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Uebung_210: Standard IEC 61131-3 FB_CTU (Vorwärtszähler, INT) mit Terminal-Ausgabe

Uebung_210_network

Einleitung

Diese Übung implementiert einen Vorwärtszähler (Count-Up) basierend auf dem Standardbaustein FB_CTU nach IEC 61131-3. Der Zähler arbeitet mit einem Datentyp INT (16‑Bit Ganzzahl) und verfügt über eine Terminal-Ausgabe, die den aktuellen Zählwert numerisch anzeigt. Als Hardware-Anbindung dienen digitale Eingänge und ein digitaler Ausgang des logiBUS-Systems.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Bausteinname Typ Parameter Ereigniseingänge/-ausgänge Dateneingänge/-ausgänge
FB_CTU iec61131::counters::FB_CTU PV = INT#5 REQ (Eingang), CNF (Ausgang) CU (Eingang), R (Eingang), Q (Ausgang), CV (Ausgang)
Input_CU logiBUS::io::DI::logiBUS_IX QI = TRUE, Input = Input_I1 IND (Ausgang) IN (Ausgang)
Input_R logiBUS::io::DI::logiBUS_IX QI = TRUE, Input = Input_I2 IND (Ausgang) IN (Ausgang)
Output_Q1 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX QI = TRUE, Output = Output_Q1 REQ (Eingang) OUT (Eingang)
F_INT_TO_UDINT iec61131::conversion::F_INT_TO_UDINT – REQ (Eingang), CNF (Ausgang) IN (Eingang), OUT (Ausgang)
Q_NumericValue isobus::UT::Q::Q_NumericValue u16ObjId = OutputNumber_N1 REQ (Eingang) u32NewValue (Eingang)

Funktionsweise der einzelnen Bausteine

  • FB_CTU: Der Vorwärtszähler erhöht bei jeder positiven Flanke am Eingang CU den internen Zählwert CV um 1. Erreicht CV den voreingestellten Wert PV (hier: 5), wird der Ausgang Q gesetzt. Ein Signal am Eingang R setzt CV zurück auf 0 und Q zurück auf FALSE. Der Baustein wird über den Ereigniseingang REQ aktiviert.
  • Input_CU und Input_R: Lesen jeweils einen digitalen Hardware-Eingang (logiBUS-Klemme) und geben bei einer Signaländerung ein Ereignis (IND) sowie den aktuellen Zustand (IN) aus.
  • Output_Q1: Empfängt ein Ereignis und setzt den angeschlossenen digitalen Ausgang auf den Wert des Dateneingangs OUT.
  • F_INT_TO_UDINT: Wandelt den aktuellen Zählwert CV (Datentyp INT) in einen vorzeichenlosen 32‑Bit Wert (UDINT) um, da die nachfolgende Terminal-Ausgabe nur positive Werte verarbeiten kann.
  • Q_NumericValue: Stellt einen numerischen Wert auf dem Terminal (HMI) dar. Der Wert wird über u32NewValue übergeben und das Display über die Objekt-ID OutputNumber_N1 adressiert.

Programmablauf und Verbindungen

Der Ablauf wird durch Ereignisverbindungen gesteuert:

  1. Zählimpulse: Tritt eine Änderung am digitalen Eingang Input_I1 auf, sendet Input_CU.IND ein Ereignis an FB_CTU.REQ. Gleichzeitig wird der Signalzustand über Input_CU.IN → FB_CTU.CU weitergeleitet.
  2. Rücksetzen: Analog löst eine Änderung an Input_I2 ein Ereignis von Input_R.IND aus, das ebenfalls an FB_CTU.REQ geht. Der Wert von Input_R.IN wird an den Rücksetzeingang FB_CTU.R geführt.
  3. Ausgang setzen: Nach jedem Bearbeitungsschritt des Zählers (Ereignisausgang FB_CTU.CNF) werden zwei Aktionen parallel ausgelöst:
  4. Der Ausgangswert Q wird über FB_CTU.Q → Output_Q1.OUT an den digitalen Ausgang Output_Q1 übergeben und durch Output_Q1.REQ ausgegeben.
  5. Der aktuelle Zählwert CV wird über FB_CTU.CV → F_INT_TO_UDINT.IN gewandelt. Der gewandelte UDINT-Wert (F_INT_TO_UDINT.OUT) wird an Q_NumericValue.u32NewValue übergeben. Ein weiteres Ereignis (F_INT_TO_UDINT.CNF) aktiviert Q_NumericValue.REQ zur Aktualisierung der Terminalanzeige.

Hinweise aus dem Entwurf: - Die Umwandlung von INT nach UDINT ist nicht optimal, da negative Zählwerte nicht abgebildet werden können. Eine Alternative könnte die Verwendung eines vorzeichenbehafteten Datentyps oder eines anderen Ausgabebausteins sein. - Da beide Eingänge (Input_CU und Input_R) dasselbe Ereignis an FB_CTU.REQ senden, kann es zu einer hohen Ereignisfrequenz kommen. In der Praxis sollte hier ein E_D_FF (Ereignis-D-Flipflop) oder ein ähnlicher Entprellmechanismus zwischengeschaltet werden, um unnötige Verarbeitungen zu vermeiden.

Zusammenfassung

Diese Übung vermittelt den praktischen Umgang mit dem IEC‑61131-3 Zählerbaustein FB_CTU in der 4diac-IDE. Lernziele sind: - Erstellung eines einfachen Vorwärtszählers mit einstellbarem Schwellwert. - Anbindung digitaler Ein- und Ausgänge über den logiBUS. - Datenkonvertierung und Darstellung numerischer Werte auf einem Terminal. - Verständnis der ereignisgesteuerten Ausführung und der Notwendigkeit von Ereignisreduzierung (z. B. durch Flipflops).

Schwierigkeitsgrad: Mittel
Vorkenntnisse: Grundlegende Bedienung der 4diac‑IDE, Verständnis von Ereignissen und Datenverbindungen, Basiswissen über IEC‑61131-3 Funktionsbausteine.
Start der Übung: Importieren Sie die Datei Uebung_210.fbt (oder das entsprechende 4diac‑Projekt) und weisen Sie die logiBUS‑Hardware‑Kanäle entsprechend den Pool‑Bezeichnungen (Input_I1, Input_I2, Output_Q1, OutputNumber_N1) zu.