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Uebung_028b_AR: Analog-Eingang Kalibrierung mit Adaptern INI und Hysterese-Regler am Ausgang

Uebung_028b_AR_network

Einleitung

Diese Übung demonstriert die Kalibrierung eines analogen Eingangssignals mit Hilfe von Adaptern und einer INI-basierten Speicherung der Kalibrierparameter. Das kalibrierte Signal wird anschließend durch einen Hysterese-Regler geführt, dessen Schwellwerte ebenfalls aus einer INI-Datei gelesen werden. Die Übung zeigt die Verknüpfung von analogen und digitalen Ein-/Ausgängen, Adapter-Konvertierungen sowie die persistente Speicherung von Parametern.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Haupt-FBs

  • DigitalInput_I1 / DigitalInput_I2_CO / DigitalInput_I3_CS:
    Digitaleingänge (Typ logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA)

  • Parameter: QI = TRUE; Input = zugehöriger logiBUS-Eingang (I1, I2, I3)

  • DigitalOutput_Q1 / DigitalOutput_Q2:
    Digitalausgänge (Typ logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA)

  • Parameter: QI = TRUE; Output = zugehöriger logiBUS-Ausgang (Q1, Q2)

  • AnalogInput_I4:
    Analogeingang (Typ logiBUS::io::AI::logiBUS_AI_IDA)

  • Parameter: QI = TRUE; Input = AnalogInput_I4; AnalogInput_hysteresis = 50; TimeDelta = 250; TimeRateLimit = 100

  • CALIBRATE:
    Kalibrierungsadapter (Typ adapter::Engineering::measurements::AR_CALIBRATE)

  • Parameter: Y_Offset = 100.0; Y_Scale = 600.0

  • Führt eine lineare Kalibrierung durch (Offset und Skalierung) und gibt die kalibrierten Werte sowie die tatsächlichen Offset-/Skalierungs-Parameter aus.

  • INI_OFFSET / INI_SCALE:
    INI-Speicherbausteine (Typ eclipse4diac::storage::INI_AR2)

  • Parameter: QI = TRUE; SECTION = 'Uebung_028a_AR'; KEY = 'OFFSET' bzw. 'SCALE'; DEFAULT_VALUE = 0.0 bzw. 1.0

  • Speichern die vom Kalibrierungsadapter berechneten Offset- und Skalierungswerte persistent in einer INI-Datei.

  • AX_SPLIT_2:
    Ereignis-Splitter (Typ adapter::events::unidirectional::AX_SPLIT_2)

  • Verteilt ein eingehendes Ereignis (AX) auf zwei Ausgänge.

  • Hysteresis_AR_AX:
    Hysterese-Regler (Typ logiBUS::signalprocessing::hysteresis::Hysteresis_AR_AX)

  • Parameter: QI = TRUE

  • Vergleicht den kalibrierten Analogeingang mit einem Schwellwert und einer Hysterese und schaltet den Ausgang entsprechend.

  • AD_TO_AUDI / AUDI_TO_AR:
    Konvertierungsadapter (Typ adapter::conversion::unidirectional::AD_TO_AUDI bzw. AUDI_TO_AR)

  • Wandeln das analoge Signal von der Adapterdarstellung AD in AUDI und zurück in AR um.
  • Hinweis: Eine direkte Konvertierung AD_TO_AR würde wie ein reinterpret_cast wirken – die separate Nutzung beider Adapter ist hier beabsichtigt.

Sub-Bausteine

  • THRESHOLD (Typ MyLib::sys::INI_IN_AND_STORE_AR)
  • Parameter:
    • KEY = 'THRESHOLD'
    • SECTION = 'HYSTERESIS'
    • stObj = InputNumber_THRESHOLD

  • Funktionsweise: Liest den Schwellwert für die Hysterese aus der INI-Datei (Sektion HYSTERESIS, Key THRESHOLD) und stellt ihn am Ausgang VALUEO bereit. Der Wert wird als Struktur vom Typ InputNumber_THRESHOLD interpretiert.

  • HYSTERESIS (Typ MyLib::sys::INI_IN_AND_STORE_AR)

  • Parameter:
    • KEY = 'HYSTERESIS'
    • SECTION = 'HYSTERESIS'
    • stObj = InputNumber_HYSTERESIS
  • Funktionsweise: Analog zu THRESHOLD, jedoch für den Hysteresewert. Gibt den eingelesenen Wert am Ausgang VALUEO aus.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Ereignissteuerung: Der digitale Eingang DigitalInput_I1 liefert ein Ereignis, das über AX_SPLIT_2 auf zwei Pfade verteilt wird:
  2. Pfad 1: direkt zum Digitalausgang DigitalOutput_Q1 (z. B. als Quittierung).

  3. Pfad 2: zum Analogeingang AnalogInput_I4 (über den SREQ-Anschluss), um eine Messung auszulösen.

  4. Analogwertverarbeitung:

  5. Der Messwert von AnalogInput_I4 (Adapter AD) wird über AD_TO_AUDI und AUDI_TO_AR in die für den Kalibrierungsadapter passende Darstellung (AR) konvertiert.

  6. Der konvertierte Wert gelangt an den Eingang X des Kalibrierungsadapters CALIBRATE.

  7. Kalibrierung:

  8. Die digitalen Eingänge DigitalInput_I2_CO und DigitalInput_I3_CS dienen als Steuersignale für die Kalibrierung (CO = Kalibrier-Offset, CS = Kalibrier-Skala).

  9. CALIBRATE berechnet aus dem Rohwert und den Referenzpunkten die korrigierten Werte und gibt diese als Y (kalibrierter Messwert), OFFSET und SCALE aus.

  10. Persistente Speicherung:

  11. Die Werte OFFSET und SCALE werden von INI_OFFSET und INI_SCALE in der INI-Datei (Sektion Uebung_028a_AR) gespeichert.

  12. Hysterese-Funktion:

  13. Der kalibrierte Messwert Y wird an den Eingang INPUT des Hysterese-Reglers Hysteresis_AR_AX übergeben.
  14. Die Schwellwerte THRESHOLD und HYSTERESIS werden von den Sub-Bausteinen THRESHOLD und HYSTERESIS aus der INI-Datei (Sektion HYSTERESIS) gelesen und an die entsprechenden Anschlüsse des Reglers angelegt.
  15. Der Ausgang OUTPUT des Hysterese-Reglers steuert den digitalen Ausgang DigitalOutput_Q2.

Lernziele:
- Verständnis der Adapter-Konvertierung zwischen analogen Signaltypen (AD, AUDI, AR)
- Umgang mit INI-Bausteinen zum persistenten Speichern und Laden von Kalibrierparametern
- Einsatz eines Kalibrierungsadapters (Offset/Skalierung)
- Realisierung einer Hysterese-Funktion zur Schwellwertüberwachung

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_028b_AR realisiert eine vollständige Kette zur Verarbeitung eines analogen Eingangssignals: Messung, Kalibrierung, Speicherung der Kalibrierdaten und anschließende Hysterese-Auswertung. Durch die Kombination von digitalen Ereignissen, Adapter-Konvertierungen und INI-basierter Parameterverwaltung wird ein praxisnahes Beispiel für industrielle Analogwertverarbeitung in 4diac dargestellt.