FIELDBUS_WORD_TO_SIGNAL_SCALED

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Einleitung

Der Funktionsblock FIELDBUS_WORD_TO_SIGNAL_SCALED dient dazu, einen digitalen Feldbus-Rohwert (16‑Bit WORD) in einen skalierten physikalischen Signalwert (REAL) umzurechnen. Dabei wird nur dann ein gültiger Ausgang geliefert, wenn der eingehende Wert als gültiges Signal erkannt wird. Der Baustein prüft die Gültigkeit anhand einer vordefinierten Konstanten (VALID_SIGNAL_W) und kann unsichere oder „nicht verfügbare“ Werte zuverlässig unterdrücken.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Beschreibung
INIT	Initialisierungsanfrage; setzt die Skalierungsfaktoren (SCALE, OFFSET).
REQ	Normale Verarbeitungsanfrage; wertet den aktuellen Eingang IN aus.

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Beschreibung
INITO	Bestätigung der Initialisierung.
CNF	Bestätigung der Verarbeitung; signalisiert, dass die Ausgänge OUT und VALID aktualisiert wurden.

Daten-Eingänge

Name	Datentyp	Vorgabewert	Beschreibung
IN	WORD	NOT_AVAILABLE_WM	Rohwert vom Feldbus (z. B. 0…65535). Die Konstante NOT_AVAILABLE_WM kennzeichnet einen ungültigen Startwert.
SCALE	REAL	1.0	Skalierungsfaktor (wird mit dem eingelesenen Wert multipliziert).
OFFSET	DINT	0	Ganzzahliger Offset, der nach der Skalierung addiert wird (als REAL konvertiert).

Daten-Ausgänge

Name	Datentyp	Vorgabewert	Beschreibung
OUT	REAL	0.0	Skalierter Signalwert. Nur gültig, wenn VALID = TRUE.
VALID	BOOL	FALSE	Gültigkeitsflag – TRUE, wenn der eingehende Rohwert als gültiges Signal erkannt wurde.

Adapter

Keine Adapter vorhanden.

Funktionsweise

Der Baustein arbeitet zustandsgesteuert:

1. INIT‑Zustand:
   Nach dem Eintreten des INIT-Ereignisses wird der Initialisierungsalgorithmus (leer) ausgeführt und das Ereignis INITO ausgegeben. Die Skalierungsfaktoren werden dabei an den Eingängen SCALE und OFFSET übernommen (die Werte liegen bereits an den Eingängen an).

2. REQ‑Zustand (Hauptlogik):
   Bei jedem REQ-Ereignis wird folgender Algorithmus durchlaufen:

3. Der eingehende IN (WORD) wird zunächst in UINT konvertiert.
4. Liegt dieser Wert kleiner oder gleich dem in der globalen Konstanten VALID_SIGNAL_W definierten Grenzwert (ebenfalls als WORD/UINT), gilt das Signal als gültig.
5. Bei Gültigkeit:
   OUT = UINT_TO_REAL(IN) * SCALE + DINT_TO_REAL(OFFSET)
VALID = TRUE
6. Bei Ungültigkeit:
   OUT = 0.0
VALID = FALSE
7. Anschließend wird das CNF-Ereignis ausgelöst, das die aktualisierten Ausgänge OUT und VALID begleitet.

Der Vergleichswert VALID_SIGNAL_W sowie der Standard‑Eingangswert NOT_AVAILABLE_WM sind als Konstanten im Namespace eclipse4diac::signalprocessing::FIELDBUS_SIGNAL importiert.

Technische Besonderheiten

• Verwendung von externen Konstanten: Die Gültigkeitsschwelle (VALID_SIGNAL_W) und der „Nicht verfügbar“‑Marker (NOT_AVAILABLE_WM) werden aus einer globalen Bibliothek bezogen. Dies ermöglicht eine konsistente Signaldefinition über mehrere FB‑Instanzen hinweg.
• Skalierung mit REAL und DINT: Der Offset ist als DINT definiert, wird aber durch DINT_TO_REAL in eine Gleitkommazahl gewandelt. Dies kann bei großen Werten zu geringfügigen Rundungsfehlern führen, ist in der Praxis aber meist vernachlässigbar.
• Gültigkeitslogik: Anders als bei einfachen „Word‑to‑Real“‑Wandlern wird der Wert nur dann ausgegeben, wenn er innerhalb des definierten gültigen Bereichs liegt. Dadurch werden Fehlinterpretationen von Störungen oder ungültigen Telegrammen vermieden.
• Initialverhalten: Die Eingänge IN haben als Vorgabewert NOT_AVAILABLE_WM, sodass der FB nach einem Reset oder bei fehlender Kommunikation sofort „ungültig“ meldet, bis ein gültiger Wert ankommt.

Zustandsübersicht

Zustand	Inhalt	Aktion	Ausgangsereignis
INIT	Initialisierung (leerer Algorithmus)	–	INITO
REQ	Signalverarbeitung	Berechnung von OUT und VALID	CNF

Der FB kennt keine weiteren Zustände; nach jedem Ereignis kehrt er in den entsprechenden Startzustand zurück. Es gibt keine explizite Fehlerbehandlung oder Timeouts.

Anwendungsszenarien

• Landtechnik / Agrarsteuerungen: Ein Feldbus-Gerät (z. B. ISOBUS) liefert Rohwerte für Sensoren (Drehzahl, Temperatur, Druck). Der FB skaliert diese auf physikalische Einheiten und erkennt ungültige Messbereiche.
• Industrielle Automatisierung: Bei Profibus/IO‑Link‑Anbindung können Wort‑Codes in prozessrelevante Größen umgerechnet werden – z. B. 0…1000 → 0,0…10,0 V.
• Diagnose‑ und Sicherheitsfunktionen: Durch die Gültigkeitsprüfung lassen sich Signalverluste oder Bereichsüberschreitungen einfach erkennen und eine Fehlerreaktion einleiten.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Baustein	Unterschiede
FIELDBUS_WORD_TO_SIGNAL (ohne Skalierung)	Bildet den Rohwert 1:1 ab, ohne Multiplikation/Addition.
WORD_TO_REAL (Standard‑IEC‑Baustein)	Reine Typumwandlung ohne Gültigkeitsprüfung und Skalierung.
SCALING_FB	Meist mit separatem Gültigkeits- und Skalierungszweig; dieser FB vereint beides in einem Schritt.

Die Stärke von FIELDBUS_WORD_TO_SIGNAL_SCALED liegt in der Kombination aus Gültigkeitsprüfung, Skalierung und Offset in einem einzigen, überschaubaren FB.

Fazit

Der Funktionsblock bietet eine kompakte und robuste Lösung zur Aufbereitung von Feldbus‑Rohdaten. Er integriert die typische Aufgabenkette „Prüfen → Skalieren → Offsieten“ und sorgt durch die feste Gültigkeitsschwelle für eine klare Trennung zwischen normalen Messwerten und Fehlersignalen. Durch die Verwendung externer Konstanten bleibt er flexibel anpassbar, ohne die innere Logik zu verkomplizieren. Ideal für sicherheitskritische oder diagnostische Anwendungen in der Automatisierungstechnik.