AUI_CTUD¶

AUI_CTUD

Einleitung¶

Der Funktionsblock AUI_CTUD ist ein ereignisgesteuerter Aufwärts-/Abwärtszähler in der Adapter-Version (Adapter Version). Er basiert auf dem Standardbaustein E_CTUD und erweitert diesen um eine „On-Change“-Triggerung für die Ausgangszustände. Über die Adapter-Schnittstellen werden der Zählerwert (CV), der Preset-Wert (PV) sowie die Vergleichsergebnisse (QU, QD) mit anderen Bausteinen ausgetauscht. Der Baustein ist für den Einsatz in IEC 61499‑Anwendungen vorgesehen, bei denen eine lose Kopplung über Adapter gewünscht ist.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Ereignis	Beschreibung
CU	Zähler um 1 erhöhen (Count Up)
CD	Zähler um 1 verringern (Count Down)
R	Zähler auf 0 zurücksetzen (Reset)
LD	Zähler mit dem Preset-Wert (PV) laden (Load)

Ereignis-Ausgänge¶

Ereignis	Beschreibung
CUO	Bestätigung für einen erfolgten Count-Up-Vorgang
CDO	Bestätigung für einen erfolgten Count-Down-Vorgang
RO	Bestätigung für einen erfolgten Reset
LDO	Bestätigung für einen erfolgten Load-Vorgang

Daten-Eingänge¶

Der Baustein besitzt keine direkten Dateneingänge. Der Preset-Wert (PV) wird über einen Socket-Adapter bereitgestellt:

Adapter (Socket)	Typ	Beschreibung
PV	`adapter::types::unidirectional::AUI`	Preset-Wert (Vorwahl) für den Zähler

Daten-Ausgänge¶

Der Baustein besitzt keine direkten Datenausgänge. Die Ergebnisse werden über Plug-Adapter ausgegeben:

Adapter (Plug)	Typ	Beschreibung
QU	`adapter::types::unidirectional::AX`	Wahr, wenn der aktuelle Zählerwert ≥ PV ist
QD	`adapter::types::unidirectional::AX`	Wahr, wenn der aktuelle Zählerwert ≤ 0 ist
CV	`adapter::types::unidirectional::AUI`	Aktueller Zählerwert (Unsigned Integer)

Adapter¶

Der Baustein definiert drei Plug-Adapter (QU, QD, CV) und einen Socket-Adapter (PV). Die Adapter sind vom Typ adapter::types::unidirectional und ermöglichen eine lose Kopplung zwischen den Bausteinen – die Werte werden über Ereignisse (z. B. CV.E1, QU.E1) ausgetauscht.

Funktionsweise¶

Der Baustein arbeitet als ereignisgesteuerter Zähler mit einer Auflösung von 0 bis 65535 (maximaler Wert für eine unsigned 16‑Bit-Ganzzahl). Die folgende Schrittfolge wird durchlaufen:

Eingangsereignis (CU, CD, R oder LD) löst eine Transition vom Startzustand in den entsprechenden Verarbeitungszustand aus.
Berechnung: Im jeweiligen Algorithmus wird der interne Zähler (CV.D1) aktualisiert und die Ausgangsadapter QU und QD neu berechnet:
CU: CV.D1 := CV.D1 + 1 (nur, wenn der Wert vorher < 65535)
CD: CV.D1 := CV.D1 - 1 (nur, wenn der Wert vorher > 0)
R: CV.D1 := 0
LD: CV.D1 := PV.D1
Anschließend werden QU.D1 := (CV.D1 >= PV.D1) und QD.D1 := (CV.D1 <= 0) gesetzt.
Ausgabe des Zählerwerts: Nach jeder Wertänderung wird das Ereignis CV.E1 gesendet, um den neuen Zählerwert über den Adapter zu propagieren.
On-Change-Triggering:
Nach jedem Zählvorgang oder nach einer Änderung des PV (Ereignis von PV-Adapter) wird der Zustand von QU und QD überprüft.
Die internen Variablen QU_OLD und QD_OLD speichern den vorherigen Zustand. Nur wenn sich der Wert geändert hat, wird das entsprechende Adapter-Ereignis (QU.E1 bzw. QD.E1) ausgelöst.
Dieses Verhalten verhindert unnötige Ereignisfluten bei gleichbleibenden Schwellwerten.
Verarbeitung von PV-Änderungen: Ein eingehendes Ereignis auf dem PV‑Adapter (PV.E1) führt in den Zustand UPDATE_PV, in dem nur die Vergleichsergebnisse neu berechnet werden (ohne den Zähler zu verändern). Danach erfolgt ebenfalls die On-Change-Überprüfung.

Technische Besonderheiten¶

On-Change Triggering (Change Detection): Der Baustein sendet Ereignisse auf den Ausgangsadaptern nur dann, wenn sich der logische Zustand im Vergleich zum letzten Durchlauf tatsächlich geändert hat. Dies reduziert die Buslast und vermeidet Endlosschleifen in zyklischen Systemen.
Adapterbasierte Kommunikation: Alle Ein- und Ausgangswerte werden über Adapter (Plug/Socket) ausgetauscht, was eine flexible Verschaltung ohne feste Datenverbindungen ermöglicht. Der Zählerwert (CV) und die Vergleichsergebnisse (QU, QD) werden als Plug-Adapter bereitgestellt, der Preset-Wert (PV) wird als Socket von externen Bausteinen geliefert.
Zustandsüberlaufschutz: Bei Count-Up wird geprüft, ob der aktuelle Wert kleiner als 65535 ist, bei Count-Down, ob er größer 0 ist. Dadurch wird ein Über- oder Unterlauf verhindert.
Zwei interne Zustandsvariablen: QU_OLD und QD_OLD dienen als Schattenregister für die Change Detection.
Erweiterte ECC: Der Baustein durchläuft nach jedem Zählvorgang eine sequentielle Kette von Zuständen (z. B. CU → CHECK_QU → CHECK_QD → START), um die Change Detection zu gewährleisten.

Zustandsübersicht¶

Zustand	Beschreibung
START	Warten auf ein Eingangsereignis (CU, CD, R, LD) oder eine PV‑Änderung
CU	Zähler erhöhen und neuen Wert über CV‑Adapter ausgeben
CD	Zähler verringern und neuen Wert über CV‑Adapter ausgeben
R	Zähler auf 0 setzen und neuen Wert über CV‑Adapter ausgeben
LD	Zähler mit PV laden und neuen Wert über CV‑Adapter ausgeben
UPDATE_PV	Neuberechnung von QU und QD nach PV‑Änderung (ohne Zähleränderung)
CHECK_QU	Prüfung, ob sich QU geändert hat (Vergleich mit QU_OLD)
FIRE_QU	Wenn QU geändert: QU_OLD aktualisieren und Ereignis auf QU‑Adapter senden
CHECK_QD	Prüfung, ob sich QD geändert hat (Vergleich mit QD_OLD)
FIRE_QD	Wenn QD geändert: QD_OLD aktualisieren und Ereignis auf QD‑Adapter senden

Die Zustandsübergänge werden durch die Ereignisse und die Bedingungen [QU.D1 <> QU_OLD], [QD.D1 <> QD_OLD] gesteuert. Nach Abschluss der Change Detection kehrt der Baustein in den START‑Zustand zurück.

Anwendungsszenarien¶

Zähler mit externem Preset: In einer Anlage kann der Preset-Wert (PV) von einem übergeordneten System oder einem HMI über den PV‑Adapter dynamisch gesetzt werden. Der Baustein zählt daraufhin Ereignisse und meldet das Erreichen oder Unterschreiten der Schwellen über die QU‑ und QD‑Adapter.
Richtungsabhängige Zähler: Durch Verwendung von CU und CD kann ein Vorwärts-/Rückwärtszähler realisiert werden, z. B. für Positionserfassung oder Bestandszählung.
Ereignisgesteuerte Grenzwertüberwachung: Die On-Change-Triggerung von QU und QD eignet sich ideal, um ein diskretes Signal (z. B. „Füllstand erreicht“) nur bei Zustandswechsel zu senden – ähnlich einem Flanken‑Detektor.
Modulare Steuerungsarchitektur: Dank der Adapter-Schnittstelle kann der Baustein ohne feste Datenport‑Verkabelung in eine vorhandene IEC 61499‑Applikation integriert werden. Die logische Verbindung erfolgt allein über die Adapter‑Laufzeitumgebung.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Der Standardbaustein E_CTUD (aus der IEC 61499‑Bibliothek) bietet ebenfalls einen Aufwärts-/Abwärtszähler mit Ereignissteuerung, jedoch:

Merkmal	E_CTUD (Standard)	AUI_CTUD (Adapter-Version)
Schnittstelle	Feste Event‑ und Daten‑Ports (z. B. CV als BOOL)	Lose Kopplung über Adapter (Plug/Socket)
Ausgabe Zählerwert	Datenport CV (INT/UDINT)	Adapter CV (Typ AUI)
Grenzwertausgabe	Bool‑Ports QU, QD	Adapter QU, QD (Typ AX)
Ereignis bei Änderung	Keine Change Detection; QU/QD werden bei jedem Zählvorgang berechnet	On-Change-Triggerung: Ereignis nur bei Zustandswechsel
Rückmeldung über Aktionen	Keine eigenen Rücksignal-Ereignisse	CUO, CDO, RO, LDO als Bestätigungsereignisse

Der AUI_CTUD ist daher flexibler in der Verschaltung und reduziert die Ereignislast in verteilten Systemen. Für einfache Anwendungen ohne Adapter kann jedoch der Standard‑E_CTUD ausreichend sein.

Fazit¶

Der Funktionsblock AUI_CTUD stellt eine moderne, adaptergestützte Variante eines Aufwärts-/Abwärtszählers dar. Besonders hervorzuheben sind die On-Change-Triggerung der Grenzwerte und die Rückmeldung über eigene Ereignisausgänge. Durch die Verwendung von Adapter‑Schnittstellen wird eine lose Kopplung und Wiederverwendbarkeit in unterschiedlichsten Steuerungsprojekten ermöglicht. Die integrierten Schutzmaßnahmen gegen Über‑/Unterlauf sowie die saubere Trennung von Zähl- und Auswerte-Logik machen ihn zu einem robusten Baustein für industrielle Automatisierungsanwendungen.