6ES7223-1BL22-0XA8产品信息
TO指令是从PLC对增设的特殊单元(如FX2N-4DA)缓冲存储器(BFM)写入数据的指令
TO，TOP：十六位连续执行和脉冲执行型指令
DTO，DTOP：三十二位连续执行和脉冲执行型指令
TO指令的编程格式： TO K1 K12 D0 K2
*K1：特殊模块的地址编号，只能用数值，范围：0---7
*K12：特殊模块的缓冲存储器起始地址编号，只能用数值，范围：0---32767
*D0：源寄存器起始地址编号，可以用T，C，D数值和位元件组合如K4X0
*K2：传送的点数，只能用数值。范围：1---32767
TO K1 K12 D0 K2指令的作用是： 将PLC的16位寄存器D0，D1的数值分别写入特殊单元（或模块）N0.1的缓冲寄存器（BFM）#12，#13中。
1、在特殊辅助继电器M8164闭合时，D8164内的数据做为传送点数。
2、特殊辅助继电器M8028断开状态，在TO指令执行时，自动进入中断禁止状态，输入中断和定时器中断不能执行。在这期间发生的中断只能等FROM指令执行完后开始执行。TO指令可以在中断程序中使用
3、特殊辅助继电器M8028闭合状态,在TO指令执行时,如发生中断则执行中断程序，TO指令不能在中断程序中使用。
FROM指令是将PLC增设的特殊单元(如FX2N-4AD)缓冲存储器(BFM)的内容读到可编程控制器的指令
FROM、FROMP：十六位连续执行和脉冲执行型指令
DFROM、DFROMP：三十二位连续执行和脉冲执行型指令
读出指令FROM的编程格式：FROM K1 K29 D0 K2
*K1:特殊模块的地址编号，只能用数值，范围：0---7
*K29：特殊模块的缓冲存储器起始地址编号，只能用数值，范围：0---32767
*D0：目标寄存器起始地址编号，可以用T，C，D和除X外的位元件组合如K4Y0
*K2：传送的点数，只能用数值。范围：1---32767
FROM K1 K29 D0 K2指令的作用是：从特殊单元（或模块）N0.1的缓冲寄存器（BFM）#29，#30中读出16位数据传送至PLC的D0，D1寄存器里。
1、在特殊辅助继电器M8164闭合时，D8164内的数据做为传送点数 。
2、特殊辅助继电器M8028断开状态，在FROM指令执行时，自动进入中断禁止状态，输入中断和定时器中断不能执行。在这期间发生的中断只能等FROM指令执行完后开始执行。FROM指令可以在中断程序中使用。
3、特殊辅助继电器M8028闭合状态,在FROM指令执行时,如发生中断则执行中断程序，FROM指令不能在中断程序中使用。
FX2N-4AD是将输入通道接收到的模拟信号转换成数字量，此模块有四个输入通道，大分辨率是12位。
FX2N-4AD：
1、可选用的模拟值范围是-10V到10VDC（分辨率：5mV），或者是4到20mA，-20mA到20mA(分辨率20μA)。
2、FX2N-4AD和FX2N主单元之间通过缓冲存储器交换数据，FX2N-4AD共有32个缓冲存储器（每个是16位数据）。
3、FX2N-4AD占用FX2N扩展总线的8个点。这8个点可以分配成输入或输出。FX2N-4AD消耗FX2N主单元或有源扩展单元5V电源槽30mA的电流。
缓冲存储器（BFM）的分配如下：
*#0：通道初始化，缺省值H0000 。
*#1---#4：通道1---通道4的平均采样数（1---4096），用于得到平均结果。缺省值高设为8（正常速度），高速操作可选择1。
#5---#8：通道1---通道4采样数的平均输入值，即根据#1---#4规定的平均采样次数，得出所有采样的平均值。
#9---#12：通道1---通道4读入的当前值。
#13，#14：保留，用户不可以更改。
*#15：选择A/D转换速度，设为0（缺省值）则选择正常速度（15ms/通道）；设为1则选择高速（15ms/通道）。
#16---#19：保留，用户不可以更改。
*#20：复位到缺省值和预设。缺省值为0 。
*#21：禁止调整偏移、增益值。缺省值为（0，1）允许状态 。
*#22：偏移，增益调整 G4 O4 G3 O3 G2 O2 G1 O1 。
*#23：偏移值 缺省值为0 。
*#24：增益值 缺省值为5000 。
#25---#28：保留，用户不可以更改。
#29：错误状态 。
#30：识别码K2010 。
#31：禁用。
带*标志的缓冲区（如#0）可以用BFM写入指令TO从PLC写入。不带*标志的缓冲区(如#5)可以用BFM读出指令FROM读入到PLC 。偏移的定义：当数字输出为0时的模拟量输入值。增益的定义：当数字量输出为+1000时的模拟量输入值。
实例如图：通道1与通道2用作电压输入，FX2N-4AD模块连接在特殊功能模块的0号位置，平均数设为4，PLC的D0，D1接收平均数字值。
1、读出识别码与K2010比较，如果识别码是K2010则表示PLC所连模块是FX2N-4AD，CMP指令将M1闭合（K2010等于D4）。
2、建立模拟输入通道#1，#2 。#0缓冲区的作用是通道初始化，从低位到高位分别指定通道1、通道4，位的定义为：0--预设范围（-10V到10V）。1--预设范围（4mA到20mA）2--预设范围（-20mA到20mA）；3---通道关闭。本例的H3300是关闭3，4通道，1，2通道设为模拟值范围是-10V到10VDC 。
3、将4写入缓冲区#1，#2，即将通道1和通道2的平均采样数设为4，含义大概意思就是每读取4次将这4次的平均值写入#5，#6。
4、读取FX2N-4AD当前的状态，判断是否有错误。如果有错误M10---M22相应的位闭合
5、如果没有错误，则读取#5，#6缓冲区（采样数的平均值）的值并保存到PLC寄存器D0，D1中
1 问题的提出
随着现代工业的迅速发展，用户对电能质量的要求越来越高，为此国家颁布了一系列标准，其中电网谐波就是重要的一个指标［1］。谐波监测为提高电网电能质量、保证电网安全运行以及电网治理提供保证。
对电网信号进行高次谐波分析时，一般采用离散傅里叶变换。离散傅里叶变换意味着在时间域和频率域两方面的周期化，周期化的结果带来一些新问题，这就是镜像效应和频率泄漏。镜像效应是由于抽样的频率不够高，在频率域周期化时产生了频谱的折叠而引起的。假设时域的抽样间隔为Δt，即抽样频率fs＝1/Δt。如果时间函数h(t)的上限频率为fc，且fc＞fs/2，那么若以fs对h(t)抽样，就相当于把函数h(t)的频谱H(f)以fs为周期在频率轴上进行周期延拓，在fs－fc点与fc点之间发生了频谱重叠。fs－fc点至fc点之间的频谱就是原频谱H(f)中频率高于fs/2的那部分频谱镜像到低于fs/2的那部分频谱上，产生了频率畸变［2］，如图1所示。
2 抗镜像滤波器选择
理论上如果遵守抽样定律，即fs≥2fc，就可以避免镜像效应产生。实际上的信号谱并不是矩形截止的，由于时域有限，高频分量不可避免。在进行信号处理之前，采用模拟低通滤波器来抑制大于fs/2的信号频率，这就是抗镜像滤波器(也称作抗混叠滤波器)。在通带范围，为了不产生畸变，希望他有平坦的振幅特性和缓变的相位特性；为了抑制镜像效应，要求他有足够的阻带衰减；而为了获得尽可能大的分析范围，又不至于产生频谱折叠，希望过渡带陡峭。
常用的模拟低通滤波器有巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器和椭圆滤波器3种，巴特沃斯和切比雪夫低通滤波器的幅频特性、相频特性如图2所示。巴特沃斯滤波器的通带平坦，相位特性好，7阶以上的截止特性和阻带衰减率满足抗镜像滤波器要求。切比雪夫滤波器有陡的过渡带，但通带内有一定偏差，且相位特性差。椭圆滤波器有陡的通带边缘过渡特性，但相位特性也差。由于测试电网谐波时，必须计算功率，即计算电压、电流的互相关，对相位的要求很高。根据3种滤波器的抗混叠滤波器［2，3］。
3 用MAX291实现抗混叠滤波
3．1 MAX291简介
MAX291是MAXIM公司生产的八阶巴特沃斯型开关电容式有源低通滤波器［4］，它的3dB截止频率可以在0．1～25k Hz之间选择。开关电容滤波器需要靠一个时钟来驱动电路工作，该时钟的频率应为3dB截止频率的100倍，可以采用外时钟或者内时钟2种方式。如果直接利用MAX291的内部时钟振荡器，只需外接一个电容，电容值和3dB截止频率满足：
3．2 滤波器电路设计及参数计算
设分析对象为工频电压信号，需要分析到50次谐波。
信号的高次谐波频率为2．5 kHz，采样频率应≥5kHz。由于标准FFT变换要求每周期样点数为2的n次幂，例如128点，取fs＝128×50＝6．4kHz。相应的滤波器频谱特性应该是：在2．5 kHz以下的通带内，增益基本为1，到3．2 kHz时应为0．707，即3dB带宽增益。根据上面要求，MAX291的时钟频率应为3．2 kHz×100＝320kHz，由式(1)计算外接电容的值，得COSC＝104 pF。电路结构如图3所示。
实测幅频特性如表1所示，可见满足设计要求。
3．3 实际应用中应该注意和解决的一些问题
MAX291工作的外时钟方式和内时钟方式各有特点。测试有同步性要求的三相工频电压时，三路的相位有相关性，如果三路滤波器使用一个外部时钟源，则相位一致性非常好。内时钟方式电路简单，使用方便，相位的一致性取决于外接电容的一致性，可采用高精度电桥选配电容。
MAX291的零点漂移较大，典型值为150 mV，大可以达到400mV。由于开关电容滤波器本身的特点，将连续波截断成以开关频率为采样间隔的近似连续波，会带来一些频谱失真，失真度大可达到－70dB。MAX291对工业现场的电磁兼容性不强，易受干扰。MAX29不但受开关电源的质量影响，还受液晶显示器的逆变器影响。受上述因素影响后会产生干扰，干扰的出现是随机的。干扰信号的频段位于30～40次谐波之间。用纯正弦波做试验，总畸变率达到0．2％左右，干扰严重时甚至达到0．3％。
鉴于上述现象，采取以下措施：加上调零电路，消除由于零点过大造成的误差。重点消除干扰的影响，包括：加强电源的滤波，在电源输出端加大电解电容器滤波，减小纹波；在逆变器公用的电源入口端加电感，吸收高频干扰；为彻底排除电源的相互干扰，采用DC-DC模块给MAX291单独供电，与系统的其他电源局部隔离，后在一点共地。将印制板整体的地线面积增大，电源及信号线尽量远离时钟。
改进之后的电路，抗干扰性明显增强。测试纯正弦波时总畸变率基本小于0．2％，偶尔为0．1％。根据开关电容滤波器固有的失真特性，利用软件进行校正，终使得测试纯正弦波的畸变率始终小于0．1％，达到了测试精度要求。
用MAX291实现抗混叠滤波器，解决了电网谐波测量中的镜像效应问题。与传统的有源RC滤波器相比，选用MAX291实现抗混叠滤波器有巨大的优势。
(1)滤波性能良好，畸变率小。
(2)MAX291为集成器件，可靠性和稳定性高，避免了分立元件的各种误差、漂移影响。
(3)排版设计紧凑，节省空间；批量生产时，元器件少，装配、调试方便。