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Uebung_213c: Standard IEC 61131-3 FB_CTU_UDINT (Vorwärtszähler, UDINT) mit Terminal-Ausgabe (PHYS_LREAL)

Uebung_213c_network

Einleitung

Diese Übung realisiert einen Vorwärtszähler nach IEC 61131-3 (FB_CTU_UDINT) mit einer Zählgrenze von 31. Der Zählerstand wird zyklisch aktualisiert und über einen Multiplexer auf eine numerische Terminalausgabe (PHYS_LREAL) übertragen. Zusätzlich wird ein animiertes Objekt („Pferd“) über Ein-/Ausblenden gesteuert. Die Übung veranschaulicht die Kombination von IEC 61131-3 Funktionsbausteinen mit ereignisgesteuerter 4diac-Logik und Terminalausgabe.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Sub-Bausteine: FB_CTU_UDINT

  • Typ: iec61131::counters::FB_CTU_UDINT
  • Verwendete interne FBs: (Standard IEC 61131-3, keine weiteren Unterbausteine)
  • Parameter:
    • PV = UDINT#31 (Zählgrenze)
  • Funktionsweise:
    Der Baustein zählt bei jedem positiven Flanke am Eingang CU den aktuellen Zählerstand CV (UDINT) hoch. Erreicht CV den Wert PV, wird der Ausgang Q gesetzt. Der Zähler kann über den Eingang R zurückgesetzt werden.

Sub-Bausteine: START

  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IE
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = Input_I1 (physischer Eingang I1)
    • InputEvent = BUTTON_SINGLE_CLICK
  • Funktionsweise:
    Erzeugt bei Betätigung des Tasters I1 (Einfachklick) ein Ereignis IND, das den Zyklusstart und das Einblenden des Objekts auslöst.

Sub-Bausteine: STOP

  • Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IE
  • Parameter:
    • QI = TRUE
    • Input = Input_I2
    • InputEvent = BUTTON_SINGLE_CLICK
  • Funktionsweise:
    Erzeugt bei Betätigung des Tasters I2 ein Ereignis IND, das den zyklischen Timer anhält.

Sub-Bausteine: E_CYCLE

  • Typ: iec61499::events::E_CYCLE
  • Parameter:
    • DT = T#100ms (Zykluszeit 100 ms)
  • Funktionsweise:
    Ein zyklischer Ereignisgenerator. Mit START wird der Zyklus gestartet, mit STOP angehalten. Das Ausgangsereignis EO tritt alle 100 ms auf.

Sub-Bausteine: E_T_FF

  • Typ: iec61499::events::E_T_FF
  • Funktionsweise:
    Ein T-Flipflop (Toggle-Flipflop). Jedes Ereignis am Takteingang CLK ändert den Zustand des Ausgangs Q. Hier wird aus dem 100‑ms-Takt ein 200‑ms‑Takt (wenn Q=1) erzeugt, um den Zählimpuls CU zu generieren.

Sub-Bausteine: E_PERMIT

  • Typ: iec61499::events::E_PERMIT
  • Funktionsweise:
    Ein Freigabebaustein. Er leitet ein Ereignis von EI nach EO nur dann weiter, wenn der Eingang PERMIT TRUE ist. Hier wird die Datenausgabe nur freigegeben, wenn der Zähler seinen Endwert erreicht hat (Q=1).

Sub-Bausteine: F_MUX_32

  • Typ: iec61131::selection::F_MUX_32
  • Parameter:
    • IN1 … IN32 = frame_00 … frame_31 (32 vordefinierte Konstanten)
  • Funktionsweise:
    Ein 32‑Kanal-Multiplexer. Der Ausgang OUT entspricht dem Eingang IN(K), wobei K der Auswahlwert (UDINT) ist. Hier wird der aktuelle Zählerstand CV als Auswahl verwendet, um das entsprechende Frame für die Animation auszuwählen.

Sub-Bausteine: Q_NumericValue

  • Typ: isobus::UT::Q::Q_NumericValue
  • Parameter:
    • u16ObjId = ObjectPointer_Horse
  • Funktionsweise:
    Schreibt den am Eingang u32NewValue anliegenden Wert in ein Terminal-Display-Objekt. Der Wert wird als physikalische LREAL-Größe dargestellt.

Sub-Bausteine: Q_ObjHideShow

  • Typ: isobus::UT::Q::Q_ObjHideShow
  • Parameter:
    • u16ObjId = Container_Horse
    • qVisible = BYTE#1 (sichtbar)
  • Funktionsweise:
    Blendet ein Grafik-Container-Objekt ein (bei REQ wird es sichtbar). Dieses Objekt enthält vermutlich die animierte Pferdegrafik.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Start: Ein Druck auf Taster I1 erzeugt das Ereignis START.IND. Dieses startet den zyklischen Timer E_CYCLE und blendet gleichzeitig das Objekt Container_Horse über Q_ObjHideShow ein.
  2. Zyklischer Takt: E_CYCLE erzeugt alle 100 ms ein Ereignis EO. Dieses taktet das T‑Flipflop E_T_FF, dessen Ausgang Q wechselt bei jedem zweiten Ereignis seinen Zustand. Dadurch entsteht ein 200‑ms‑Takt am Ausgang des Flipflops.
  3. Zählung: Der Ausgang E_T_FF.Q ist mit dem Zähleingang CU von FB_CTU_UDINT verbunden. Bei jeder positiven Flanke (Wechsel von 0 auf 1) erhöht der Zähler CV um 1.
  4. Rücksetzen: Sobald der Zähler seinen Endwert 31 erreicht hat, wird Q gesetzt. Dieser Zustand wird auf den Rücksetzeingang R zurückgeführt und an den Freigabeeingang E_PERMIT.PERMIT gelegt. Dadurch wird der Zähler automatisch zurückgesetzt und gleichzeitig die weitere Verarbeitung freigegeben.
  5. Datenauswahl: Der aktuelle Zählerstand CV (vor dem Rücksetzen) wird als Auswahl K an den Multiplexer F_MUX_32 gelegt. Der Multiplexer wählt das entsprechende frame_xx aus (0 … 31).
  6. Terminalausgabe: Das vom Multiplexer gelieferte frame_xx wird an den Numeric-Wert-Ausgabebaustein Q_NumericValue übergeben und auf dem angeschlossenen Terminal dargestellt (z. B. als Zeichen oder Grafik).
  7. Stopp: Ein Druck auf Taster I2 erzeugt STOP.IND, das den Timer E_CYCLE anhält. Zählung und Ausgabe werden gestoppt.

Lernziele:
- Anwendung des IEC 61131‑3 Zählers FB_CTU_UDINT in einer 4diac-Umgebung.
- Kombination von ereignisgesteuerten Bausteinen (E_CYCLE, E_T_FF, E_PERMIT) mit datenflussorientierten Bausteinen (F_MUX_32, Q_NumericValue).
- Steuerung eines animierten Objekts über Taster, zyklischen Timer und Zähler.

Schwierigkeitsgrad: Mittel
Vorkenntnisse: Grundlagen der IEC 61499 Ereignissteuerung, IEC 61131‑3 Zählerfunktionen.

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_213c führt einen Vorwärtszähler mit automatischem Reset bei Erreichen der Grenze 31 aus. Ein zyklischer Timer (100 ms) erzeugt über ein T‑Flipflop einen 200‑ms‑Takt für die Zählimpulse. Der Zählerstand wird über einen Multiplexer in ein numerisches Terminalformat umgesetzt und angezeigt. Zusätzlich steuern zwei Taster den Start/Stopp der gesamten Animation. Die Übung zeigt anschaulich die Integration von IEC 61131‑3 Zählerlogik in ein ereignisgesteuertes 4diac‑System mit grafischer Ausgabe.