Uebung_214: Standard IEC 61131-3 FB_CTU_ULINT (Vorwärtszähler, ULINT) mit Terminal-Ausgabe¶

Uebung_214_network

Einleitung¶

Diese Übung demonstriert die Verwendung des IEC 61131-3 Standardvorwärtszählers FB_CTU_ULINT für den Datentyp ULINT (unsigned long integer). Der Zähler wird über zwei digitale Eingänge gesteuert: Der Eingang CU zählt bei jeder positiven Flanke um eins hoch, während der Eingang R den Zählerstand zurücksetzt. Der aktuelle Zählerstand wird auf ein Terminal ausgegeben, und der Ausgang Q wird aktiv, sobald der Zählerstand den voreingestellten Wert PV erreicht oder überschreitet. Ziel ist es, die Integration eines Standard-FBs mit Hardware-Ein-/Ausgängen und einer textuellen Ausgabe zu verstehen.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)¶

Die Übung besteht aus einem Netzwerk von sechs internen Funktionsbausteinen, die über Ereignis- und Datenverbindungen verknüpft sind.

Sub-Bausteine: FB_CTU_ULINT¶

Typ: iec61131::counters::FB_CTU_ULINT
Verwendete interne FBs: keiner (der Baustein selbst ist primitiv)
Parameter:
PV = ULINT#5 – Der Zähler wird aktiv, sobald der Stand den Wert 5 erreicht.
Ereignisseingänge/-ausgänge:
REQ (Eingang) – löst die Zählerlogik aus.
CNF (Ausgang) – signalisiert die Verarbeitung und gibt das Ergebnis weiter.
Dateneingänge/-ausgänge:
CU (Eingang, BOOL) – Zählimpuls (steigende Flanke zählt).
R (Eingang, BOOL) – Rücksetzen des Zählerstands.
PV (Eingang, ULINT) – Voreinstellwert, hier 5.
Q (Ausgang, BOOL) – TRUE, wenn CV >= PV.
CV (Ausgang, ULINT) – aktueller Zählerstand.
Funktionsweise: Bei jedem REQ-Ereignis wird die Zählerlogik ausgeführt: Eine steigende Flanke auf CU erhöht CV um 1, ein TRUE auf R setzt CV auf 0. Q wird in derselben Verarbeitung aktualisiert.

Sub-Bausteine: Input_CU und Input_R (logiBUS_IX)¶

Typ: logiBUS::io::DI::logiBUS_IX
Verwendete interne FBs: keiner
Parameter:
QI = TRUE – Qualifier aktiviert den Kanal.
Input = Input_I1 (für Input_CU) bzw. Input = Input_I2 (für Input_R) – Hardware-Pin Zuordnung.
Ereignisse:
IND (Ausgang) – wird bei Signaländerung am Eingang ausgelöst.
Daten:
IN (Ausgang, BOOL) – aktueller Zustand des digitalen Eingangs.
Funktionsweise: Diese Bausteine lesen die realen digitalen Eingänge (logiBUS-Hardware) und geben bei jeder Änderung ein Ereignis aus. Der Zustand wird über IN bereitgestellt.

Sub-Bausteine: Output_Q1 (logiBUS_QX)¶

Typ: logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX
Verwendete interne FBs: keiner
Parameter:
QI = TRUE – Qualifier aktiviert den Ausgang.
Output = Output_Q1 – Hardware-Pin Zuordnung.
Ereignisse:
REQ (Eingang) – löst die Ausgabe des anliegenden Werts aus.
Daten:
OUT (Eingang, BOOL) – der auszugebende Wert.
Funktionsweise: Der Baustein setzt den Digitalausgang auf den Wert von OUT, sobald ein REQ-Ereignis eintrifft.

Sub-Bausteine: F_ULINT_TO_UDINT¶

Typ: iec61131::conversion::F_ULINT_TO_UDINT
Verwendete interne FBs: keiner
Parameter: keine
Ereignisse:
REQ (Eingang) – startet die Konvertierung.
CNF (Ausgang) – signalisiert, dass das Ergebnis bereit ist.
Daten:
IN (Eingang, ULINT) – der zu konvertierende Wert.
OUT (Ausgang, UDINT) – das konvertierte Ergebnis.
Funktionsweise: Der Baustein wandelt einen 64‑Bit unsigned Integer (ULINT) in einen 32‑Bit unsigned Integer (UDINT) um. Ein Überlauf kann auftreten, wenn der ULINT-Wert größer als 2³²‑1 ist (Hinweis im Netzwerk).

Sub-Bausteine: Q_NumericValue¶

Typ: isobus::UT::Q::Q_NumericValue
Verwendete interne FBs: keiner
Parameter:
u16ObjId = OutputNumber_N1 – Identifikation des Terminal-Objekts, an das der Wert gesendet wird.
Ereignisse:
REQ (Eingang) – löst die Aktualisierung der Anzeige aus.
Daten:
u32NewValue (Eingang, UDINT) – der anzuzeigende numerische Wert.
Funktionsweise: Dieser Baustein sendet den übergebenen 32‑Bit Wert an ein Terminal (z. B. HMI oder Konsole), sodass der aktuelle Zählerstand visuell ausgegeben wird.

Programmablauf und Verbindungen¶

Eingangsereignisse: Die digitalen Eingänge Input_CU und Input_R erzeugen bei Zustandsänderungen ein IND-Ereignis. Beide Ereignisse sind mit dem REQ-Eingang des Zählers FB_CTU_ULINT verbunden. Dadurch wird der Zähler jedes Mal neu berechnet, wenn einer der Eingänge seinen Zustand ändert.
Zählerlogik: Der Zähler wertet die anliegenden Daten aus:
CU erhält den aktuellen Zustand von Input_CU.IN.
R erhält den Zustand von Input_R.IN.
Eine steigende Flanke auf CU erhöht den internen Zählstand CV um 1.
Ein TRUE auf R setzt CV auf 0.
Überschreitet CV den Wert PV (hier 5), wird Q auf TRUE gesetzt.
Ausgabe: Nach der Berechnung sendet der Zähler das CNF-Ereignis. Dieses Ereignis wird parallel zu zwei Bausteinen geführt:
Output_Q1 setzt den digitalen Ausgang auf den Wert von FB_CTU_ULINT.Q.
F_ULINT_TO_UDINT konvertiert den aktuellen Zählerstand CV von ULINT in UDINT.
Terminal-Ausgabe: Nach Abschluss der Konvertierung löst F_ULINT_TO_UDINT.CNF das REQ-Ereignis von Q_NumericValue aus. Der konvertierte Wert wird über die Datenleitung OUT an u32NewValue übergeben und auf dem Terminal ausgegeben.
Hinweise aus der Übung:
Ein Kommentar schlägt vor, ggf. einen E_D_FF (Einschaltverzögerer) einzubauen, um die Anzahl der Ereignisse zu reduzieren (z. B. bei schnellen Eingangssignalen).
Ein weiterer Kommentar warnt vor einem möglichen Überlauf bei der Konvertierung von ULINT nach UDINT, da ULINT einen größeren Wertebereich abdecken kann (bis 2⁶⁴‑1) als UDINT (bis 2³²‑1).

Zusammenfassung¶

Die Übung 214 zeigt den praktischen Einsatz des IEC 61131-3 Standard-Zählers FB_CTU_ULINT in einer 4diac-IDE Umgebung. Durch die Verknüpfung mit Hardware-Eingängen (logiBUS) und einem Terminalausgabebaustein wird deutlich, wie ein industrieller Zähler konfiguriert und visualisiert werden kann. Die Schüler lernen, Ereignis- und Datenflüsse zu verstehen, sowie die Bedeutung von Datentypkonvertierung und die Gefahr von Überläufen bei nicht-passenden Typen. Die Übung eignet sich für Fortgeschrittene, die bereits Grundlagen der IEC 61131-3 und der 4diac-IDE beherrschen.