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ALR_TO_AUS

ALR_TO_AUS

Einleitung

Der Composite-Funktionsblock ALR_TO_AUS dient als universeller Konverter zwischen zwei unidirektionalen Adapterprotokollen. Er wandelt einen LREAL-Wert (64‑Bit Gleitkomma) in einen USINT-Wert (8‑Bit vorzeichenlose Ganzzahl) um. Der Block wurde für den Einsatz in IEC 61499‑basierten Automatisierungssystemen entwickelt und nutzt intern den Standard-Funktionsblock F_LREAL_TO_USINT aus der Bibliothek iec61131::conversion.

Schnittstellenstruktur

Da es sich um einen Composite-Baustein handelt, werden alle Ein- und Ausgänge über Adapter realisiert.

Ereignis-Eingänge

  • Keine direkten Ereignis-Eingänge auf der obersten Ebene.
    Der über den Socket ALR_IN angebundene Adapter besitzt jedoch den Ereignis-Eingang E1, der die Konvertierung auslöst.

Ereignis-Ausgänge

  • Keine direkten Ereignis-Ausgänge auf der obersten Ebene.
    Der über den Plug AUS_OUT angebundene Adapter stellt den Ereignis-Ausgang E1 bereit, der den Abschluss der Konvertierung signalisiert.

Daten-Eingänge

  • Keine direkten Daten-Eingänge auf der obersten Ebene.
    Der Adapter ALR_IN führt den Daten-Eingang D1 (Typ: LREAL), der den zu konvertierenden Gleitkommawert bereitstellt.

Daten-Ausgänge

  • Keine direkten Daten-Ausgänge auf der obersten Ebene.
    Der Adapter AUS_OUT führt den Daten-Ausgang D1 (Typ: USINT), der das konvertierte Ganzzahlergebnis ausgibt.

Adapter

Name Typ Richtung Kommentar
ALR_IN adapter::types::unidirectional::ALR Socket Unidirektionaler LREAL-Eingang
AUS_OUT adapter::types::unidirectional::AUS Plug Unidirektionaler USINT-Ausgang

Funktionsweise

Der Funktionsblock arbeitet ereignisgesteuert: 1. Ein eingehendes Ereignis am Adapter-Eingang ALR_IN.E1 wird intern mit dem REQ-Eingang des Konvertierungsbausteins F_LREAL_TO_USINT verbunden. 2. Gleichzeitig wird der Datenwert ALR_IN.D1 an den Daten-Eingang IN des Konvertierungsbausteins übergeben. 3. Der Konverter führt die Umwandlung von LREAL nach USINT durch. Hierbei wird der Gleitkommawert gemäß IEC 61131‑3 auf den nächstliegenden ganzzahligen USINT-Wert (0–255) gerundet oder abgeschnitten. 4. Nach erfolgreicher Konvertierung wird das Ereignis CNF des Konverters erzeugt, das direkt an den Adapter-Ausgang AUS_OUT.E1 weitergeleitet wird. 5. Das Ergebnis OUT des Konverters wird an den Daten-Ausgang AUS_OUT.D1 übergeben.

Dadurch wird eine synchrone, datengekoppelte Umsetzung ohne zusätzliche Verzögerung durchgeführt.

Technische Besonderheiten

  • Composite‑Aufbau: Der Block kapselt die Konvertierungslogik in einer wiederverwendbaren Einheit und nutzt die standardisierten Adaptertypen ALR und AUS. Dadurch kann er nahtlos in bestehende unidirektionale Kommunikationsprotokolle eingebunden werden.
  • Standardkonforme Umwandlung: Die eigentliche Konvertierung erfolgt durch den IEC 61131‑Baustein F_LREAL_TO_USINT, der ein definiertes Verhalten (z.B. Runden oder Kappen) gemäß der Norm garantiert.
  • EPL‑2.0 Lizenz: Der Baustein ist unter der Eclipse Public License 2.0 veröffentlicht, was eine uneingeschränkte Nutzung in proprietären und Open‑Source‑Projekten ermöglicht.
  • Keine Zustandsmaschine: Als Composite besitzt der Block keinen eigenen Zustandsautomaten; die interne Steuerung wird vollständig durch den verwendeten Konverterbaustein übernommen.

Zustandsübersicht

Der Baustein selbst besitzt keine explizite Zustandsmaschine. Der eingebettete Funktionsblock F_LREAL_TO_USINT realisiert typischerweise die Zustände IDLE und BUSY sowie ERROR bei dieser Umwandlung. Bei ungültigen Eingaben (z.B. Überlauf des USINT-Bereichs) kann der Konverter einen Fehler auslösen, der jedoch in dieser Version nicht gesondert an die Adapterausgänge weitergegeben wird.

Anwendungsszenarien

  • Sensorik / Aktorik‑Anbindung: Wenn ein Gleitkomma-Sensorwert (z.B. Druck, Temperatur) in ein 8‑Bit‑Signal für einen einfachen Aktor (z.B. Schalterstellung, Helligkeit) umgesetzt werden muss.
  • Protokollanpassung: In Systemen, die zwischen verschiedenen Adaptertypen für die Datenübertragung vermitteln, wie z.B. in Feldbus-Kopplern oder Gateway-Funktionen.
  • Test und Simulation: Zur einfachen Umwandlung von LREAL‑Testdaten in USINT‑Formate, um die Funktionsweise nachgeschalteter Bausteine zu prüfen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • LREAL_TO_INT / LREAL_TO_DWORD: Diese Bausteine liefern andere Ausgabetypen (INT, DWORD) und sind daher für Zielplattformen mit breiteren oder vorzeichenbehafteten Ganzzahlen geeignet.
  • REAL_TO_USINT: Für 32‑Bit Gleitkommazahlen (REAL) steht eine entsprechende Variante zur Verfügung. Der vorliegende Baustein nutzt jedoch den präziseren LREAL-Typ.
  • Skalierung mit arithmetischen Bausteinen: Eine manuelle Umrechnung mittels MUL und ADD wäre möglich, aber weniger standardisiert und fehleranfällig. Der ALR_TO_AUS-Block bietet eine geprüfte, normenkonforme Lösung.

Fazit

Der Funktionsblock ALR_TO_AUS ist ein spezialisierter, aber unverzichtbarer Helfer für die Umwandlung von LREAL- in USINT-Daten in IEC 61499‑Applikationen. Sein Composite-Design erlaubt eine saubere Trennung der Konvertierungslogik und eine einfache Integration über standardisierte Adapter. Er eignet sich besonders für Szenarien, in denen präzise Gleitkommawerte auf einen engen Ganzzahlbereich abgebildet werden müssen.