第五章 过程数据处理技术.ppt

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1、第5章数据处理技术在计算机控制系统中，数据采集是最基本的一种模式。一般是通过传感器、变送器把生产过程的各种物理参数转换成电信号，然后经A/D通道或DI通道，把数字量送入计算机中。计算机在对这些数字量进行显示和控制之前，还必须根据需要进行相应的数据处理。数据处理离不开数值计算，而最基本的数值计算为四则运算。由于控制系统中遇到的现场环境不同，采集的数据种类与数值范围不同，精度要求也不一样，各种数据的输入方法及表示方法也各不相同。因此，为了满足不同系统的需要，设计出了许多有效的数据处理技术方法，如预处理，数字滤波，标度变换，查表和越限报警

2、等。第5章数据处理技术和常规的模拟系统相比，计算机数据处理系统具有如下优点：（1）可用各种程序代替硬件电路，甚至完全不需要硬件。从而大大降低系统成本。（2）能够自动修正各种误差，提高测量精度。（3）能够对被测参数进行复杂的计算和处理。（4）能够实现对传感器和测量装置的监控，提高系统的可靠性。第5章数据处理技术本章主要内容5.1查表技术5.2数字滤波技术5.3标度变换和量程的自动转换5.4数据极性和字长的预处理5.5测量数据预处理5.6越限报警处理5.7DSP在数据处理中的应用思考题5.4数据极性与字长的预处理5.4.1数据极性的预处

3、理5.4.2数据字长的预处理5.4.1数据极性的预处理控制系统中处理的信号很多是双极性的，如温度、压力、位置、角度信号等。这就要求在实施控制时，不仅要考虑信号的幅度，还要考虑到信号的极性。为此，在对A/D转换后的数据和D/A转换前的数据进行处理前，必须根据数据的极性先进行预处理，才能保证得到正确的结果。系统中有的输入信号是单极性的，而输出信号则要求是双极性的，如流量、压力等控制回路；有的则是要求输入和输出信号都是双极性的，如位置、角度等控制回路。下面就这两种情况分别加以讨论。输入、输出信号同为双极性在输入、输出都是双极性信号的控制系

4、统中，程序处理的输入和输出数据不仅反映信号幅度的大小，也反映信号的极性。假设信号的变化范围为-5V～+5V，信号经A/D转换得到的数字量为00H～FFH，数字量的最高位D7表示信号的极性。当D7＝0时，表示输入信号为负极性，即数字量00H～7FH表示-5V～0V的模拟信号；当D7＝1时，表示输入信号为正极性，即数字量7FH～FFH表示0V～+5V的模拟信号。在由双极性信号组成的闭环定值控制系统中，设给定信号为Y，采样输入信号为X，则偏差值△=Y-X。因为Y和X的值对应的是双极性信号，所以偏差值△也是双极性信号，因此在参加运算前也必须

5、进行预处理才能保证最终结果的正确。预处理的规则：如果偏差值的绝对值大于80H（此为无符号数），则偏差信号取最大值，即信号极性为正时取00H，信号极性为负时取FFH。否则，将运算结果直接作为偏差信号。图5-1双极性输出的数据预处理程序流程图PROC_PRE:MOVA,SAMP；取采样数据JNBACC.7,NEG；判断采样数据极性，D7=0，转NEGMOVR2,AMOVA,GIVE；取给定信号CLRC；清进位标志位SUBBA,R2；计算∆═Y-XMOVTEMP,A；保存偏差值JNCLOOP3；Y≥X，转LOOP3CPLA；Y

6、值反码INCA；反码加1MOVTEMP,A；保存偏差值的绝对值（补码）CLRCSUBBA,#80H；判断较偏差值的绝对值是否大于80HJCLOOP3；否，转LOOP3AJMPMAX_N；是，转MAX_NNEG:MOVA,GIVE；取给定信号CLRCSUBBA,R2；计算△=Y-XMOVTEMP,A；保存偏差值JNCLOOP1；Y≥X，转LOOP1ADDA,#80H；△←△+80HAJMPLOOP4LOOP1:MOVTEMP,A；保存△CLRCSUBBA,#80H；判断较偏差值是否大于80HJCLOOP2；否，转LOOP2MOVA,#

7、0FFH；是，保存0FFH到结果单元AJMPLOOP4LOOP2:MOVA,TEMPADDA,#80H；△←△+80HAJMPLOOP4MAX_N:MOVRESULT,#00H；保存00H到结果单元AJMPLOOP4LOOP3:MOVA,TEMPADDA,#80H；△←△+80HLOOP4:MOVRESULT,A；保存偏差值RET输入、输出信号分为单双极性在控制系统中，有时会出现输入信号和给定信号是单极性的，即数字量00H～FFH对应同极性的信号，如0～+5V；而输出信号则要求是双极性的，即数字量00H～FFH对应的是双极性的，如-

8、5V～＋5V。这类系统的数据预处理与双极性的输入输出系统的方法相同，由于系统的输入是单极性的，因此不必判断极性，只需根据偏差值的大小和符号判断即可。系统的数据预处理程序流程图如图5-2所示。图5-2输入单极性输出双极性的数据预处理程序