Die Peripheriedaten im Prozessabbild
Der Buskoppler ermittelt nach dem Einschalten die Konfiguration der gesteckten Ein/Ausgangsklemmen. Die Zuordnung zwischen physikalischen Steckplätzen der Ein/Ausgangskanälen und den Adressen des Prozessabbildes wird vom Buskoppler automatisch durchgeführt.
Der Buskoppler erstellt eine interne Zuordnungsliste in der die Ein/Ausgangskanäle eine bestimmte Position im Prozessabbild besitzen. Unterschieden wird hier nach Ein- und Ausgängen und nach bitorientierter (digitale) und byteorientierter (analoge, bzw. komplexe) Signalverarbeitung.
Es werden zwei Gruppen mit je nur Ein- und nur Ausgängen gebildet. In einer Gruppe befinden sich unter der niedrigsten Adresse die byteorientierten Kanäle in aufsteigender Reihenfolge. Hinter diesem Block befinden sich die bitorientierten Kanäle.
Digitale Signale (bitorientiert)
Die digitalen Signale sind bitorientiert. Das heißt, jedem Kanal ist ein Bit im Prozessabbild zugeordnet. Der Buskoppler erstellt einen Speicherbereich mit den aktuellen Eingangsbits und sorgt für das sofortige Herausschreiben der Bits eines zweiten Speicherbereiches, der für die Ausgangskanäle zuständig ist.
Die exakte Zuordnung der Ein- und Ausgangskanäle zum Prozessabbild der Steuerung wird im Anhang in einem Beispiel ausführlich erläutert.
Analoge Signale (Byteorientiert)
Die Verarbeitung der analogen Signale ist grundsätzlich byteorientiert. Die analogen Ein- und Ausgangswerte werden in einer Zweibytedarstellung im Speicher abgelegt. Die Werte werden in „SIGNED INTEGER“ oder „Zweierkomplement“ dargestellt. Der Zahlenwert „0“ steht für den Ein/Ausgangswert „0 V“, „0 mA“ oder „4 mA“. Der Maximalwert des Ein/Ausgangswertes wird in der Standardeinstellung durch „7FFF“ hex wiedergegeben. Negative Ein/Ausgangswerte, z. B. -10 V werden als „1000“ hex abgebildet. Die Zwischenwerte sind entsprechend proportional zueinander. Der Bereich mit einer Auflösung von 15 Bit wird nicht mit jeder Ein- oder Ausgangsstufe realisiert. Bei einer tatsächlichen Auflösung von 12 Bit sind die letzten 3 Bit für Ausgänge ohne Wirkung und für Eingänge werden sie „0“ gelesen. Desweitern besitzt jeder Kanal ein Kontroll- und Statusbyte. Das Kontroll- und Statusbyte ist das höchstwertige Byte. Das Kontroll- und Statusbyte kann in der Version 2.0 des DeviceNet - Kopplers nicht gelesen werden. Ein analoger Kanal wird mit 2 Byte im Prozessabbild dargestellt. Die folgenden Versionen ermöglichen die Erweiterung der Datenbreite eines Kanals durch die Konfigurationssoftware KS2000.
Sondersignale und Schnittstelle
Ein Buskoppler unterstützt Busklemmen mit weiteren Schnittstellen, wie RS232, RS485, Inkrementalencoder oder andere. Diese Signale können wie die oben genannten analogen Signale betrachtet werden. Teilweise ist für die Sondersignale eine Bitbreite von 16 nicht ausreichend. Der Buskoppler kann jede Bytebreite unterstützen.
Defaultzuordnung der Ein-/Ausgänge zum Prozessabbild
Nach dem Einschalten ermittelt der Buskoppler den Umfang der angesteckten Busklemmen und erstellt eine Zuordnungsliste. In dieser Liste werden die analogen und digitalen Kanäle, zwischen Ein- und Ausgängen unterschieden, voneinander getrennt zusammengestellt. Die Zuordnung beginnt links neben dem Buskoppler. Die Software im Buskoppler sammelt die Einträge der einzelnen Kanäle zur Erstellung der Zuordnungsliste von links nach rechts zählend einzeln ein.
Die Zuordnung unterscheidet vier Gruppen
| Funktionstyp des Kanals | Zuordnungsstufe |
|---|---|---|
1. | Analoge Ausgänge | Byteweise Zuordnung |
2. | Digitale Ausgänge | bitweise Zuordnung |
3. | Analoge Eingänge | Byteweise Zuordnung |
4. | Digitale Eingänge | bitweise Zuordnung |
Analoge Ein-/Ausgänge stehen stellvertretend für andere komplexe Mehrbyte-Signal-Busklemmen.
Die Aufteilung des Prozessabbildes im Buskoppler im Überblick:
Prozessabbild im BK5200 und in der SPS (Scanner)
Datenkonsistenz
Daten bezeichnet man als konsistent, wenn sie inhaltlich zusammengehören.
Inhaltlich gehören zusammen
- High - und das Low - Byte eines Analogwertes (Wortkonsistenz)
- Kontroll-/Statusbyte und das dazugehörige Parameterwort für den Zugriff auf die Register.
Die Datenkonsistenz ist im Zusammenspiel von Peripherie und Steuerung grundsätzlich zunächst nur für ein Byte sichergestellt. Das heißt, die Bits eines Bytes werden zusammen eingelesen oder werden zusammen ausgegeben. Für die Verarbeitung digitaler Signale ist eine byteweise Konsistenz ausreichend. In Fällen der Übertragung von Werten mit einer Länge über 8 Bit, z. B. Analogwerte, muss die Konsistenz ausgeweitet werden. Die unterschiedlichen Bussysteme garantieren die Konsistenz mit der erforderlichen Länge. Zu beachten ist die richtige Art der Übernahme der konsistenten Daten vom Master des Bussystems in die Steuerung. Ausführliche Beschreibung der richtigen Vorgehensweise liefert das entsprechende Bedienhandbuch zum Bussystem, insbesondere die Beschreibung der eingesetzten Masteranschaltungen. Auf die verbreitetsten Anschaltungen wird in den Feldbus bezogenen Kapiteln dieses Handbuches Bezug genommen.
Komplexe Signalverarbeitung
Alle byteorientierten Signalkanäle wie RS232, RS485 oder Inkrementalencoder, arbeiten zum Teil mit Bytelängen von mehr als zwei. Die Handhabung ist, vom Längenunterschied abgesehen, immer vergleichbar mit den analogen Signalen.