FIELDBUS_USINT_TO_SIGNAL_SCALED

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Einleitung

Der Funktionsblock FIELDBUS_USINT_TO_SIGNAL_SCALED dient der Umwandlung eines eingehenden USINT-Signals in einen skalierten REAL-Wert unter Berücksichtigung einer Gültigkeitsprüfung. Er wird typischerweise in der Feldbus-Signalverarbeitung eingesetzt, um Rohwerte aus dem Feldbus (z. B. Sensordaten) mit einem Skalierungsfaktor und einem Offset zu versehen und parallel die Gültigkeit des Eingangssignals zu bewerten. Der Baustein ist nach dem Standard IEC 61499-1 aufgebaut.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Beschreibung
INIT	EInit	Initialisierungsanfrage; mit den Parametern SCALE und OFFSET verknüpft.
REQ	Event	Normale Ausführungsanfrage; mit dem Daten-Eingang IN verknüpft.

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Beschreibung
INITO	EInit	Bestätigung der Initialisierung.
CNF	Event	Bestätigung der Ausführung; mit den Ausgängen OUT und VALID verknüpft.

Daten-Eingänge

Name	Datentyp	Initialwert	Beschreibung
IN	USINT	BYTE_TO_USINT(NOT_AVAILABLE_B)	Eingangssignal als vorzeichenloser 8‑Bit‑Wert. Der Initialwert entspricht dem Signal „nicht verfügbar“.
SCALE	REAL	REAL#1.0	Skalierungsfaktor (Multiplikation).
OFFSET	DINT	DINT#0	Offset, der nach der Skalierung addiert wird.

Daten-Ausgänge

Name	Datentyp	Initialwert	Beschreibung
OUT	REAL	REAL#0.0	Skalierter Ausgangswert.
VALID	BOOL	FALSE	Gültigkeitsflag: TRUE, wenn das Eingangssignal gültig ist.

Adapter

Keine vorhanden.

Funktionsweise

Der Baustein arbeitet mit zwei Zuständen: INIT und REQ.

• Bei einem INIT-Ereignis werden die Parameter SCALE und OFFSET übernommen (der Algorithmus ist leer, die Werte werden jedoch durch das With-Binding eingelesen). Anschließend wird INITO ausgegeben.
• Bei einem REQ-Ereignis wird der Algorithmus REQ ausgeführt:
  Falls der Eingangswert IN kleiner oder gleich dem vordefinierten Grenzwert BYTE_TO_USINT(VALID_SIGNAL_B) ist, gilt das Signal als gültig. In diesem Fall wird der Wert wie folgt skaliert: OUT := USINT_TO_REAL(IN) * SCALE + DINT_TO_REAL(OFFSET) und VALID wird auf TRUE gesetzt.
  Überschreitet IN den Grenzwert (d. h. das Signal ist ungültig), werden OUT auf 0.0 und VALID auf FALSE gesetzt.

Das Verhalten spiegelt den Eingang 1:1 auf den Ausgang wider, sofern das Signal gültig ist – mit zusätzlicher Skalierung und Offset.

Technische Besonderheiten

• Die Konstanten NOT_AVAILABLE_B und VALID_SIGNAL_B stammen aus dem externen Paket eclipse4diac::signalprocessing::FIELDBUS_SIGNAL. Sie definieren die Grenzen zwischen gültigen und ungültigen USINT-Werten. BYTE_TO_USINT(NOT_AVAILABLE_B) ist der initiale Zustand des Eingangs und kennzeichnet ein „nicht verfügbares“ Signal.
• Der INIT-Algorithmus enthält keinen ST-Code – die Initialisierung beschränkt sich auf das Bereitstellen der Parameter über die Ereignisbindung. Der Baustein erwartet vor dem ersten REQ einen INIT-Aufruf, um Skalierung und Offset zu setzen.
• Die Skalierung erfolgt grundsätzlich als REAL‑Arithmetik; der Offset wird deshalb von DINT nach REAL konvertiert.

Zustandsübersicht

Der Funktionsblock besitzt zwei elementare Zustände als einfacher FB:

Zustand	Aktion	Ausgangsereignis
INIT	Führe Algorithmus INIT aus (leer)	INITO
REQ	Führe Algorithmus REQ aus	CNF

Es existieren keine weiteren Wartezustände – jeder eingehende Event führt sofort zur Bearbeitung des zugehörigen Algorithmus und zur Ausgabe des zugehörigen Ausgangsereignisses.

Anwendungsszenarien

• Feldbus-Sensorauswertung: Ein Sensor liefert einen USINT-Rohwert (z. B. 0…200). Über SCALE und OFFSET wird daraus die physikalische Größe (z. B. Druck in bar) berechnet. Der Grenzwert VALID_SIGNAL_B trennt gültige Messwerte von Fehler- oder Initialisierungswerten.
• Aktualisierung von Prozessvariablen: In SPS- oder Steuerungsapplikationen wird der Baustein zyklisch mit REQ getriggert, um die neuesten Feldbusdaten zu verarbeiten und in den Steuerungskontext zu übernehmen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• FIELDBUS_USINT_TO_SIGNAL: Ein einfacherer Baustein ohne Skalierung und Offset; er gibt den USINT-Wert direkt als REAL oder als anderen Datentyp aus.
• FIELDBUS_WORD_TO_SIGNAL_SCALED: Analoger Baustein für WORD-Eingänge – bietet eine höhere Auflösung, benötigt aber einen anderen Datentyp.
• FIELDBUS_USINT_TO_SIGNAL_SCALED zeichnet sich durch die Kombination aus Gültigkeitsprüfung (basierend auf der Konstante VALID_SIGNAL_B) und einfacher linearer Skalierung (Multiplikation + Addition) aus.

Fazit

Der Funktionsblock FIELDBUS_USINT_TO_SIGNAL_SCALED ist ein kompakter, aber leistungsfähiger Baustein zur Verarbeitung von 8‑Bit‑Feldbussignalen. Er vereint Gültigkeitserkennung, Skalierung und Offset in einer logischen Einheit und eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen Rohwerte in physikalische Größen umgerechnet und gleichzeitig auf ihre Plausibilität geprüft werden müssen. Die einfache Zustandsmaschine und die klar definierten Schnittstellen machen ihn robust und einfach einsetzbar.