PLC의 아날로그 입력값이 일정한 간격으로 흔들릴 때 이동평균 필터와 저역통과 필터 중 어떤 방법을 선택해야 하나요?

Question

PLC에서 압력, 유량, 수위 등의 아날로그 신호를 읽을 때 실제 공정은 안정적인데도 입력값이 일정한 간격으로 흔들리는 경우가 있습니다. 이때 프로그램에서 이동평균 필터나 저역통과 필터를 적용하면 표시값의 변동을 줄일 수 있지만, 필터가 지나치게 강하면 실제 이상 상황을 늦게 감지할 수 있습니다. 두 필터의 차이는 무엇이며, 공정 제어와 경보 기능에 맞게 필터를 설정하려면 어떤 점을 고려해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

이동평균 필터는 최근 일정 개수의 측정값을 평균해 순간적인 변동을 완화하는 방식이며, 저역통과 필터는 빠르게 변하는 성분을 줄이고 상대적으로 느린 변화를 통과시키는 방식입니다. 이동평균은 구현이 비교적 간단하지만 평균에 포함되는 데이터 개수가 많아질수록 실제 값의 변화가 표시되기까지 지연이 커집니다. 저역통과 필터는 필터의 시간상수를 조정해 변동 억제 정도와 응답속도의 균형을 맞출 수 있습니다. 먼저 값의 흔들림이 센서 자체의 노이즈인지, 접지·차폐 문제인지, 아날로그 입력 모듈의 설정이나 배선 문제인지 확인해야 합니다. 원인을 해결하지 않고 필터만 적용하면 센서 고장이나 실제 공정 이상을 가릴 수 있습니다. 필터를 적용할 때는 정상 운전 중 변동 폭과 실제 고장 발생 시 변화 속도를 비교하고, 경보 및 차단 조건에는 허용 가능한 응답 지연을 고려해야 합니다. 특히 고수위나 과압처럼 안전과 직결되는 신호는 표시값의 안정성만을 우선하지 말고, 필요한 경우 별도의 신속한 보호 로직을 구성해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

이동평균 필터는 최근 여러 측정값의 평균을 계산해 순간적인 변동을 줄이는 방식이고 저역통과 필터는 급격한 신호 변화를 줄이고 천천히 변하는 신호를 통과시키는 방식 입니다. 이동평균은 설정한 측정 횟수가 많을 수록 값이 부드러워지지만 실제 변화에 대한 반응이 늦어질 수 있습니다. 저역통과 필터도 필터 강도를 높이면 노이즈는 줄지만 응답 속도가 느려집니다. 따라서 압력이나 유량의 표시값을 안정시키려면 이동평균을, 지속적인 신호 노이즈를 줄이려면 저역통과 필터를 고려할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

이동평균 필터는 최근에 데이터의 평균을 내서 주기적인 흔들림을 잡아줍니다. 이게 일정한 구간의 값만 계산해서 쓰기 때문이죠. 반면에 저역통과 필터는 이전의 값과 현재의 값을 섞어서 고주파 노이즈를 걸러내고 있습니다. 따라서 현장의 노이즈 특성을 보고 알맞게 골라야하는거죠.

그리고 필터를 너무 강하게 걸게되면 실제 값이 변할때 반응이 느려지게 됩니다. 왜냐하면 비상상황에서 경보가 늦게 울릴수있기 때문이죠. 그래서 빠른 감자기 필요한 알람라인은 필터를 약하게 써야 되는 겁니다. 결론적으로 제어목적에 맞춰서 강도를 조절해야되는게 중요하겠습니다.