DualHysteresis_AR_AX¶

DualHysteresis_AR_AX

Einleitung¶

Der Funktionsblock DualHysteresis_AR_AX führt eine zweiseitige Analog-Digital-Wandlung mit einstellbarer Hysterese durch.
Aus einem analogen Eingangswert werden zwei binäre Ausgangssignale (DO_UP, DO_DOWN) erzeugt, die abhängig von der Lage des Eingangssignals relativ zu drei Parametern geschaltet werden:
- MI – Mittelwert (Sollwertmitte)
- DEAD – Totband (Absolutwert)
- HYSTERESIS – Hysterese (Absolutwert)

Die Schaltpunkte berechnen sich wie folgt:
- Einschalten UP: INPUT.D1 >= MI.D1 + ABS(DEAD.D1) + ABS(HYSTERESIS.D1)
- Ausschalten UP: INPUT.D1 < MI.D1 + ABS(DEAD.D1)
- Einschalten DOWN: INPUT.D1 <= MI.D1 - ABS(DEAD.D1) - ABS(HYSTERESIS.D1)
- Ausschalten DOWN: INPUT.D1 > MI.D1 - ABS(DEAD.D1)

Damit wird ein sicheres Schaltverhalten mit verminderter Schaltfrequenz erreicht, typisch für Regelstrecken mit Schaltschwelle und Rückführhysterese.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Ereignis	Typ	Beschreibung
`INIT`	EInit	Initialisierungsanforderung, begleitet von Daten-Eingang `QI`

Ereignis-Ausgänge¶

Ereignis	Typ	Beschreibung
`INITO`	EInit	Initialisierungsbestätigung, begleitet von Daten-Ausgang `QO`

Daten-Eingänge¶

Daten	Typ	Beschreibung
`QI`	BOOL	Eingangsqualifikator – steuert die Aktivierung des Bausteins. Bei `TRUE` wird die Hysterese-Logik ausgeführt, bei `FALSE` werden Ausgänge zurückgesetzt.

Daten-Ausgänge¶

Daten	Typ	Beschreibung
`QO`	BOOL	Ausgangsqualifikator – wird auf den Wert von `QI` gesetzt, spiegelt den Betriebszustand wider.

Adapter¶

Sockets (Eingangsadapter):

Adapter	Typ	Beschreibung
`INPUT`	adapter::types::unidirectional::AR	Analoger Eingangswert (z. B. 0…1 oder anderer Bereich)
`MI`	adapter::types::unidirectional::AR	Zentrumspunkt (z. B. 0.5 für 50 %)
`DEAD`	adapter::types::unidirectional::AR	Totband (Absolutwert) – bestimmt die Ausschaltpunkte
`HYSTERESIS`	adapter::types::unidirectional::AR	Hysterese (Absolutwert) – erweitert die Ausschaltpunkte zu den Einschaltpunkten

Plugs (Ausgangsadapter):

Adapter	Typ	Beschreibung
`DO_UP`	adapter::types::unidirectional::AX	Binärausgang für den UP-Zustand (Einschalten bei Überschreiten der oberen Schwelle)
`DO_DOWN`	adapter::types::unidirectional::AX	Binärausgang für den DOWN-Zustand (Einschalten bei Unterschreiten der unteren Schwelle)

Funktionsweise¶

Nach einer erfolgreichen Initialisierung (INIT mit QI = TRUE) wechselt der FB in den Neutral-Zustand. In diesem Zustand sind beide Ausgänge (DO_UP, DO_DOWN) auf FALSE.

Sobald über den Adapter INPUT ein neuer Wert eintrifft (Ereignis E1), wird die Hysterese-Logik ausgewertet:

UP einschalten: Wenn INPUT.D1 >= MI.D1 + ABS(DEAD.D1) + ABS(HYSTERESIS.D1), wird der Zustand UP aktiv. Dann gilt: DO_UP = TRUE, DO_DOWN = FALSE.
DOWN einschalten: Wenn INPUT.D1 <= MI.D1 - ABS(DEAD.D1) - ABS(HYSTERESIS.D1), wird der Zustand DOWN aktiv. Dann gilt: DO_UP = FALSE, DO_DOWN = TRUE.
Rückkehr zu Neutral:
Aus UP erfolgt der Rückfall bei INPUT.D1 < MI.D1 + ABS(DEAD.D1) (strenge Bedingung).
Aus DOWN erfolgt der Rückfall bei INPUT.D1 > MI.D1 - ABS(DEAD.D1) (strenge Bedingung).

Ist QI = FALSE bei einem INIT-Ereignis, wird der FB deinitialisiert und beide Ausgänge werden auf FALSE gesetzt. Ein erneutes INIT mit QI = TRUE startet den Ablauf neu.

Technische Besonderheiten¶

Verwendung von Absolutwerten: Die Parameter DEAD und HYSTERESIS werden intern mit ABS() behandelt, sodass negative Werte nicht zu unerwünschtem Verhalten führen.
Symmetrische Schaltpunkte: Die Schwellen liegen symmetrisch um den Mittelwert MI.
Qualifikator QI: Der FB arbeitet nur bei QI = TRUE. Bei FALSE werden alle Ausgänge zwangsweise zurückgesetzt (Safe State).
Ereignisgesteuerte Verarbeitung: Die Hysterese-Logik wird nur bei jedem neuen INPUT.E1-Ereignis ausgewertet – keine zyklische Abfrage.

Zustandsübersicht¶

Zustand	Beschreibung
`START`	Initialer Ruhezustand nach Systemstart.
`Init`	Initialisierung bei `INIT` mit `QI = TRUE`. Setzt Ausgänge zurück und gibt `INITO`.
`Neutral`	Normalzustand: beide Ausgänge sind `FALSE`. Wartet auf neuen Eingangswert.
`UP`	Oberer Schwellwert überschritten: `DO_UP = TRUE`, `DO_DOWN = FALSE`.
`DOWN`	Unterer Schwellwert unterschritten: `DO_UP = FALSE`, `DO_DOWN = TRUE`.
`DeInit`	Deinitialisierung bei `INIT` mit `QI = FALSE`. Setzt alle Ausgänge auf `FALSE` und gibt `INITO`.

Transitionen:
- START → Init (bei INIT mit QI = TRUE)
- Init → Neutral (nach erstem INPUT.E1)
- Neutral → UP / DOWN (abhängig vom Eingangswert)
- UP → Neutral (bei Unterschreiten der Totbandgrenze)
- DOWN → Neutral (bei Überschreiten der Totbandgrenze)
- Neutral → DeInit (bei INIT mit QI = FALSE)
- DeInit → START (automatisch)

Anwendungsszenarien¶

Temperaturregelung mit zwei Stufen: Ein Heiz- und ein Kühlkreis können mit eigenen Hysteresen betrieben werden, z. B. Heizung unterhalb von 18 °C einschalten, oberhalb von 22 °C ausschalten; Kühlung oberhalb von 30 °C einschalten, unterhalb von 26 °C ausschalten.
Füllstandsüberwachung: Zwei Schaltpunkte (MIN/MAX) mit Hysterese zur Vermeidung von Prellen bei Pumpen- oder Ventilsteuerungen.
Grenzwertüberwachung mit zwei Alarmschwellen: Oberer und unterer Alarm mit Ein-/Ausschaltverzögerung durch Hysterese.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Der DualHysteresis_AR_AX erweitert eine einfache Hysterese (Einschaltpunkt = Ausschaltpunkt + Hysterese) um eine zweite, inverse Richtung.
- Einfache Hysterese: nur ein Ausgang, eine Schaltschwelle.
- DualHysteresis: zwei Ausgänge, zwei entgegengesetzte Schwellen mit gemeinsamem Totband. Dadurch lassen sich z. B. Heizung und Kühlung getrennt ansteuern, ohne Überlappungen.

Im Vergleich zu einem PID-Regler ist dieser FB rein schaltend – er erzeugt keine stetigen Stellsignale, eignet sich aber hervorragend für einfache Zweipunkt-Regelungen.

Fazit¶

Der Funktionsblock DualHysteresis_AR_AX ist eine robuste, ereignisgesteuerte Lösung zur Umwandlung eines analogen Signals in zwei digitale Ausgänge mit einstellbarer Hysterese. Dank der Verwendung von Absolutwerten und der klaren Schaltlogik ist er einfach parametrierbar und vermeidet Schaltspiele. Er eignet sich besonders für industrielle Anwendungen, bei denen zwei gegenläufige Aktoren (z. B. Heizen/Kühlen, Öffnen/Schließen) mit definiertem Schaltabstand betrieben werden müssen.