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Uebung_221: Standard IEC 61131-3 FB_CTUD_DINT (Vor-/Rückwärtszähler, DINT) mit Terminal-Ausgabe

Uebung_221_network

Einleitung

Diese Übung implementiert einen kombinierten Vor-/Rückwärtszähler (engl. Up/Down Counter) basierend auf dem Standard IEC 61131-3 Funktionsbaustein FB_CTUD_DINT. Der gezählte Wert wird als Ganzzahl (DINT) geführt und über eine Konvertierung auf einer numerischen Anzeige (Terminal) ausgegeben. Zusätzlich werden zwei binäre Ausgänge gesetzt, die anzeigen, ob der Zähler den oberen (QU) oder unteren (QD) Grenzwert erreicht hat.

Die Steuerung erfolgt über vier digitale Eingänge (CU, CD, Reset, Laden des Anfangswerts), die über den logiBUS angeschlossen sind.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Kern-Funktionsbaustein

  • FB_CTUD_DINT (Typ: iec61131::counters::FB_CTUD_DINT)
    • Parametrierung: PV = DINT#10 (Vergleichswert für QU/QD)
    • Funktion: IEC 61131-3 konformer Vor-/Rückwärtszähler mit DINT-Werten. Zählt bei jedem positiven Flanke an CU (Count Up) oder CD (Count Down). Setzt QU auf TRUE, wenn CV >= PV, und QD auf TRUE, wenn CV <= 0. Über R wird der Zähler auf 0 zurückgesetzt; über LD wird der aktuelle Wert von PV geladen.

Digitale Eingänge (logiBUS)

  • Input_CU, Input_CD, Input_R, Input_LD (Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IX)
    • Parametrierung: QI = TRUE
    • Funktion: Lesen der physikalischen Eingänge Input_I1 bis Input_I4 und Bereitstellung des Binärwerts am Datenausgang IN. Bei jeder Änderung wird ein Ereignis IND ausgelöst.

Digitale Ausgänge (logiBUS)

  • Output_QU, Output_QD (Typ: logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX)
    • Parametrierung: QI = TRUE
    • Funktion: Setzen der physikalischen Ausgänge Output_Q1 und Output_Q2 entsprechend des anliegenden Werts am Dateneingang OUT.

Ausgabe des Zählerwerts auf Terminal

  • Q_NumericValue (Typ: isobus::UT::Q::Q_NumericValue)

    • Parametrierung: u16ObjId = OutputNumber_N1
    • Funktion: Zeigt einen numerischen Wert (UDINT) auf einem Terminal (z. B. HMI) an. Der Datenwert wird über u32NewValue übergeben.

  • F_DINT_TO_UDINT (Typ: iec61131::conversion::F_DINT_TO_UDINT)

    • Funktion: Konvertiert einen DINT-Wert in einen UDINT-Wert. Dadurch wird der Zählerstand (der negativ werden könnte) als vorzeichenlose Ganzzahl dargestellt. (Hinweis: Diese Konvertierung ist nicht sinnvoll für negative Zählerstände, da negative DINT-Werte in UDINT umgedeutet werden.)

Programmablauf und Verbindungen

  1. Ereignisverknüpfung: Jeder der vier digitalen Eingänge (Input_CU, Input_CD, Input_R, Input_LD) löst bei einer Zustandsänderung (Ereignis IND) die Ausführung des Zählers FB_CTUD_DINT aus (Eingangsereignis REQ).
    → Alle Eingänge sind direkt mit demselben REQ-Ereignis des Zählers verbunden. Dies bewirkt, dass bei jeder Änderung eines beliebigen Eingangs der Zähler neu verarbeitet wird.

  2. Datenverknüpfung:

  3. Die Eingangswerte IN der digitalen Eingänge werden auf die entsprechenden Dateneingänge des Zählers geführt: CU, CD, R, LD.

  4. Nach der Zählerverarbeitung (CNF-Ereignis) werden:

    • Die Ausgänge QU und QD an die Ausgangsbausteine Output_QU und Output_QD weitergeleitet. Diese setzen die physikalischen Ausgänge.
    • Der aktuelle Zählerstand CV wird über F_DINT_TO_UDINT in einen vorzeichenlosen Wert umgewandelt und an Q_NumericValue übergeben, der den Wert auf dem Terminal anzeigt.

  5. Ablauf:

  6. Ein positiver Flanke an CU erhöht den Zähler um 1.
  7. Ein positiver Flanke an CD verringert den Zähler um 1.
  8. Ein positiver Flanke an R setzt den Zähler auf 0.
  9. Ein positiver Flanke an LD lädt den Wert von PV (hier 10) in den Zähler.
  10. Sobald der Zählerstand den Vergleichswert PV erreicht oder überschreitet, wird QU auf TRUE gesetzt; bei Unterschreiten von 0 wird QD auf TRUE gesetzt.

Lernziele:
- Verständnis und Anwendung des IEC 61131-3 Standardzählers CTUD.
- Einbindung von logiBUS-I/O-Modulen in eine 4diac-Applikation.
- Ausgabe numerischer Werte auf einem Terminal.
- Umgang mit Ereignis- und Datenverbindungen in 4diac.

Schwierigkeitsgrad: Einfach
Vorkenntnisse: Grundlagen der 4diac-IDE, IEC 61131-3 Bausteine, logiBUS-Konfiguration.

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_221 realisiert einen voll funktionsfähigen Vor-/Rückwärtszähler nach IEC 61131-3 mit vier digitalen Eingängen, zwei digitalen Ausgängen und einer numerischen Terminalanzeige. Der Aufbau demonstriert die saubere Trennung von Ereignis- und Datenflüssen sowie die Integration von Standardbibliotheken (IEC 61131-3, logiBUS, isobus) in einer 4diac-Subapplikation. Die Konvertierung von DINT nach UDINT ist ein bewusst gesetzter Hinweis auf mögliche Fallstricke bei der Darstellung negativer Zahlen.