ARR_MAX

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Einleitung

Der Funktionsbaustein ARR_MAX berechnet den Maximalwert eines eindimensionalen Arrays vom Typ INT. Die Implementierung ist in Structured Text (ST) gemäß IEC 61131-3 gehalten und stammt aus dem Package logiBUS::utils::dyn_arr. Der Baustein eignet sich für dynamische Arrays beliebiger Größe, wobei die untere und obere Grenze zur Laufzeit ermittelt werden.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Name	Typ	Mit Var	Beschreibung
REQ	Event	A	Startet die Berechnung des Maximums. Das Array A muss zum Zeitpunkt des Ereignisses gültig und mit Werten belegt sein.

Ereignis-Ausgänge

Name	Typ	Mit Var	Beschreibung
CNF	Event	(leer), A	Bestätigt das Ende der Berechnung. Das Ereignis wird ausgelöst, sobald der Maximalwert ermittelt wurde. Das Array A bleibt während des Ereignisses gültig.

Daten-Eingänge

Name	Typ	Anfangswert	Beschreibung
A (IN/OUT)	ARRAY[*] OF INT	–	Eindimensionales Integer-Array, dessen Maximum berechnet werden soll. Die Größe wird zur Laufzeit dynamisch ermittelt.

Daten-Ausgänge

Name	Typ	Anfangswert	Beschreibung
MAX	INT	–	Der ermittelte Maximalwert des Arrays A. (Der Name MAX ergibt sich aus der Funktion – in der XML-Definition ist der Ausgang ohne Namen versehen, wird aber als Funktionsrückgabewert behandelt.)

Adapter

Entfallen.

Funktionsweise

1. Start: Ein Signal am Ereigniseingang REQ löst die Verarbeitung aus. Das mitgegebene Array A muss zu diesem Zeitpunkt gültig sein.
2. Initialisierung: Die Variable i wird auf den Index des ersten Elements (LOWER_BOUND(A,1)) gesetzt. currentMax erhält den Wert dieses ersten Elements.
3. Iteration: Eine FOR-Schleife durchläuft alle restlichen Elemente von A (ab Index LOWER_BOUND(A,1)+1 bis UPPER_BOUND(A,1)). Dabei wird mit der Standardfunktion MAX() der aktuelle Maximalwert aktualisiert.
4. Abschluss: Nach der Schleife wird currentMax als Rückgabewert der Funktion ARR_MAX gesetzt. Der Ereignisausgang CNF wird gesendet, und das Ausgangssignal MAX (hier als Rückgabewert interpretiert) steht zur Verfügung.

Technische Besonderheiten

• Dynamische Array-Grenzen: Die Funktion nutzt LOWER_BOUND und UPPER_BOUND, um die tatsächliche Größe des Arrays zur Laufzeit zu bestimmen. Dadurch funktioniert der Baustein mit Arrays beliebiger Länge, ohne dass eine feste Größe vorgegeben werden muss.
• Kein Zustandsspeicher: Der Baustein ist eine reine Funktion ohne internen Zustand. Jeder Aufruf berechnet das Maximum unabhängig vom vorherigen Aufruf.
• Typisierung: Der Baustein ist auf den Datentyp INT spezialisiert. Für andere Datentypen (z. B. REAL, LINT) müsste eine separate Variante erstellt werden.
• Fehlerbehandlung: Bei einem leeren Array (z. B. untere > obere Grenze) würde der Zugriff auf A[i] undefiniert sein. Der Anwender muss sicherstellen, dass das Array mindestens ein Element enthält.

Zustandsübersicht

Da ARR_MAX als reine Funktion ohne Zustandsmaschine (ECA-Algorithmus) implementiert ist, existieren keine expliziten Zustände. Der Ablauf erfolgt strikt sequenziell innerhalb eines einzigen Ereigniszyklus:

• Warten auf REQ
• Berechnung läuft (kein separates Zustandssignal, da der Vorgang innerhalb eines Zyklus abgeschlossen ist)
• CNF wird gesendet (Ausgabe des Maximums)

Eine explizite Zustandsgrafik entfällt daher.

Anwendungsszenarien

• Datenanalyse: Ermittlung des Spitzenwerts in Messwertreihen (z. B. Temperatur, Druck, Geschwindigkeit).
• Überwachung: Erkennen von Überschreitungen eines Grenzwerts durch Vergleich mit dem Maximum eines Arrays.
• Signalverarbeitung: Bestimmung des Maximalpegels in Audio- oder Kommunikationssignalen.
• Steuerungstechnik: Auswahl des größten Werts aus mehreren Sensordaten (z. B. für Prioritätsentscheidungen).

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Baustein	Funktion	Unterschied zu ARR_MAX
ARR_MIN	Minimum eines Arrays	Analog, aber Minimum statt Maximum.
ARR_SUM	Summe der Array-Elemente	Andere mathematische Operation; kein Vergleich zwischen Elementen.
ARR_MEAN	Arithmetischer Mittelwert	Erfordert zusätzlich Division durch die Anzahl; nicht nur Vergleich.
MAX (IEC 61131-3)	Maximum zweier Werte	Arbeitet nur mit Skalaren, nicht mit Arrays. ARR_MAX erweitert dies auf ganze Arrays.

ARR_MAX kombiniert die Array-Durchlauf-Fähigkeit mit der einfachen Maximums-Bestimmung und ist daher ein spezialisierter, aber wiederverwendbarer Baustein für dynamische Arrays.

Fazit

Der Funktionsbaustein ARR_MAX bietet eine kompakte und effiziente Möglichkeit, den Maximalwert eines dynamischen Integer-Arrays zu ermitteln. Die Verwendung von LOWER_BOUND und UPPER_BOUND macht ihn flexibel und robust gegenüber unterschiedlichen Arraygrößen. Durch die reine Funktionsweise ohne Zustandsspeicherung eignet er sich hervorragend für den Einsatz in datenflussorientierten Applikationen der Automatisierungstechnik.