CODESYS 实战：算术平均滤波器的实现
引言
在工业自动化和控制系统中，数据噪声是一个常见的问题。为了平滑输入信号，提高数据的稳定性和可靠性，常使用滤波器技术。本文将介绍如何在 CODESYS 中实现一个简单的算术平均滤波器。
1 程序设计思路
算术平均滤波器通过计算一组采样值的平均值来平滑输入信号。我们的函数块接收一个输入值和采样次数，并输出计算后的平均值。为了适应不同的应用需求，我们允许用户设置采样次数。
2 程序代码
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FUNCTION_BLOCK PM_ArithmeticMeanFilter
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VAR_INPUT
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InputValue : REAL; (* 待处理值 *)
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SampleCount : INT := 5; (* 采样次数 *)
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END_VAR
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VAR_OUTPUT
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FilteredValue : REAL; (* 处理后的值 *)
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END_VAR
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VAR
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Samples : ARRAY [1..100] OF REAL; (* 存储输入样本值的数组，假设最多100次采样 *)
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Total : REAL; (* 样本值的总和 *)
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I : INT; (* 循环变量 *)
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Initialized : BOOL := FALSE; (* 初始化标志 *)
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END_VAR
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(*
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版本记录：
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版本 日期 作者
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V1 2024-5-10 工控老王
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*)
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// 初始化样本数组
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IF NOT Initialized THEN
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FOR I := 1 TO 100 DO
-
Samples[I] := 0.0;
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END_FOR
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Initialized := TRUE;
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END_IF
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// 采样次数限制在1到100之间
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IF SampleCount < 1 THEN
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SampleCount := 1;
-
ELSIF SampleCount > 100 THEN
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SampleCount := 100;
-
END_IF
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-
// 将输入值存入样本数组
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FOR I := SampleCount TO 2 BY -1 DO
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Samples[I] := Samples[I-1];
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END_FOR
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Samples[1] := InputValue;
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// 计算样本值的总和
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Total := 0.0;
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FOR I := 1 TO SampleCount DO
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Total := Total + Samples[I];
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END_FOR
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// 计算算术平均值
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FilteredValue := Total / SampleCount;
3 代码解释
输入输出变量：
InputValue：需要处理的输入信号。
SampleCount：用于计算平均值的样本数量。
FilteredValue：输出的平滑信号。
内部变量：
Samples：用于存储最近的输入值。
Total：计算过程中样本值的总和。
Initialized：用于标记样本数组是否已初始化。
初始化：
样本数组在首次运行时初始化为 0。
样本处理：
确保SampleCount在 1 到 100 之间。
更新样本数组，将最新输入值插入，并移除最旧的样本。
计算平均值：
计算样本值的总和并求平均，以得到平滑后的输出。
4 应用场景
算术平均滤波器广泛用于信号处理、数据采集系统和自动化控制中，以减少噪声对测量和控制的影响。它特别适合用于稳定慢速变化的信号。
5 拓展思考
除了算术平均，其他滤波技术如加权平均、中值滤波等也可以结合使用。进一步的优化可以通过动态调整SampleCount或者引入更复杂的算法来提高滤波效果。
6 开源说明
该程序遵循开源原则，任何人都可以使用、修改和分发此代码。在使用前应进行充分的测试，修改代码时，请秉持分享精神，将您的改进和成果进行分享，以便更多人受益。
总结
我们通过一个简单的算术平均滤波器，展示了如何在 CODESYS 中平滑输入信号。这种方法不仅适用于多种应用场景，还能通过简单的调整满足不同的需求。希望本文能为工程师们提供一个有效的解决方案。
往期回顾
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2024年10月
