AD_FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL¶

AD_FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL

Einleitung¶

Der Funktionsblock AD_FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL dient dazu, ein eingehendes Datenwort (DWORD) an den Ausgang weiterzuleiten – jedoch nur, wenn das Signal als gültig (VALID) eingestuft wird. Er kombiniert einen spezialisierten Feldbus-Baustein mit einem flankengetriggerten D-Flip-Flop, um eine zuverlässige, datengetriebene Validierung und Weitergabe zu realisieren.

Schnittstellenstruktur¶

Der FB besitzt ausschließlich Adapter-Schnittstellen, keine separaten Ereignis- oder Datenports auf oberster Ebene. Die folgenden Adapter definieren die Ein- und Ausgänge:

Adapter	Typ	Richtung	Beschreibung
`IN`	`adapter::types::unidirectional::AD`	Socket (Eingang)	Eingangsdatenwort und zugehöriges Ereignis
`OUT`	`adapter::types::unidirectional::AD`	Plug (Ausgang)	Gefiltertes Ausgangsdatenwort (DWORD)
`VALID`	`adapter::types::unidirectional::AX`	Plug (Ausgang)	Gültigkeitssignal (BOOL) des aktuellen Datenworts

Ereignis-Eingänge (über Adapter `IN`)¶

Port	Beschreibung
`E1`	Ereignis zum Start der Verarbeitung eines neuen Datenworts

Ereignis-Ausgänge (über Adapter `OUT` und `VALID`)¶

Adapter	Port	Beschreibung
`OUT`	`E1`	Signalisiert, dass das gefilterte Datenwort am Ausgang anliegt
`VALID`	`E1`	Signalisiert, dass der Gültigkeitsstatus (TRUE/FALSE) aktualisiert wurde

Daten-Eingänge (über Adapter `IN`)¶

Port	Typ (angenommen)	Beschreibung
`D1`	`DWORD`	Das zu verarbeitende Datenwort

Daten-Ausgänge (über Adapter `OUT` und `VALID`)¶

Adapter	Port	Typ (angenommen)	Beschreibung
`OUT`	`D1`	`DWORD`	Das gefilterte – ggf. identische – Datenwort
`VALID`	`D1`	`BOOL`	`TRUE`, wenn das anliegende Datenwort als gültig bewertet wird, sonst `FALSE`

Adapter¶

Die Adapter sind vom Typ unidirectional, d.h. sie übertragen jeweils ein Ereignis und ein Datum in eine Richtung. Der FB verwendet zwei verschiedene Adaptertypen: - AD: Überträgt ein Ereignis und ein Datenwort (DWORD) - AX: Überträgt ein Ereignis und ein boolsches Signal

Funktionsweise¶

Das Zusammenspiel der internen Bausteine lässt sich in folgenden Schritten beschreiben:

Ein Ereignis an IN.E1 triggert den internen FB FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL über dessen REQ-Eingang.
Der interne FB verarbeitet das eingehende Datenwort (IN.D1) und gibt zwei Ergebnisse aus:
Das (ggf. identische) Datenwort an OUT
Ein boolsches Signal VALID, das angibt, ob das Datenwort gültig ist.
Nach Abschluss der Verarbeitung signalisiert der interne FB mit CNF:
Das Ereignis wird an OUT.E1 weitergeleitet → der Ausgangsadapter gibt das neue Datenwort frei.
Gleichzeitig taktet das Ereignis den flankengetriggerten D-Flip-Flop E_D_FF über dessen CLK.
Der Flip-Flop übernimmt den aktuellen Gültigkeitsstatus (VALID-Signal) von FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL an seinem D-Eingang und gibt ihn an seinem Q-Ausgang aus.
Der EO-Ausgang des Flip-Flops erzeugt ein Ereignis, das an VALID.E1 gesendet wird – der Validitätsstatus wird somit zeitlich konsistent zum Datenwort aktualisiert.

Im Klartext: Der Baustein spiegelt das Eingangs-DWORD an den Ausgang, sofern der interne Validierungsmechanismus des Feldbus-Bausteins es als gültig einstuft. Die Gültigkeit wird durch einen Flip-Flop stabilisiert und als separates Signal ausgegeben.

Technische Besonderheiten¶

Composite-Baustein: Der FB ist als Netzwerk aus zwei untergeordneten Bausteinen realisiert (FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL und E_D_FF).
Lizenz: Der Baustein unterliegt der Eclipse Public License 2.0 (EPL-2.0).
Paketstruktur: Eingebunden in den Namespace logiBUS::signalprocessing::fieldbus.
Flankengesteuerter Gültigkeitsspeicher: Der Einsatz eines D-Flip-Flops sorgt dafür, dass das VALID-Signal erst mit der nächsten Taktflanke (dem CNF-Ereignis) aktualisiert wird – dies verhindert asynchrone Zustandswechsel.
Keine eigenen Ereignis-/Datenports: Die gesamte Kommunikation erfolgt ausschließlich über standardisierte Adapter.

Zustandsübersicht¶

Der FB besitzt keine explizite Zustandsmaschine, sondern arbeitet rein datenflusgesteuert. Der innere Flip-Flop E_D_FF kennt zwei interne Zustände:

Zustand	Beschreibung
`Q = FALSE`	Das aktuell ausgesendete `VALID`-Signal ist `FALSE` (Datenwort wird als ungültig betrachtet)
`Q = TRUE`	Das aktuell ausgesendete `VALID`-Signal ist `TRUE` (Datenwort gilt als gültig)

Der Zustand wechselt nur bei einer steigenden Flanke an CLK (entspricht dem CNF-Ereignis des internen Feldbus-Bausteins).

Anwendungsszenarien¶

Feldbus-Datenfilterung: Einsatz in SPS-Steuerungen, bei denen nur gültige Telegramme eines Bussystems (z. B. CANopen, PROFIBUS) an die Anwendungslogik weitergegeben werden sollen.
Qualitätskennzeichnung: Ein Sensor liefert einen Messwert und ein Validierungsbit – der Baustein trennt beide Informationen sauber und hält sie synchron.
Sichere Datenweitergabe: In sicherheitskritischen Umgebungen kann der FB verwendet werden, um nur geprüfte Datenwörter in nachfolgende Berechnungen zu schleusen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Einfache Buffer (z. B. MOVE): Diese geben Daten ohne Bewertung weiter. AD_FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL fügt eine Validierungslogik hinzu und separiert das Gültigkeitssignal.
Typische Qualitäts-Bausteine (z. B. QHandler): Diese verarbeiten oft mehrere Qualitätsbits; dieser FB konzentriert sich auf ein einzelnes boolsches VALID-Signal und arbeitet mit DWORD-Daten.
Adapterbasierte Bausteine: Durch die reinen Adapterschnittstellen wird eine lose Kopplung und Wiederverwendbarkeit in verschiedenen Laufzeitumgebungen gefördert.

Fazit¶

AD_FIELDBUS_DWORD_TO_SIGNAL bietet eine kompakte und standardisierte Lösung, um Feldbus-Datenwörter nur bei festgestellter Gültigkeit an die Anwendung weiterzuleiten. Die Kombination aus einem spezifischen Feldbus-Baustein und einem Flip-Flop gewährleistet eine zeitlich korrekte und stabile Ausgabe des Validierungsstatus. Aufgrund seiner Adapter-basierten Schnittstelle lässt sich der FB flexibel in bestehende IEC 61499-Systeme integrieren.