西门子滑动平均值滤波

西门子作为工业自动化和数字化解决方案的领先供应商，其产品和技术广泛应用于各种工业控制场景中。滑动平均值滤波（Moving Average Filter）作为一种数据处理技术，在西门子的众多应用中也扮演着重要角色。以下是滑动平均值滤波在西门子相关应用中的主要场合及其意义：一、主要应用场合

1. 过程控制系统

• 在化工、制药、食品加工等行业的过程控制系统中，传感器收集的数据可能包含噪声。使用滑动平均值滤波可以帮助平滑这些数据，提高控制系统的稳定性和精确度。

2. 自动化生产线

• 自动化生产线上，如机器人操作、装配线监控等，需要对速度、位置、温度等参数进行实时监控和调整。滑动平均值滤波可用于过滤传感器读数中的瞬时波动，确保机器能够平稳运行。

3. 能源管理系统

• 在能源管理与分配系统中，滑动平均值滤波可以用来处理电力消耗、发电量等数据。它有助于识别长期趋势，为优化能源使用提供依据，并支持智能电网的应用。

4. 环境监测

• 对于空气质量、水质监测等环境监测系统，滑动平均值滤波可减少因外部因素引起的测量误差，提供更加准确可靠的监测结果，有助于及时采取环境保护措施。

5. 交通运输

• 在铁路、地铁等交通系统中，用于监控列车的速度、加速度以及轨道状态的传感器数据可能会受到干扰。滑动平均值滤波能够帮助消除这些干扰，保证列车的安全运行。

二、意义

• 提升数据准确性：通过滑动平均值滤波处理后的数据更加准确，减少了随机噪声的影响，使得基于这些数据做出的决策更加可靠。

• 增强系统稳定性：对于需要高精度控制的工业应用场景，滑动平均值滤波有助于降低系统的抖动，提高整体的稳定性。

• 简化算法复杂度：尽管存在更复杂的滤波算法，滑动平均值滤波因其简单易实现的特点，在很多场合下是优选方案，特别是在资源受限的嵌入式系统中。

综上所述，滑动平均值滤波在西门子的产品和解决方案中具有重要作用，无论是提高工业过程的效率、保障生产的连续性还是促进能源的有效利用等方面都发挥着不可忽视的作用。通过有效处理数据噪声，滑动平均值滤波技术为实现更智能化、自动化的工业生产和管理系统提供了坚实的基础。

三、FB块的封装

//滑动滤波均值算法

//初始化

#error := FALSE;

#报错代码 := #NO_ERROR;

//复位程序处理

IF #reset THEN

    #statValueSum := 0;

    #头指针 := #BUFFER_INITIALIZED;

    #尾指针 := 0;

    #缓存区已满 := FALSE;

    #上一周期窗口值 := #滤波强度;

    FILL_BLK(IN:=0.0,

             COUNT:=#MAX_WINDOW_SIZE,

             OUT=>#缓存区[0]);

    RETURN;

END_IF;

//窗口值处理

IF #滤波强度 <> #上一周期窗口值 THEN

&nbsp; &nbsp; #statValueSum := 0;

&nbsp; &nbsp; #头指针 := #BUFFER_INITIALIZED;

&nbsp; &nbsp; #尾指针 := 0;

&nbsp; &nbsp; #缓存区已满 := FALSE;

&nbsp; &nbsp; #上一周期窗口值 := #滤波强度;

&nbsp; &nbsp; RETURN;

END_IF;

#上一周期窗口值 := #滤波强度;

IF #滤波强度 < 3 OR #滤波强度 > #MAX_WINDOW_SIZE THEN

&nbsp; &nbsp; #error := 1;

&nbsp; &nbsp; #报错代码 := #WINDOW_SIZE_ILIEGAL;

END_IF;

IF #上一周期模拟量 <> #value THEN

&nbsp; &nbsp; //写入新值并将尾指针后移

&nbsp; &nbsp; #缓存区[#尾指针] := #value;

&nbsp; &nbsp; //计算下一个尾指针索引

&nbsp; &nbsp; #尾指针 := #尾指针 + 1;

&nbsp; &nbsp; #尾指针 := #尾指针 MOD #滤波强度;

&nbsp; &nbsp; //判断环形缓存区是否已满

&nbsp; &nbsp; IF (#尾指针 = #头指针) THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #缓存区已满 := TRUE;

&nbsp; &nbsp; ELSE

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #缓存区已满 := FALSE;

&nbsp; &nbsp; END_IF;

&nbsp; &nbsp; //第一次扫描将头指针指向数组的第一个元素

&nbsp; &nbsp; IF (#头指针 = #BUFFER_INITIALIZED) THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #头指针 := 0;

&nbsp; &nbsp; END_IF;

&nbsp; &nbsp; //如果缓存区已满，将头指针向后移位，指向环形缓存区的最后一个数据

&nbsp; &nbsp; IF (#缓存区已满) THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #头指针 := #头指针 + 1;

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #头指针 := #头指针 MOD #滤波强度;

&nbsp; &nbsp; END_IF;

&nbsp; &nbsp; //平均值滤波算法

&nbsp; &nbsp; IF #缓存区已满 THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempMinValue := #缓存区[0];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempMaxValue := #缓存区[0];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempTotal := #缓存区[0];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; FOR #tempLoopCount := 1 TO #滤波强度 - 1 DO

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; IF #tempMinValue > #缓存区[#tempLoopCount] THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempMinValue := #缓存区[#tempLoopCount];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; END_IF;

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; IF #tempMaxValue < #缓存区[#tempLoopCount] THEN

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempMaxValue := #缓存区[#tempLoopCount];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; END_IF;

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #tempTotal := #tempTotal + #缓存区[#tempLoopCount];

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; END_FOR;

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #滤波后模拟量输出 := (#tempTotal - #tempMaxValue - #tempMinValue) / (#滤波强度 - 2);

&nbsp; &nbsp; ELSE

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; #滤波后模拟量输出 := #value;

&nbsp; &nbsp; END_IF;

END_IF;

#上一周期模拟量 := #value;

IF #error = TRUE THEN

&nbsp; &nbsp; #滤波后模拟量输出 := 0.0;

END_IF;

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