出现错误时的响应 如果无法正确计算输出值，Filter_Universal 指令将输出替代输出值并输出错误消息为ErrorBits >= 16#0002_0000 的错误。可使用变量 ErrorMode (页 5435) 定义替代输出值，如下所述： ErrorMode Output 0 Input 参数值 1 SubstituteOutput 参数的值 2上一个有效的滤波器输出值 0.0（如果不存在有效的滤波器输出值）。 3 0.0 以下内容还适用于 ErrorMode 变量的所有值：• 如果替代输出值不是一个有效的 REAL 值，则会将 0.0 作为输出值输出。 • 替代输出值限制在 REAL 数据类型的值范围-3.402823e+38 .. +3.402823e+38 内。只有 这样才能在 Output 参数中输出替代输出值。 •只有在设置了 Reset = FALSE 参数的情况下 ErrorMode 变量才有效。如果设置了 Reset = TRUE参数，将在 Output 参数中输出 SubstituteOutput 参数的值或 0.0。 Error参数指示是否存在错误处于未决状态。当错误不再处于未决状态时，Error 设为 FALSE。 ErrorBits参数显示了已发生的错误。ErrorBits 具有保持性，仅通过 Reset 或 ErrorAck 参数的 上升沿来复位。一旦不再有错误消息为 ErrorBits ≥ 16 0002_0000 的未决错误，Filter_Universal 就会恢复为通过滤波算法计算输出值。切换取决于滤波器类型： • 对于高通和带通滤波器（Type = 1 或2），设定滤波算法时假设其处于稳定状态且 Output = 0.0。如果 Input 参数保持不变，输出值将跳转到 Output =0.0。如果 Input 参数改变， 输出值将跳转到适当的值。 • 对于低通和带阻滤波器（Type = 0 或3），设定滤波算法时假定其处于稳定状态且 Output = SubstituteOutput。切换无扰动。
Filter_Universal工作原理 (S7-1500) 滤波参数 (S7-1500)可以基于相应的变量指定滤波参数类型、频率、带宽、特性和阶，以实现所需的滤波行为。 滤波器类型滤波器类型决定了输入信号的不同频率分量的一般传输行为。该类型由 Type 变量定义。 下表显示了不同的滤波器类型： 类型 描述应用示例 0 低通滤波器： 此类滤波器允许低于截止频率的频率分量通过， 并使高于截止频率的频率分量衰减。对测量的输入值进行降噪以获得更平滑的信号特性 1 高通滤波器： 此类滤波器允许高于截止频率的频率分量通过，并使低于截止频率的频率分量衰减。 抑制直流或低频分量，例如信号中的直流分量 2 带通滤波器：此类滤波器允许围绕中心频率的特定范围内的频 率分量通过，并使超出该范围的频率分量衰减。 通过包含更多频率分量的信号确定特定频率范围的有用信号 3 带阻滤波器： 此类滤波器会使围绕中心频率的特定范围内的频 率分量衰减，而允许该范围之外的频率分量通 过。使特定频率范围内的干扰衰减，例如线路频率产生的 干扰 频率和带宽 对于低通和高通滤波器，截止频率取决于 Frequency变量。截止频率是增益降至 1/ √2≈0.707≈−3dB 时的频率。振幅为 1.0 且频率等于截止频率的正弦输入信号将产生振幅为0.707 的正弦输出信号。 输出值与输入值之比（增益）取决于频率，可以在振幅响应中体现出来。值 0 dB 对应的增 益为 1.0。下图显示了Frequency = 100 Hz（Order = 10，Characteristic = 2）的低通滤波器的振幅响应：带通和带阻滤波器具有低和高截止频率，其位置由中心频率和带宽定义。下表显示了针对此 类滤波器组态的相应变量： 变量 描述Frequency 确定中心频率，即低和高截止频率的几何平均值。在对数频率缩放中，中心频率位于低 和高截止频率的中间。Bandwidth 带宽决定了低和高截止频率之间的差异。它定义了要衰减或允许通过的频率范围的宽度。 下图显示了 Frequency =100 Hz 且 Bandwidth 变量值不同（Order = 10，Characteristic = 2）时的带通滤波器的振幅响应：可以使用的Zui大截止频率或中心频率取决于周期时间。允许的值范围是Frequency < 0.5 / CycleTime.Value。可以使用的Zui大带宽取决于周期时间和中心频率。允许的值范围是Bandwidth < 0.5 / CycleTime.Value - Fre说明为了避免混叠，Filter_Universal 的采样率（= 1 / 周期时间）必须至少是所处理的信号或信号分量的Zui大频率的两倍。建议设置低于此限制的周期时间。 示例：频率分量高达 100 Hz 的信号需要大于 200 Hz的采样率。这对应于 5 ms 的Zui大周期时间，但建议设置较低的值。滤波器阶数决定了衰减增至超出截止频率的速度。其对应于超出截止频率的振幅响应的斜率。 滤波器阶数由 Order变量定义。 对于高阶滤波器： • 频率相同的情况下，衰减至超出截止频率更强烈。振幅响应显示更高的斜率。 •增加 Filter_Universal. 的执行时间 • 在 Butterworth 和 Chebyshev 滤波器特性（Characteristic 变量 = 1 或 2）的输入跳转之 后，阶跃响应的过冲增加。对于带通和带阻滤波器，建议仅使用高阶滤波器；否则，在围绕中心频率的频率范围内，可 能达不到理想的滤波效果。 可以使用 Order变量组态 0 到 10 的滤波器阶数。 如果设置为 Order= 0，则滤波器不起作用，Output = Input。 特性 滤波器特性由Characteristic 变量定义。 这将影响： • 通带中振幅响应的纹波 •超出截止频率的振幅响应的斜率（衰减增加的速度有多快） • 输入跳跃后阶跃响应中的过冲可以基于 Characteristic变量为 Filter_Universal 组态三个特性： 特性 描述 0 Bessel：此类滤波器在通带内振幅响应平坦。超出截止频率的振幅响应的斜率小于 Butterworth 滤波器和 Chebyshev滤波器。阶跃响应仅显示出很小的过冲。 1 Butterworth： 此类滤波器在通带内振幅响应平坦。超出截止频率的振幅响应的斜率大于Bessel 滤波 器，小于 Chebyshev 滤波器。阶跃响应的过冲大于 Bessel 滤波器，小于 Chebyshev 滤波器。 2 Chebyshev 类型 I： 此类滤波器在通带中的振幅响应纹波为 0.5 dB。超出截止频率的振幅响应的斜率大于Bessel 滤波器和 Butterworth 滤波器。与 Bessel 滤波器和 Butterworth 滤波器相比，阶跃响应显示出更大的过冲。 下图显示了不同阶数和特性值对低通滤波器振幅响应的影响：更改滤波参数在滤波算法计算输出值之前，Filter_Universal 需要基于滤波参数确定一次滤波系数。在以下 情况下会触发该确定过程： •CPU 工作状态从 STOP 转为 RUN 后首次执行时 • 每次滤波参数发生更改时 • 执行“加载起始值作为实际值”时在此过程中检查滤波参数的以下条件： • 0.0 < Frequency < 0.5 / CycleTime.Value •0.0 ≤ Bandwidth < 0.5 / CycleTime.Value - Frequency • 0 ≤ Type ≤3• 0 ≤ Characteristic ≤ 2 • 0 ≤ Order ≤ 10 如果这些条件中有一个条件未满足，同时 Reset= FALSE，则无法通过滤波算法正确计算输 出值。在这种情况下，将输出错误消息，并在 Output 参数中输出替代输出值，直至所有滤波参数的值均有效。 当所有值均有效时，将确定一次滤波系数，并在内部保存以供滤波算法计算使用。输出值对滤波参数有效更改的响应，取决于滤波器类型： • 对于高通和带通滤波器（Type = 1 或2），设定滤波算法时假设其处于稳定状态且 Output = 0.0。如果 Input 参数保持不变，输出值将跳转到 Output =0.0。如果 Input 参数改变， 输出值将跳转到适当的值。 • 对于低通和带阻滤波器（Type = 0 或3），设定滤波算法时假定其处于稳定状态且 Output = SubstituteOutput。切换无扰动。对于时间关键型应用，应考虑到，确定滤波系数时，计算滤波算法需要的时间是执行时间的 数倍。 初始化输出值 (S7-1500)Output 参数的第一个值在首次执行以下操作后将被初始化： • CPU 的工作状态从 STOP 变为 RUN •针对“所有值”选项执行“加载初始值作为实际值” Output 参数的第一个值取决于滤波器类型： • 对于高通和带通滤波器（Type =1 或 2），Output 参数的第一个值等于 0.0。 • 对于低通和带阻滤波器（Type = 0 或 3），Output参数的第一个值可以通过 StartMode 变量组态。 对于后续调用，Filter_Universal从该初始化值开始计算输出值，同时考虑输入值和滤波参数。以下内容还适用于 StartMode 变量的所有值： • StartMode变量和滤波参数不具有保持性。每当 CPU 的操作状态从 STOP 切换为 RUN 后，这些变量都将通过起始值进行初始化。确保在首次调用 Filter_Universal 指令时，在 CPU 的工作状态从 STOP 切换到RUN 后，这些变量具有合适的值以实现所需行为。 • 通过 StartMode 选择的值jinxian于 REAL数据类型的取值范围。只有这样才能在 Output 参 数中输出。 • 如果通过 StartMode 选择的值不是有效的 REAL值，则替代输出值将在 Output 参数中输 出。替代输出值通过 ErrorMode 变量组态，并且jinxian于 REAL数据类型的取值范围。如 果替代输出值也不是有效的 REAL 值，则将在 Output 参数中输出 0.0。对于后续调用，此指令将从该替代输出值开始计算输出值。 • 仅当已设置参数 Reset = FALSE 且同时没有错误消息为 ErrorBits ≥16#0002_0000 的错误 处于未决状态时，StartMode 变量才会作用于 Output 参数。如果设置了 Reset =TRUE 参 数，则 SubstituteOutput 参数值将在 Output 参数中输出。如果有错误消息为ErrorBits ≥ 16#0002_0000 的错误处于未决状态，则在 ErrorMode 变量中组态的替代输出值会在 Output 参数中输出。