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Uebung_028c_AR: Analog-Eingang Kalibrierung mit Adaptern INI und Hysterese-Regler am Ausgang und Display Anzeige

Uebung_028c_AR_network

Bild der Übung folgt

Einleitung

Diese Übung demonstriert die Kalibrierung eines analogen Eingangs (AnalogInput_I7) mithilfe von Offset- und Skalierungsadaptern (AR_CALIBRATE). Die Kalibrierungswerte werden über INI-Funktionsbausteine (INI_AR2) persistent gespeichert. Zusätzlich wird ein Hysterese-Regler auf das kalibrierte Analogsignal angewendet, wobei Schwellwert und Hysterese ebenfalls über INI geladen werden (SubApp THRESHOLD und HYSTERESIS). Das Ergebnis der Hysterese wird auf einen digitalen Ausgang (Output_Q2) gegeben, während der kalibrierte Wert gleichzeitig auf einem Display (Q_NumericValue_PHYSA) ausgegeben wird. Digitale Eingänge steuern die Kalibrierung (Calibrate On/Off und Calibrate Set) sowie einen weiteren digitalen Ausgang (Output_Q1).

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Sub-Bausteine: THRESHOLD und HYSTERESIS

  • Typ: MyLib::sys::INI_IN_AND_STORE_AR
  • Parameter:
  • SECTION: Abschnittsname in der INI-Konfiguration ('HYSTERESIS')
  • KEY: Schlüsselname ('THRESHOLD' bzw. 'HYSTERESIS')
  • stObj: Verweis auf ein Pool-Objekt zur Wertanzeige (z.B. InputNumber_THRESHOLD)
  • Funktionsweise:
    Liest zur Initialisierung den unter SECTION/KEY gespeicherten Wert aus der INI-Datei (oder einer persistenten Speicherstruktur) und stellt ihn als Ausgangswert (VALUO) zur Verfügung. Der Wert kann während der Laufzeit durch andere Bausteine (z.B. HMI) aktualisiert werden. Bei Änderungen wird der neue Wert zurückgespeichert.

Weitere Funktionsbausteine

Bausteinname Typ Parameter Beschreibung
AnalogInput_I7 logiBUS::io::AI::logiBUS_AI_IDA QI=TRUE, Input="AnalogInput_I7", AnalogInput_hysteresis=50, TimeDelta=250, TimeRateLimit=100 Analoger Eingang, liefert einen Adapter AD_IN (Analog-/Digitalwert).
DigitalInput_I1 logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI=TRUE, Input="Input_I1" Digitaler Eingang I1, steuert über Adapter AX_SPLIT_2 zwei Ausgänge (Q1 und SREQ am AnalogInput).
DigitalInput_I2_CO logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI=TRUE, Input="Input_I2" Digitaler Eingang I2 (Calibrate On/Off).
DigitalInput_I3_CS logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA QI=TRUE, Input="Input_I3" Digitaler Eingang I3 (Calibrate Set).
DigitalOutput_Q1 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA QI=TRUE, Output="Output_Q1" Digitaler Ausgang Q1 (z.B. Quittung für I1).
DigitalOutput_Q2 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA QI=TRUE, Output="Output_Q2" Digitaler Ausgang Q2 (Hysterese-Ergebnis).
CALIBRATE adapter::Engineering::measurements::AR_CALIBRATE Y_Offset=0.0, Y_Scale=100.0 Kalibrieradapter: berechnet Y = (X * Y_Scale) + Y_Offset. Eingänge: X (Analogwert), CO (Calibrate On), CS (Calibrate Set). Ausgänge: Y (kalibrierter Wert), OFFSET, SCALE.
INI_OFFSET eclipse4diac::storage::INI_AR2 QI=TRUE, SECTION="'Uebung_028a_AR'", KEY="'OFFSET'", DEFAULT_VALUE=0.0 Liest/speichert den Offset-Wert (vom CALIBRATE-Adapter).
INI_SCALE eclipse4diac::storage::INI_AR2 QI=TRUE, SECTION="'Uebung_028a_AR'", KEY="'SCALE'", DEFAULT_VALUE=1.0 Liest/speichert den Skalierungsfaktor.
AX_SPLIT_2 adapter::events::unidirectional::AX_SPLIT_2 - Verteilt einen digitalen Adapter (AX) auf zwei Ausgänge.
AR_SPLIT_2 adapter::events::unidirectional::AR_SPLIT_2 - Verteilt einen analogen Adapter (AR) auf zwei Ausgänge.
AD_TO_AUDI adapter::conversion::unidirectional::AD_TO_AUDI - Wandelt einen AD-Adapter (Analog/Digital) in einen AUDI-Adapter (universelles Datenformat).
AUDI_TO_AR adapter::conversion::unidirectional::AUDI_TO_AR - Wandelt einen AUDI-Adapter zurück in einen AR-Adapter (analoger Realwert). Die doppelte Konvertierung ist notwendig, da direkte Typumwandlung nicht möglich (ähnlich zu reinterpret_cast).
Hysteresis_AR_AX logiBUS::signalprocessing::hysteresis::Hysteresis_AR_AX QI=TRUE Hysterese-Funktion auf analogen Werten. Eingänge: INPUT (AR), THRESHOLD (AR), HYSTERESIS (AR). Ausgang: OUTPUT (AX, digital).
Q_NumericValue_PHYSA isobus::UT::Q::Q_NumericValue_PHYSA stObj=InputNumber_PWM_DUTY_OUT Zeigt einen analogen Wert auf einem Display oder einer numerischen Anzeige an.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Analoger Eingang:
    AnalogInput_I7 liefert kontinuierlich den Rohwert des analogen Eingangs am Adapter IN. Dieser Rohwert wird über AD_TO_AUDI und AUDI_TO_AR in einen AR-Adapter (Realwert) konvertiert und an den Eingang X des Kalibrieradapters CALIBRATE übergeben.

  2. Kalibrierung:
    Die digitalen Eingänge Input_I2 (CO = Calibrate On) und Input_I3 (CS = Calibrate Set) steuern den Kalibriervorgang. Drücken von CS bei aktiver CO übernimmt den aktuellen Messwert und berechnet Offset und Skalierung, sodass der Ausgangswert Y dem gewünschten Sollwert entspricht. Die ermittelten Werte OFFSET und SCALE werden über die INI-Bausteine INI_OFFSET und INI_SCALE gespeichert.
    Hinweis: Die INI-Bausteine sind mit SECTION = 'Uebung_028a_AR' konfiguriert.

  3. Wertverteilung:
    Der kalibrierte Wert Y wird über AR_SPLIT_2 auf zwei Pfade verteilt:

  4. Pfad 1 zu Q_NumericValue_PHYSA (Display-Anzeige)

  5. Pfad 2 zum Hysterese-Block Hysteresis_AR_AX (Eingang INPUT)

  6. Hysterese:
    Die SubApps THRESHOLD und HYSTERESIS lesen die Parameter (Schwellwert und Hystereseband) aus der INI-Konfiguration (Abschnitt 'HYSTERESIS'). Diese Werte werden an den Hysterese-Block übergeben. Der Hysterese-Block vergleicht den kalibrierten Wert mit dem Schwellwert unter Berücksichtigung des Hysteresebandes und gibt ein digitales Signal (OUTPUT) aus.

  7. Digitale Ausgänge:

  8. DigitalInput_I1 wird über AX_SPLIT_2 aufgeteilt: Ein Zweig steuert DigitalOutput_Q1, der andere Zweig triggert den analogen Eingang (SREQ), um eine Abtastung auszulösen.

  9. Das Ergebnis der Hysterese (Hysteresis_AR_AX.OUTPUT) wird direkt auf DigitalOutput_Q2 gegeben.

  10. Besonderheit:
    Die doppelte Konvertierung (AD_TO_AUDI → AUDI_TO_AR) ist erforderlich, da der Analogwert (AD) nicht direkt in einen AR-Adapter umgewandelt werden kann. Der AUDI-Adapter dient als Zwischenformat.

Zusammenfassung

In dieser Übung wird ein analoger Eingang kalibriert, die Kalibrierungswerte werden persistent in INI-Dateien gespeichert und bei Wiederinbetriebnahme wieder geladen. Ein Hysterese-Regler wertet den kalibrierten Wert aus und schaltet einen digitalen Ausgang. Gleichzeitig wird der Wert auf einem Display angezeigt.

Lernziele: - Kalibrierung eines analogen Sensors mittels Offset und Skalierung - Persistente Speicherung von Konfigurationswerten mit INI-Bausteinen - Anwendung eines Hysterese-Reglers - Signalaufteilung mit Adaptern und korrekte Konvertierung zwischen verschiedenen Datentypen - Zusammenspiel von analogen und digitalen Ein-/Ausgängen in 4diac

Schwierigkeitsgrad: Fortgeschritten
Vorkenntnisse: Grundlagen der 4diac-IDE, Umgang mit Adaptern und logiBUS-Modulen, Verständnis von Signalverarbeitung und INI-Konfiguration.

Hinweis: Vor dem Start müssen die INI-Bereiche 'Uebung_028a_AR' und 'HYSTERESIS' in der Konfigurationsdatei vorhanden sein. Die numerischen Pool-Objekte (z.B. InputNumber_THRESHOLD) müssen im Projekt entsprechend definiert sein.