中的數(shù)字積分裝置，其中有一個(gè)多位寄存器(由多個(gè)觸發(fā)器組成)與加法器(Add)構(gòu)成一個(gè)計(jì)數(shù)器，用該計(jì)數(shù)器來(lái)模擬積分器，計(jì)數(shù)的時(shí)鐘來(lái)源于PLC系統(tǒng)內(nèi)部，其中加法器的一個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)的操作數(shù)I來(lái)自于多位寄存器，加法器的另一個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)的操作數(shù)2來(lái)自于第二個(gè)數(shù)據(jù)選擇器(Mux)，當(dāng)寄存器未飽和時(shí)，操作數(shù)2為+N，或者-M，取決于輸入信號(hào)，假設(shè)輸入信號(hào)有效電平為高電平，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)為+N,為低電平時(shí)為-M，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到飽和時(shí)(即多位寄存器的輸出值大于等于預(yù)設(shè)的正飽和值或小于等于預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值)，此時(shí)控制第二數(shù)據(jù)選擇器輸出為0，即操作數(shù)2為0，停止做積分運(yùn)算。因此數(shù)字積分裝置實(shí)現(xiàn)了一種積分作用，積分的常數(shù)均可以通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)M、N的編程，從而實(shí)現(xiàn)輸入高低電平信號(hào)不同的濾波效果。
[0038]2)如圖3中的閾值比較裝置，其通過(guò)兩個(gè)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)高低電平的比較。其中一個(gè)為低電平比較器，一個(gè)為高電平比較器，當(dāng)數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果大于預(yù)設(shè)的高電平閾值時(shí)，高電平比較器輸出高電平；當(dāng)數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果小于預(yù)設(shè)的低電平閾值時(shí)，低電平比較器輸出低電平；當(dāng)數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果在預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值區(qū)間時(shí)，保持上一次閾值比較裝置輸出的電平狀態(tài)。具體地，高電平比較器和低電平比較器輸出的兩個(gè)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器(Mux)進(jìn)入到一個(gè)同步觸發(fā)器(Flip-Flop)，數(shù)據(jù)選擇器的控制信號(hào)為輸出子單元輸出的第二控制信號(hào)，當(dāng)?shù)诙刂菩盘?hào)為第二高電平狀態(tài)時(shí)第三數(shù)據(jù)選擇器選擇低電平比較器輸出的第二比較結(jié)果輸出，當(dāng)?shù)诙刂菩盘?hào)為第二低電平狀態(tài)時(shí)第三數(shù)據(jù)選擇器選擇高電平比較器的第一比較結(jié)果輸出。通過(guò)這兩個(gè)比較器實(shí)現(xiàn)了一個(gè)帶遲滯比較的作用，達(dá)到了抗干擾的特征，此外兩個(gè)比較器的操作數(shù)中的預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值均可以通過(guò)如圖1中的參數(shù)寫(xiě)入裝置編程設(shè)置。
[0039]3)如圖4中的正負(fù)飽和比較裝置，數(shù)字積分裝置在輸出同時(shí)輸出給正負(fù)飽和比較裝置，該正負(fù)飽和比較裝置包括正飽和比較器以及負(fù)飽和比較器，當(dāng)數(shù)字積分裝置的輸出值大于或等于預(yù)設(shè)的正飽和值時(shí)，正飽和比較器輸出高電平，否則輸出正飽和比較器輸出低電平；當(dāng)數(shù)字積分裝置的輸出值小于或等于預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值時(shí)，負(fù)飽和比較器輸出高電平，否則負(fù)飽和比較器輸出低電平。這兩個(gè)比較器通過(guò)一個(gè)或門后輸出在數(shù)字積分裝置中的數(shù)據(jù)選擇器。實(shí)現(xiàn)的功能是，當(dāng)數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的正飽和值或者預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字積分裝置停止工作，保持原值。此外預(yù)設(shè)的正飽和值和預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值均可以通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置編程設(shè)置。
[0040]4)如圖1中的參數(shù)寫(xiě)入裝置，其可以讓PLC系統(tǒng)內(nèi)部軟件寫(xiě)入各個(gè)參數(shù)，如圖1中的虛線箭頭部分，從而可以實(shí)現(xiàn)在不同應(yīng)用設(shè)置不同的參數(shù)。例如，在數(shù)據(jù)輸入信號(hào)中產(chǎn)生的高電平毛刺與低電平毛刺需要不同的濾波時(shí)間，整體的相應(yīng)時(shí)間，均可通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置編程設(shè)置。其中，正脈沖一般是所需要的信號(hào)，但常常有了干擾之后，正脈沖會(huì)存在一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的負(fù)毛刺，這是要去除的，而負(fù)脈沖也是所需要的，但如果有了干擾，負(fù)脈沖上會(huì)疊加持續(xù)時(shí)間很短的正毛刺，也是需要去除的。此外，預(yù)設(shè)的正飽和值和預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值與預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值分開(kāi)單獨(dú)設(shè)置，預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)與預(yù)設(shè)的負(fù)積分常數(shù)都可以單獨(dú)編程設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)了非常靈活的濾波功能。并可以通過(guò)改變這些參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)單脈沖與連續(xù)脈沖濾波效果分離，輸入信號(hào)中的高電平低電平濾波效果分離，以在不同應(yīng)用情況下達(dá)到最好的濾波效果。
[0041]圖5為本發(fā)明一種PLC可編程濾波器的第一較佳實(shí)施例的波形圖，在本實(shí)施例中，通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置編程設(shè)置預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)為1、預(yù)設(shè)的負(fù)積分常為-1，即N=1、M=1，設(shè)置預(yù)設(shè)的高電平閾值PT (Positive Threshold)為3、預(yù)設(shè)的低電平閾值NT (NegativeThreshold)為2,設(shè)置預(yù)設(shè)的正飽和值PS (Positive saturation)為6、預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值NS (Negative saturation)為O。該波形圖包括需被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)Input、輸出信號(hào)Out即閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)Ref_Clk、寄存器的輸出值即計(jì)數(shù)值Counter以及與計(jì)數(shù)值相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)曲線圖。其中，計(jì)數(shù)曲線圖所表示的值與計(jì)數(shù)值是一樣的，只是曲線為了方便示意，干擾信號(hào)為圖中箭頭所指的一段時(shí)間的負(fù)毛刺。
[0042]如圖所示，在開(kāi)始時(shí)輸入信號(hào)為低電平，即輸入積分值為0，一旦輸入為高電平，開(kāi)始以PLC系統(tǒng)內(nèi)部參考時(shí)鐘做積分運(yùn)算，當(dāng)計(jì)數(shù)即數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果增加到預(yù)設(shè)的高電平閾值3時(shí)，此時(shí)第一比較器輸出高電平，第三數(shù)據(jù)選擇器選擇第一比較器輸出的高電平輸出，經(jīng)第二觸發(fā)器之后，閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)為第二高電平狀態(tài)，然后計(jì)數(shù)繼續(xù)增加，每一次增加的幅度為N，如圖所示，計(jì)數(shù)從I增加到5，當(dāng)遇到輸入為低電平時(shí)(該低電平為輸入信號(hào)中的高電平遇到干擾后，產(chǎn)生的一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的負(fù)毛刺)，計(jì)數(shù)從5開(kāi)始減小，每一次減小的幅度為M，此時(shí)計(jì)數(shù)并未達(dá)到預(yù)設(shè)的低電平閾值2，第二控制信號(hào)還是保持第二高電平狀態(tài)，計(jì)數(shù)從5減到3。
[0043]之后輸入信號(hào)為高電平，計(jì)數(shù)繼續(xù)從3開(kāi)始增加，直到計(jì)數(shù)從3增加到預(yù)設(shè)的正飽和值6，在增加到預(yù)設(shè)的正飽和值6之后，正負(fù)飽和比較裝置輸出的第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)，此時(shí)控制第二數(shù)據(jù)選擇器輸出值為0，停止積分運(yùn)算，計(jì)數(shù)保持6不變。之后輸入信號(hào)為低電平，計(jì)數(shù)又開(kāi)始減小，直到計(jì)數(shù)從6減小到低電平閾值2后，此時(shí)第二比較器輸出低電平，第三數(shù)據(jù)選擇器選擇第二比較器輸出的低電平輸出，經(jīng)第二觸發(fā)器之后，閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)為第二低電平狀態(tài)，然后計(jì)數(shù)繼續(xù)從I下降到負(fù)飽和積分值O。可見(jiàn)對(duì)輸入信號(hào)中的干擾信號(hào)即負(fù)毛刺可以起到很好的濾除效果。
[0044]因此，本發(fā)明提供的一種PLC可編程濾波器，采用雙閾值的比較器，即對(duì)一個(gè)值做出兩個(gè)比較后進(jìn)行輸出，例如，在數(shù)字積分裝置輸出的運(yùn)算結(jié)果即計(jì)數(shù)值大于預(yù)設(shè)的高電平閾值則閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)此時(shí)為第二高電平狀態(tài)，小于預(yù)設(shè)的低電平閾值則閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)此時(shí)為第二低電平狀態(tài)，在預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值區(qū)間，則閾值比較裝置輸出的第二控制信號(hào)保持上一次的電平狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)了一種遲滯輸入效果，即使對(duì)在閾值附近產(chǎn)生的干擾信號(hào)，也不會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作，達(dá)到了抗干擾的特性。并且針對(duì)特殊的應(yīng)用場(chǎng)合通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置改變參數(shù)的值，可以實(shí)現(xiàn)不同的濾波效果，例如:當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用于低速度脈沖時(shí)，假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為IMHz，即從PLC的輸入端口接收的需被濾波的輸入信號(hào)接近開(kāi)關(guān)輸入，開(kāi)關(guān)一般處于斷開(kāi)時(shí)為低電平，開(kāi)關(guān)閉合為高電平，輸入信號(hào)有效電平為高電平，如圖6所示，即當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)增加。時(shí)間為20ms左右，若要檢測(cè)該輸入信號(hào)，而要濾除小于IOms的干擾信號(hào)(正毛刺)，則可以設(shè)置NS=O, PT=IOOOO, NT=O, N=I, M=IOOOO (IMHz 的頻率在計(jì)數(shù)值為 10000 時(shí)為 10ms)，如果此時(shí)輸入一個(gè)9ms的干擾脈沖信號(hào)，就會(huì)被濾除。因此預(yù)設(shè)的正飽和值和預(yù)設(shè)的負(fù)飽和值與預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值分開(kāi)單獨(dú)設(shè)置，從而可以控制濾波能力以及響應(yīng)快速性的矛盾，實(shí)現(xiàn)了濾波的靈活配置；預(yù)設(shè)的正積分常數(shù)和預(yù)設(shè)的負(fù)積分常數(shù)都可以通過(guò)參數(shù)寫(xiě)入裝置單獨(dú)編程設(shè)定，從而可以實(shí)現(xiàn)正脈沖與負(fù)脈沖不同的濾波效果處理；即可以通過(guò)改變這些參數(shù)的值實(shí)現(xiàn)單脈沖與連續(xù)脈沖濾波效果的分離，輸入信號(hào)的高電平低電平濾波效果的分離，并且可以適用于高速、低速的輸入。
[0045]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種PLC可編程濾波器，其特征在于，包括與PLC的輸入端口連接的數(shù)字積分裝置(10)、均與所述數(shù)字積分裝置(10)電性連接的閾值比較裝置(20)和正負(fù)飽和比較裝置(30)以及分別與所述數(shù)字積分裝置(10)、閾值比較裝置(20)和所述正負(fù)飽和比較裝置(30)電性連接的參數(shù)寫(xiě)入裝置(40)，且所述閾值比較裝置(20)包括依次電性連接的選擇子單兀(21)和輸出子單兀(22)； 所述數(shù)字積分裝置(10)用于根據(jù)經(jīng)由PLC的輸入端口從外部接收的數(shù)字輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并將積分運(yùn)算結(jié)果輸出到所述閾值比較裝置(20)和所述正負(fù)飽和比較裝置(30)； 所述正負(fù)飽和比較裝置(30)用于將所述數(shù)字積分裝置(10)輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù)飽和值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出用于控制所述數(shù)字積分裝置(10)進(jìn)行積分運(yùn)算或停止工作的第一控制信號(hào)； 所述選擇子單元(21)用于根據(jù)所述輸出子單元(22)反饋的第二控制信號(hào)將第一比較結(jié)果或第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元(22)，其中所述第一比較結(jié)果為所述數(shù)字積分裝置(10)輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的高電平閾值的比較結(jié)果，所述第二比較結(jié)果為所述數(shù)字積分裝置(10)輸出的積分運(yùn)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的低電平閾值的比較結(jié)果； 所述輸出子單元(22)用于根據(jù)所述選擇子單元(21)的輸出產(chǎn)生第二控制信號(hào)作為PLC可編程濾波器的輸出； 所述參數(shù)寫(xiě)入裝置(40)用于編程設(shè)置積分常數(shù)、以及所述預(yù)設(shè)的高電平閾值和低電平閾值、預(yù)設(shè)的正飽和值和負(fù) 飽和值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述第一控制信號(hào)包括第一高電平和第一低電平兩種狀態(tài)，所述數(shù)字積分裝置(10)在所述第一控制信號(hào)為第一高電平狀態(tài)時(shí)停止工作、在所述第一控制信號(hào)為第一低電平狀態(tài)時(shí)進(jìn)行積分運(yùn)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述第二控制信號(hào)包括第二高電平和第二低電平兩種狀態(tài)，所述選擇子單元(21)在所述第二控制信號(hào)為第二高電平狀態(tài)時(shí)將第二比較結(jié)果輸出到輸出子單元(22)、在所述第二控制信號(hào)為第二低電平狀態(tài)時(shí)，將第一比較結(jié)果輸出到輸出子單元(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述數(shù)字積分裝置(10)包括第一數(shù)據(jù)選擇器(101)、第二數(shù)據(jù)選擇器(102)、加法器(103)以及寄存器(104);所述第一數(shù)據(jù)選擇器(101)的兩個(gè)輸入端均連接所述參數(shù)寫(xiě)入裝置(40)，所述第一數(shù)據(jù)選擇器(101)的控制端連接要被濾波的數(shù)字輸入信號(hào)；所述第二數(shù)據(jù)選擇器(102)的一個(gè)輸入端連接所述第一數(shù)據(jù)選擇器(101)的輸出端、另一個(gè)輸入端的輸入值為0，所述第二數(shù)據(jù)選擇器(102)的控制端連接所述正負(fù)飽和比較裝置(30)的輸出端；所述加法器(103)的兩個(gè)輸入端分別連接所述第二數(shù)據(jù)選擇器(102)的輸出端和所述寄存器(104)的輸出端；所述加法器(103)的輸出端連接所述寄存器(104)的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述寄存器(104)包括依次串聯(lián)連接的多個(gè)第一觸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述選擇子單元(21)包括第一比較器(201)、第二比較器(202)以及第三數(shù)據(jù)選擇器(203)，所述輸出子單元(22)包括第二觸發(fā)器(204);所述第一比較器(201)的兩個(gè)輸入端和所述第二比較器(202)的兩個(gè)輸入端均分別與所述寄存器(104)的輸出端和所述參數(shù)寫(xiě)入裝置(40)連接，所述第一比較器(201)的輸出端和所述第二比較器(202)的輸出端分別與所述第三數(shù)據(jù)選擇器(203)的兩個(gè)輸入端連接，所述第三數(shù)據(jù)選擇器(203)的輸出端與所述第二觸發(fā)器(204)的輸入端連接，所述第二觸發(fā)器(204)的輸出端與所述第三數(shù)據(jù)選擇器(203)的控制端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述第一觸發(fā)器和所述第二觸發(fā)器(204)均為同步D觸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC可編程濾波器，其特征在于，所述正負(fù)飽和比較裝置(30)包括第三比較器(301)、第四比較器(302)以及或門(303);所述第三比較器(301)的兩個(gè)輸入端和所述第四比較器(302)的兩個(gè)輸入端均分別與所述數(shù)字積分裝置(10)的輸出端和所述參數(shù)寫(xiě)入裝置(40)連接，所述第三比較器(301)的輸出端和所述第四比較器(302)的輸出端分別與所述或門(303)的兩個(gè)輸入端連接，所述或門(303)的輸出端與所述數(shù)字積分裝置(10)連接。
【文檔編號(hào)】H03H17/02GK103647524SQ201310692571
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】謝志杰 申請(qǐng)人:深圳市匯川控制技術(shù)有限公司