Beckhoff PLC 功能块 FB_CTRL_ACTUAL_VALUE_FILTER (模拟量滤波）

1. 功能块概览

• 名称：FB_CTRL_ACTUAL_VALUE_FILTER（实际值滤波控制功能块）。
• 作用：对测量输入值进行合理性检查（ plausibility check ）和滤波处理，防止异常跳变（如传感器信号突变）对控制系统的干扰。

2. 输入输出（I/O）

1. 输入（Inputs）：

   • In（FLOAT）：滤波的输入值（如传感器测量值）。

   • ManValue（FLOAT）：手动模式下的输出值（用于手动控制场景）。

   • eMode（E_CTRL_MODE）：操作模式（如自动 / 手动切换，需参考文档第 173 页定义）。

2. 输出（Outputs）

   • fOut（FLOAT）：滤波后输出值。

   • eState（E_CTRL_STATE）：功能块状态（如正常 / 异常）。

   • eErrorId（E_CTRL_ERRORCODES）：错误编号（关联文档第 173 页，bError 为真时生效）。

   • bError（BOOL）：错误标志（错误发生时置为 TRUE）。

      输入输出（In/Out）

• stParams（ST_CTRL_ACTUAL_VALUE_FILTER_PARAMS）：参数结构体，包含：

  • tCtrlCycleTime（TIME）：控制周期（默认 T#0ms，配置滤波周期）。

  • tTaskCycleTime（TIME）：任务周期（任务执行间隔，同步滤波）。

  • fDeltaMax（FLOAT）：最大允许差值（超限触发抑制 / 外推，见滤波逻辑）。

3. 使用注意事项

1. 合理性检查：若连续两次采样值的差值（DeltaMax，需配置，图中未显式标注）超过设定窗口，当前输入值被抑制（最多 3 个周期）。

2. 输出处理：

   • 抑制期（≤3 周期）：输出 fOut 基于前一次输入值外推（ extrapolate ，如线性外推），避免突变。
   • 超限处理（>3 周期）：若差值持续超限，输出重新跟随输入值（fOut 直接取 In，不再抑制）。

3. 行为示意图：

   • 虚线（fin）：原始输入（含突变）。
   • 实线（fOut）：滤波后输出（突变时先外推，超限后跟随输入）。

4. 技术细节

• 版本：2.2.4，文档编号 TF4100（Beckhoff TwinCAT 相关文档）。
• 应用场景：工业控制系统（如运动控制、过程控制）中，对传感器信号（如位置、温度、压力）进行预处理，确保控制系统接收稳定、合理的输入值，提升鲁棒性。

3. 功能与应用

• 信号滤波：通过 stParams 配置周期和突变阈值（fDeltaMax），对输入信号（如传感器数据）进行合理性检查，抑制异常突变（最多 3 周期外推，见前文行为逻辑），输出稳定的 fOut。
• 错误处理：bError 实时监测异常，eErrorId 提供具体错误代码，支持系统诊断（如参数错误、输入超限）。

附录：操作模式描述

操作模式解析：

图中定义了枚举类型 E_CTRL_MODE，用于描述控制器的操作模式，各枚举值含义如下：

枚举值	数值	描述
eCTRL_MODE_IDLE	0	空闲模式（控制器未激活，等待任务）。
eCTRL_MODE_PASSIVE	1	被动模式（监控状态，不主动控制，仅反馈信息）。
eCTRL_MODE_ACTIVE	2	主动模式（正常运行，执行控制逻辑，如 PID 调节、运动控制）。
eCTRL_MODE_RESET	3	复位模式（重置控制器状态，清除故障或初始化参数）。
eCTRL_MODE_MANUAL	4	手动模式（操作人员直接干预，替代自动程序，用于调试或紧急操作）。
eCTRL_MODE_TUNE	5	调整模式（如 PID 参数自整定、系统校准，优化控制性能）。
eCTRL_MODE_SELFTEST	6	自检模式（控制器执行自我诊断，检查硬件 / 软件状态，确保系统可靠）。
eCTRL_MODE_SYNC_MOVEMENT	7	同步运动模式（多轴 / 设备协同运动，如机器人轨迹同步、生产线联动）。

应用场景：

• 工业控制：在自动化生产线、机器人系统中，通过切换模式实现设备的状态管理（如手动调试→自动运行→自检维护）。
• 代码可读性：枚举值符号化表示模式，避免硬编码数字，提升程序可维护性（如 eCTRL_MODE_ACTIVE 比 2 更直观）。