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Uebung_028a_AR: Analog-Eingang Kalibrierung mit Adaptern INI

Uebung_028a_AR_network

Einleitung

Diese Übung demonstriert die Kalibrierung eines analogen Eingangssignals mithilfe von Adaptern und der Speicherung von Kalibrierungsparametern (Offset und Skalierung) in einer INI-Datei. Der Funktionsbaustein AR_CALIBRATE führt die lineare Kalibrierung durch. Die Parameter werden über zwei digitale Eingänge (Input_I2, Input_I3) gesteuert und die Ergebnisse in zwei separaten Speicherbausteinen (INI_AR2) abgelegt. Die Konvertierung zwischen analogen und stark typisierten Daten erfolgt über spezielle Adapterkonverter.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Die Übung verwendet ausschließlich direkt instanziierte Funktionsbausteine (keine Unter-Applikationen). Nachfolgend sind alle Bausteine mit ihren Parametern und Aufgaben beschrieben.

  • DigitalInput_I1
  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = Input_I1 (physischer digitaler Eingang)

  • Funktionsweise: Liest den Zustand eines digitalen Eingangs (Taster/Schalter) und gibt ihn über den Ausgangsadapter IN weiter. Dient als Trigger-Eingang für den Messzyklus.

  • DigitalOutput_Q1

  • Typ: logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Output = Output_Q1 (physischer digitaler Ausgang)

  • Funktionsweise: Schaltet einen digitalen Ausgang entsprechend dem empfangenen Signal. Hier wird das Signal von DigitalInput_I1 über eine Split-Struktur durchgeschleift.

  • AnalogInput_I4

  • Typ: logiBUS::io::AI::logiBUS_AI_IDA
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = AnalogInput_I4 (physischer analoger Eingang)
    • AnalogInput_hysteresis = 50
    • TimeDelta = 250 ms
    • TimeRateLimit = 100

  • Funktionsweise: Liest einen analogen Strom-/Spannungswert und stellt ihn als Adapterschnittstelle (IN) bereit. Die Parameter dienen der Filterung (Hysterese, Abtastrate, Ratenbegrenzung).

  • CALIBRATE

  • Typ: adapter::Engineering::measurements::AR_CALIBRATE
  • Parameter:
    • Y_Offset = 100.0
    • Y_Scale = 600.0

  • Funktionsweise: Führt eine lineare Kalibrierung des analogen Eingangswerts (als X) durch. Die Formel lautet Y = (X * Y_Scale) / 1000 + Y_Offset (Annahme, da nicht explizit). Über die Adaptereingänge CO (Calibrate Offset) und CS (Calibrate Scale) kann die Kalibrierung ausgelöst werden. Die berechneten Offset- und Skalierungswerte werden an OFFSET und SCALE ausgegeben.

  • INI_OFFSET

  • Typ: eclipse4diac::storage::INI_AR2
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • SECTION = 'Uebung_028a_AR'
    • KEY = 'OFFSET'
    • DEFAULT_VALUE = 0.0

  • Funktionsweise: Liest oder schreibt den Wert für den Offset in einer INI-Datei (Abschnitt Uebung_028a_AR, Schlüssel OFFSET). Liefert den aktuellen Wert am Ausgang VAL bzw. ermöglicht das Speichern eines neuen Werts über den Eingang VAL.

  • INI_SCALE

  • Typ: eclipse4diac::storage::INI_AR2
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • SECTION = 'Uebung_028a_AR'
    • KEY = 'SCALE'
    • DEFAULT_VALUE = 1.0

  • Funktionsweise: Analog zu INI_OFFSET, jedoch für den Skalierungsfaktor (Schlüssel SCALE).

  • DigitalInput_I2_CO

  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = Input_I2

  • Funktionsweise: Liest den digitalen Eingang für die Offset-Kalibrierung (CO).

  • DigitalInput_I3_CS

  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = Input_I3

  • Funktionsweise: Liest den digitalen Eingang für die Skalierungs-Kalibrierung (CS).

  • AX_SPLIT_2

  • Typ: adapter::events::unidirectional::AX_SPLIT_2
  • Parameter: Keine

  • Funktionsweise: Ein Adapter-Splitter, der ein eingehendes (Adapter-)Signal auf zwei Ausgänge verteilt. Hier wird das Signal von DigitalInput_I1 gleichzeitig zum Ausgang DigitalOutput_Q1 und zur Trigger-Anforderung (SREQ) des Analog-Eingangs geschickt.

  • AD_TO_AUDI

  • Typ: adapter::conversion::unidirectional::AD_TO_AUDI
  • Parameter: Keine

  • Funktionsweise: Konvertiert den analogen Adaptertyp (vermutlich AnalogData) in einen universellen AUDI-Adapter (allgemeiner Analogwert). Notwendig zur Typpassung zwischen unterschiedlichen Adapterdefinitionen.

  • AUDI_TO_AR

  • Typ: adapter::conversion::unidirectional::AUDI_TO_AR
  • Parameter: Keine
  • Funktionsweise: Konvertiert den AUDI-Adapter zurück in den für AR_CALIBRATE benötigten Analogeingangsadapter (AR). Diese doppelte Konvertierung ist erforderlich, da ein direkter AD_TO_AR-Adapter einem „reinterpret_cast“ gleichkäme und die Typinformation verloren ginge.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Digitaler Eingang I1 dient als Start-Impuls für eine Messung. Sein Signal wird über den Splitter AX_SPLIT_2 auf den Ausgang DigitalOutput_Q1 (z. B. Status-LED) und auf den SREQ-Eingang des analogen Eingangs AnalogInput_I4 verteilt.
  2. AnalogInput_I4 erfasst daraufhin den analogen Messwert und liefert ihn als Adapterausgang IN an den Konverter AD_TO_AUDI.
  3. Die Konverterkette AD_TO_AUDI → AUDI_TO_AR passt den Typ an, sodass der Wert an den X-Eingang von CALIBRATE angeschlossen werden kann.
  4. DigitalInput_I2_CO (Eingang I2) triggert die Offset-Kalibrierung: Wird dieser Eingang aktiv, führt CALIBRATE eine Offset-Korrektur durch und gibt den neuen Offset-Wert an INI_OFFSET weiter, der ihn in der INI-Datei speichert.
  5. DigitalInput_I3_CS (Eingang I3) triggert entsprechend die Skalierungs-Kalibrierung; der neue Skalierungsfaktor wird an INI_SCALE übergeben und gespeichert.
  6. Die gespeicherten Werte aus INI_OFFSET und INI_SCALE können bei späteren Starts der Steuerung wieder geladen werden, sodass die Kalibrierung dauerhaft erhalten bleibt.

Wichtige Anmerkung: Die doppelte Konvertierung von AD_TO_AUDI und AUDI_TO_AR ist bewusst so implementiert, um Typkompatibilität zu gewährleisten. Ein direkter Konverter würde die Daten nur uminterpretieren, was in der Praxis zu Fehlfunktionen führen kann.

Lernziele dieser Übung: - Umgang mit analogen Eingangsadaptern und deren Parametrierung. - Einsatz von Adapterkonvertern zur Typanpassung. - Verwendung von INI-Speicherbausteinen zum dauerhaften Ablegen von Konfigurationsparametern. - Verständnis der Kalibrierungslogik in der Automatisierungstechnik.

Schwierigkeitsgrad: Mittel (Grundkenntnisse in 4diac/Adapter-Konzepten erforderlich).

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_028a_AR implementiert eine vollständige Analog-Eingangs-Kalibrierung, bei der Offset und Skalierung über zwei digitale Eingänge eingelernt und in einer INI-Datei persistiert werden. Der Messablauf wird durch einen weiteren digitalen Eingang gestartet. Die verwendeten Adapterkonverter (AD_TO_AUDI, AUDI_TO_AR) demonstrieren die typkorrekte Weiterverarbeitung von analogen Signalen in der 4diac-IDE. Das Gesamtsystem bildet eine flexible Grundlage für industrielle Messaufgaben mit Speicherung von Kalibrierparametern.