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Uebung_080e3: Beispiel für E_CTU mit Eventbremse durch E_D_FF_ANY

Uebung_080e3_network

Einleitung

Diese Übung demonstriert den Einsatz des Funktionsbausteins E_CTU (Aufwärtszähler mit Ereignis-Steuerung) in Kombination mit einer Eventbremse, die durch einen E_D_FF_ANY (Flipflop mit Hysterese) realisiert wird. Durch das Zusammenspiel von zyklischen Zählimpulsen, manuellem Reset und einer Hysterese am Zählerwert wird ein Ausgangssignal nur dann geschaltet, wenn ein bestimmter Zählerstand erreicht und die Hysterese überschritten wird. Die Übung veranschaulicht die Verwendung von Ereignisverknüpfungen (E_SPLIT, E_MERGE) und die Ansteuerung einer digitalen Ausgabe sowie die Übergabe eines numerischen Werts an eine Ausgangsnummer.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Die Übung enthält keine weiteren Subapplikationen, sondern verwendet ausschließlich Basis‑Funktionsbausteine aus den Bibliotheken logiBUS, iec61499 und isobus. Nachfolgend werden die wichtigsten FBs beschrieben.

DigitalInput_CLK_I1 & DigitalInput_CLK_I2

  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IE
  • Parameter:
  • QI = TRUE
  • Input = Input_I1 bzw. Input_I2
  • InputEvent = BUTTON_SINGLE_CLICK
  • Funktion: Erfasst einen Tastendruck (Einfachklick) an den physischen Eingängen I1/I2 und gibt bei jeder positiven Flanke ein Ereignis IND aus.

DigitalOutput_Q1

  • Typ: logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX
  • Parameter:
  • QI = TRUE
  • Output = Output_Q1
  • Funktion: Schaltet den digitalen Ausgang Q1 entsprechend dem anliegenden Datensignal OUT.

E_CYCLE

  • Typ: iec61499::events::E_CYCLE
  • Parameter:
  • DT = T#1ms (Periodendauer 1 ms)
  • Funktion: Erzeugt nach dem Start (Ereigniseingang START) in regelmäßigen Abständen von 1 ms ein Ereignis am Ausgang EO. Kann durch das Ereignis STOP angehalten werden.

E_CTU

  • Typ: iec61499::events::E_CTU
  • Parameter:
  • PV = UINT#5 (Vergleichswert 5)
  • Funktion: Aufwärtszähler. Bei jedem Ereignis am Eingang CU wird der interne Zählerstand inkrementiert. Bei R (Reset) wird der Zähler auf 0 gesetzt. Am Ereignisausgang CUO wird nach jedem Zählimpuls ein Ereignis ausgegeben, am Ausgang RO bei Erreichen des Vergleichswerts PV (Zähler ≥ PV). Der aktuelle Zählerwert liegt am Datenausgang CV an, der boolesche Vergleichsstatus am Ausgang Q.

E_SPLIT_4

  • Typ: iec61499::events::E_SPLIT_4
  • Funktion: Verteilt ein eingehendes Ereignis (Eingang EI) auf vier parallele Ausgänge (EO1…EO4).

E_MERGE_4

  • Typ: iec61499::events::E_MERGE_4
  • Funktion: Führt bis zu vier eingehende Ereignisse (EI1…EI4) zu einem gemeinsamen Ereignisausgang EO zusammen (oder‑Verknüpfung).

E_D_FF_ANY

  • Typ: logiBUS::signalprocessing::hysteresis::E_D_FF_ANY_HYS
  • Parameter:
  • HYSTERESIS = UINT#25 (Hysteresebreite 25)
  • Funktion: Ein Flipflop mit Hysterese. Bei einem Ereignis am Takteingang CLK wird der aktuelle Datenwert D (unsigned integer) übernommen. Der Ausgangswert Q wird nur dann aktualisiert, wenn die Differenz zum vorherigen Wert die Hysterese überschreitet. Dies verhindert ein ungewolltes Flackern bei geringen Änderungen. Der Ereignisausgang EO signalisiert eine Wertänderung.

E_D_FF

  • Typ: iec61499::events::E_D_FF
  • Funktion: Standard‑D‑Flipflop. Bei jedem Ereignis am Takteingang CLK wird der Dateneingang D (boolesch) übernommen und am Ausgang Q ausgegeben. Ein Ereignis am Ausgang EO zeigt die Übernahme an.

Q_NumericValue

  • Typ: isobus::UT::Q::Q_NumericValue
  • Parameter:
  • u16ObjId = OutputNumber_N1
  • Funktion: Nimmt einen unsigned‑integer‑Wert am Dateneingang u32NewValue entgegen und gibt diesen bei einem Ereignis am Eingang REQ an die systemweit definierte Ausgangsnummer N1 weiter (z. B. zur Anzeige auf einem Panel).

Programmablauf und Verbindungen

Die Übung verfolgt folgenden Ablauf:

  1. Initialisierung: Ein Tastendruck an I1 erzeugt ein Ereignis IND vom Baustein DigitalInput_CLK_I1. Dieses startet den E_CYCLE, der nun kontinuierlich alle 1 ms ein Ereignis an seinem Ausgang EO erzeugt.

  2. Zählen: Das periodische Ereignis von E_CYCLE wird an den Zähleingang CU des E_CTU geleitet. Der Zähler zählt bei jedem Impuls hoch. Bei jedem Zählschritt wird über den Ausgang CUO ein Ereignis ausgegeben, ebenso sobald der Zählerstand den Vergleichswert PV (5) erreicht oder überschreitet (Ausgang RO).

  3. Ereignisvervielfachung und -zusammenführung: Beide Ereignisausgänge des Zählers (CUO und RO) werden über einen E_SPLIT_4 auf vier parallele Kanäle aufgeteilt. Diese vier Kanäle werden anschließend über einen E_MERGE_4 wieder zu einem einzigen Ereignisstrom zusammengeführt. Somit erzeugt jeder Zählimpuls und jeder PV‑Überschreitungsimpuls genau ein Ereignis am Ausgang des MERGE.

  4. Hysterese‑gesteuertes Flipflop: Dieses zusammengeführte Ereignis wird einerseits an den Takteingang CLK des E_D_FF_ANY gelegt. Der Dateneingang D erhält den aktuellen Zählerwert CV des E_CTU. Der E_D_FF_ANY übernimmt diesen Wert nur dann, wenn sich der Wert um mindestens HYSTERESIS (25) geändert hat. Bei einer solchen signifikanten Änderung gibt er ein Ereignis am Ausgang EO aus und legt den geglätteten Wert an Q an.

  5. Wertausgabe: Das Ereignis des E_D_FF_ANY wird an den Eingang REQ des Q_NumericValue weitergeleitet. Dieser übernimmt den geglätteten Zählerwert (u32NewValue) von E_D_FF_ANY.Q und stellt ihn an der Ausgangsnummer N1 bereit (z. B. für eine numerische Anzeige).

  6. Digitalausgang parallel: Das zusammengeführte Ereignis vom E_MERGE_4 wird ebenfalls an den Takteingang CLK eines normalen E_D_FF gelegt. Der Dateneingang D erhält den booleschen Status Q des E_CTU („Zähler ≥ PV“). Somit wird bei jedem Zählimpuls der aktuelle Vergleichsstatus im Flipflop gespeichert und am Ausgang Q ausgegeben. Ein Ereignis am Ausgang EO des Flipflops steuert den DigitalOutput_Q1 an, der den booleschen Wert auf den physischen Ausgang Q1 legt.

  7. Reset‑Funktion: Ein Tastendruck an I2 (zweiter Eingang) erzeugt ein Ereignis IND des DigitalInput_CLK_I2. Dieses Ereignis wird einerseits an den Reset‑Eingang R des E_CTU gelegt (Zähler wird auf 0 gesetzt) und andererseits an den STOP‑Eingang des E_CYCLE, wodurch die zyklische Erzeugung von Taktimpulsen angehalten wird. Somit wird der gesamte Zählvorgang zurückgesetzt und gestoppt.

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_080e3 zeigt eine praxisnahe Kombination aus einem Ereignis‑gesteuerten Zähler (E_CTU), einer Hysterese‑basierten Wertglättung (E_D_FF_ANY) und einem booleschen Flipflop (E_D_FF). Durch das Zusammenspiel von E_CYCLE, E_SPLIT_4 und E_MERGE_4 wird ein robustes Ereignissystem aufgebaut, das den Zählerwert mit einer einstellbaren Hysterese überwacht und sowohl einen digitalen Ausgang als auch einen numerischen Wert ausgibt. Der Reset über einen zweiten Taster ermöglicht das Zurücksetzen und Stoppen der Zählung. Die Übung vermittelt grundlegende Konzepte der ereignisgesteuerten Steuerungstechnik, insbesondere die Verwendung von Ereignisverzweigungen, Zusammenführungen und die Bedeutung von Hysteresen bei der Signalverarbeitung.