FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL_SCALED¶

FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL_SCALED

Einleitung¶

Der Funktionsblock FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL_SCALED dient der Aufbereitung eines über einen Fieldbus empfangenen UINT-Wertes. Er prüft die Gültigkeit des Eingangssignals und skaliert dieses bei gültigem Wert mittels einer Multiplikationskonstante (SCALE) und eines additiven Offsets (OFFSET) zu einem REAL-Ausgang. Bei ungültigem Signal wird der Ausgang auf Null gesetzt und ein Validitäts-Flag auf FALSE gesetzt. Typische Anwendung ist die Umrechnung roher Feldbus-Daten in physikalische Größen mit gleichzeitiger Erkennung von Ausnahmezuständen wie Drahtbruch oder Sensorfehlern.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

INIT (EInit): Initialisierungsanfrage. Mit diesem Ereignis werden die Parameter SCALE und OFFSET gesetzt.
REQ (Event): Normale Ausführungsanfrage. Mit diesem Ereignis wird der aktuelle Wert IN verarbeitet.

Ereignis-Ausgänge¶

INITO (EInit): Bestätigung der Initialisierung. Wird nach Verarbeitung des INIT-Ereignisses gesendet.
CNF (Event): Bestätigung der Ausführung. Wird nach Verarbeitung des REQ-Ereignisses gesendet und transportiert die Ausgangsdaten OUT und VALID.

Daten-Eingänge¶

Name	Typ	Initialwert	Beschreibung
IN	UINT	WORD_TO_UINT(NOT_AVAILABLE_WM)	Rohwert vom Feldbus, der skaliert werden soll.
SCALE	REAL	REAL#1.0	Skalierungsfaktor (Multiplikation).
OFFSET	DINT	DINT#0	Additiver Offset, der nach der Skalierung addiert wird.

Daten-Ausgänge¶

Name	Typ	Initialwert	Beschreibung
OUT	REAL	REAL#0.0	Skalierter Ausgangswert. Bei ungültigem Signal = 0.0.
VALID	BOOL	FALSE	Gültigkeitsflag: TRUE wenn das Eingangssignal gültig ist.

Adapter¶

Keine.

Funktionsweise¶

Der FB besitzt zwei Betriebszustände, die durch die entsprechenden Ereignisse gesteuert werden.

INIT-Zustand: Beim Empfang von INIT werden die Parameter SCALE und OFFSET übernommen (der Algorithmus ist leer, die Übergabe erfolgt implizit über die With-Verknüpfung). Anschließend wird das Ereignis INITO gesendet.
REQ-Zustand: Beim Empfang von REQ wird folgender Algorithmus ausgeführt:
Prüfung, ob der Eingangswert IN kleiner oder gleich einer fest definierten Gültigkeitsschwelle ist. Diese Schwelle ist durch die importierte Konstante VALID_SIGNAL_W gegeben (aus dem Namespace eclipse4diac::signalprocessing::FIELDBUS_SIGNAL).
Gültig (IN <= VALID_SIGNAL_W):
- OUT := UINT_TO_REAL(IN) * SCALE + DINT_TO_REAL(OFFSET)
- VALID := TRUE
Ungültig (IN > VALID_SIGNAL_W):
- OUT := 0.0
- VALID := FALSE
Anschließend wird das Ereignis CNF mit den aktuellen Werten von OUT und VALID gesendet.

Die Gültigkeitsschwelle wird als Teil der importierten Bibliothek bereitgestellt und muss entsprechend der verwendeten Feldbus-Norm definiert sein. Der initiale Wert von IN ist WORD_TO_UINT(NOT_AVAILABLE_WM), wodurch bei fehlender Datenübergabe standardmäßig ein ungültiges Signal erkannt wird.

Technische Besonderheiten¶

Verwendung von importierten Konstanten: Die Gültigkeitsprüfung erfolgt anhand von Konstanten aus dem Namespace eclipse4diac::signalprocessing::FIELDBUS_SIGNAL. Diese müssen im Zielsystem korrekt definiert sein (z. B. VALID_SIGNAL_W als maximaler gültiger UINT-Wert, NOT_AVAILABLE_WM als Kennzeichnung für „nicht verfügbar“).
Leerer INIT-Algorithmus: Das INIT-Ereignis dient lediglich der Parameterübergabe. Eine explizite Initialisierungslogik existiert nicht – die Werte von SCALE und OFFSET werden direkt aus den Daten-Eingängen übernommen. Daher können diese Parameter auch vor dem ersten INIT gesetzt sein (siehe Initialwerte).
Typerhaltung: Der Eingang ist UINT, der Ausgang REAL. Die Skalierung erfolgt mit REAL-Arithmetik nach einer expliziten Typumwandlung.
Keine Zustandsautomaten-Logik: Der FB ist als SimpleFB realisiert, das nur die zwei Zustände INIT und REQ kennt. Es gibt keine zeitlichen oder wiederholten Abläufe; jede Ausführung erfolgt streng ereignisgesteuert.

Zustandsübersicht¶

Der FB besitzt genau zwei EC-States:

Zustand	Eingang	Algorithmus	Ausgangsereignis
INIT	INIT	– (leer)	INITO
REQ	REQ	REQ	CNF

Es existiert keine Zustandsschleife oder Verweildauer. Der FB startet nach der Initialisierung im Zustand INIT und kann danach beliebig oft durch REQ ausgeführt werden. Ein erneutes INIT setzt die Parameter zurück.

Anwendungsszenarien¶

Skalierung von Analogwerten: Ein Feldbus liefert einen rohen 16‑Bit‑Messwert (z. B. 0–4095). Mit SCALE = 0.001 und OFFSET = -5.0 wird daraus z. B. ein Druck in bar.
Erkennung von Fehlerwerten: Viele Feldbus‑Protokolle definieren bestimmte Bit‑Muster für „Sensorfehler“ oder „Drahtbruch“. Der FB erkennt solche Werte, indem er sie über der Gültigkeitsschwelle (z. B. 0xFFFE oder 0x8000) einstuft und den Ausgang auf Null setzt.
Initialisierungssequenz: Nach Systemstart kann ein INIT‑Aufruf die Skalierungsparameter aus einer Konfigurationsdatei laden. Danach werden in schneller Folge REQ‑Aufrufe zur zyklischen Messwertverarbeitung gesendet.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL (ohne Skalierung): Ein einfacherer FB, der den UINT‑Wert direkt als REAL ausgibt und nur die Gültigkeitsprüfung durchführt. Die Skalierung muss extern erfolgen.
FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL_FILTERED: Zusätzlich zur Skalierung wird ein Tiefpass oder Medianfilter angewendet – geeignet für verrauschte Signale.
FIELDBUS_INT_TO_SIGNAL_SCALED: Analoger FB für vorzeichenbehaftete Eingänge (INT), mit entsprechender Anpassung der Gültigkeitslogik.

Der vorliegende FB zeichnet sich durch seine Einfachheit, klare Trennung von Skalierung und Gültigkeitserkennung sowie die Verwendung von importierten Konstanten aus, die eine flexible Anpassung an verschiedene Feldbus‑Normen erlaubt.

Fazit¶

FIELDBUS_UINT_TO_SIGNAL_SCALED ist ein kompakter, ereignisgesteuerter Funktionsblock zur Umrechnung eines UINT‑Feldbussignals in einen skalierten REAL‑Wert. Durch die integrierte Gültigkeitsprüfung wird eine einfache Fehlererkennung ermöglicht. Der Baustein eignet sich besonders für Anwendungen, in denen rohe Busdaten mit geringem Aufwand in physikalische Größen gewandelt werden müssen und gleichzeitig die Signalqualität überwacht werden soll. Die klare Schnittstelle und die Verwendung von importierten Konstanten erleichtern die Wiederverwendung in verschiedenen Projektkontexten.