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Uebung_211: Standard IEC 61131-3 FB_CTU_DINT (Vorwärtszähler, DINT) mit Terminal-Ausgabe

Uebung_211_network

Einleitung

Diese Übung implementiert einen Vorwärtszähler (Counter Up) nach IEC 61131-3 mit dem Funktionsbaustein FB_CTU_DINT. Der Zähler verwendet den Datentyp DINT (doppelt genaue Ganzzahl). Die Zählimpulse werden über einen digitalen Eingang (I1) bereitgestellt, ein zweiter digitaler Eingang (I2) dient zum Rücksetzen des Zählers. Der Ausgang des Zählers (Q) steuert einen digitalen Ausgang (Q1), gleichzeitig wird der aktuelle Zählerwert (CV) über eine Terminal-Ausgabe auf einem Display sichtbar gemacht.

Die Übung zeigt die grundlegende Verschaltung von industriellen Ein‑/Ausgangsbausteinen (logiBUS) mit einem Zählbaustein und einer numerischen Anzeige. Ein Kommentar in der Schaltung weist darauf hin, dass die verwendete Datentypkonvertierung DINT_TO_UDINT problematisch ist, da negative Zählerstände nicht korrekt dargestellt werden können.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

  • FB_CTU_DINT
    Typ: iec61131::counters::FB_CTU_DINT
    Parameter: PV = DINT#5 (Voreinstellungswert – der Zähler gibt Q aus, wenn CV >= PV)
    Ereignisseingang: REQ – aktiviert die Zählerlogik
    Datenverbindungen:
  • CU (Count Up) vom Baustein Input_CU.IN
  • R (Reset) vom Baustein Input_R.IN
  • Q (Ausgang) geht an Output_Q1.OUT

  • CV (aktueller Zählerwert) geht an F_DINT_TO_UDINT.IN

  • Input_CU
    Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IX
    Parameter: QI = TRUE, Input = Input_I1 (erster digitaler Eingang)
    Ereignisausgang: IND – löst bei Flankenänderung aus
    Datenausgang: IN – liefert den aktuellen Eingangszustand

  • Input_R
    Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IX
    Parameter: QI = TRUE, Input = Input_I2 (zweiter digitaler Eingang)
    Ereignisausgang: IND – löst bei Flankenänderung aus
    Datenausgang: IN – liefert den aktuellen Eingangszustand

  • Output_Q1
    Typ: logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX
    Parameter: QI = TRUE, Output = Output_Q1
    Ereigniseingang: REQ – aktiviert die Ausgabe
    Dateneingang: OUT – erhält den Zustand vom Zählerausgang Q

  • Q_NumericValue
    Typ: isobus::UT::Q::Q_NumericValue
    Parameter: u16ObjId = OutputNumber_N1 (Kennung des Terminal‑Ausgabefelds)
    Ereigniseingang: REQ – aktualisiert die Anzeige
    Dateneingang: u32NewValue – neuer Wert zur Anzeige (erwartet UDINT)

  • F_DINT_TO_UDINT
    Typ: iec61131::conversion::F_DINT_TO_UDINT
    Ereigniseingang: REQ – führt die Konvertierung aus
    Dateneingang: IN (DINT)
    Datenausgang: OUT (UDINT)
    Hinweis: Die Konvertierung ist nicht geeignet für negative DINT-Werte, da UDINT nur positive Zahlen darstellen kann. Ein Kommentar im Netzwerk bezeichnet dies als „großen Quatsch“.

Programmablauf und Verbindungen

Das Zusammenspiel der Bausteine erfolgt wie folgt:

  1. Eingangserfassung:
    Die beiden digitalen Eingänge Input_CU und Input_R detektieren Flanken an den physikalischen Anschlüssen I1 und I2. Bei jeder Zustandsänderung senden sie ein Ereignis (IND) aus.

  2. Zählerlogik:
    Die Ereignisse von Input_CU und Input_R werden auf den gleichen Ereigniseingang FB_CTU_DINT.REQ geführt. Der Zähler unterscheidet intern anhand der Datenleitungen, ob ein Zählimpuls (CU) oder ein Rücksetzen (R) angefordert wird.
    Wichtig: Da beide Ereignisquellen direkt auf REQ verdrahtet sind, kann es zu Konflikten kommen, wenn beide Eingänge gleichzeitig schalten. Ein Kommentar schlägt vor, einen „E_D_FF“ (Ereignis‑D‑Flipflop) einzubauen, um die Ereignisse zu reduzieren oder zu priorisieren.

  3. Ausgangssteuerung:
    Nach der Bearbeitung des Zählers wird das Ereignis CNF ausgelöst. Dieses triggert zwei Aktionen parallel:

  4. Output_Q1.REQ – der digitale Ausgang Q1 wird durch den Wert von FB_CTU_DINT.Q gesetzt.

  5. F_DINT_TO_UDINT.REQ – der aktuelle Zählerstand (CV) wird von DINT nach UDINT konvertiert.

  6. Terminalausgabe:
    Die konvertierte Zahl (UDINT) wird dem Baustein Q_NumericValue übergeben, der nach dem Ereignis CNF der Konvertierung getriggert wird. Dadurch wird der Wert auf dem Terminal (z. B. Bedienpanel) mit der Objektkennung OutputNumber_N1 aktualisiert.

Datentyp‑Problematik:
Der Zähler arbeitet mit DINT (vorzeichenbehaftet). Bei Überlauf oder Rücksetzen kann der aktuelle Wert negativ werden. Die Konvertierung DINT_TO_UDINT interpretiert negative Bitmuster jedoch als sehr große positive Zahlen (z. B. −1 wird zu 4294967295). Dies führt zu einer sinnlosen Anzeige. In der Praxis sollte entweder ein anderer Datentyp verwendet oder eine Begrenzung eingebaut werden.

Zusammenfassung

In dieser Übung wird ein IEC‑61131‑3 Vorwärtszähler mit zwei digitalen Eingängen (Zählimpuls und Reset) und einem digitalen Ausgang aufgebaut. Der aktuelle Zählerstand wird zusätzlich auf einem Terminal ausgegeben. Der Schaltplan demonstriert die Verwendung von logiBUS‑Ein‑/Ausgangsbausteinen, einen Konvertierungsbaustein und eine numerische Anzeigekomponente. Gleichzeitig werden typische Fallstricke bei der Datentypkonvertierung aufgezeigt – ein wichtiger Aspekt für die industrielle Steuerungstechnik. Die Übung eignet sich für Einsteiger, die erste Erfahrungen mit Zählfunktionen und der Verschaltung von Ereignis‑ und Datenverbindungen sammeln möchten.