Prozessdaten und Prozessabbild
Der Buskoppler ermittelt nach dem Einschalten automatisch die Konfiguration der gesteckten Ein-/Ausgangsklemmen. Die Zuordnung zwischen den physikalischen Steckplätzen der Ein-/Ausgangskanäle 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 des Buskopplers besitzen. Unterschieden wird hier nach Ein- und Ausgängen und nach bitweise orientierter (digitale) und byteweise orientierter (analoge, bzw. komplexe) Signalverarbeitung.
Es werden zwei Gruppen mit jeweils nur Ein- und nur Ausgängen gebildet. In einer Gruppe befinden sich unter der niedrigsten Adresse die byteorientierten Kanäle in aufsteigender Reihenfolge und daran anschließend die bitorientierten Kanäle.
Digitale Signale (bitorientiert)
Die digitalen (binären) Signale sind bitorientiert. Das heißt, jedem Kanal ist ein Bit im Prozessabbild zugeordnet. Der Buskoppler erstellt einen Speicherbereich mit den aktuellen Eingangsbits und sorgt nach dem Updatebefehl für das sofortige Herausschreiben der Bits eines zweiten (Ausgangs-) 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 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 0x7FFF wiedergegeben. 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. Des weiteren besitzt jeder Kanal ein Kontroll- und Statusbyte. Das Control- und Statusbyte ist das höchstwertige Byte im höherwertigen Wort. Ein analoger Kanal wird mit 4 Byte im Prozessabbild dargestellt, von denen 3 Byte benutzt werden. Im BK3000 und BK4000 werden nur 2 Byte pro analogen Kanal im Prozessabbild des entsprechenden Bussystems belegt. Durch Konfiguration von Buskoppler und Busklemmen können Sie auch die Control- und Statusbytes der Busklemmen einblenden.
Sondersignale und Schnittstelle
Der Buskoppler unterstützt Busklemmen mit weiteren Schnittstellen, wie RS232, RS485, Inkremental-Encoder 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. Bei den Zugriffen auf diese Werte beachten Sie bitte die Sicherstellung der Datenkonsistenz. Das heißt, zwischen den Zugriffen keinen Updatebefehl absetzen, und den Buskoppler nicht in die Betriebsart Freilaufend schalten.
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 nacheinander ein. Die Zuordnung unterscheidet vier Gruppen:
Analoge Ein/Ausgänge stehen stellvertretend für alle komplexen Busklemmen.
Überblick über die Aufteilung des Prozessabbildes im Buskoppler
Datenkonsistenz
Daten bezeichnet man als konsistent, wenn sie inhaltlich zusammengehören und auch als ein zusammenhängender Block übertragen werden. Inhaltlich gehören zusammen:
- ▪
- das 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 Übertragung digitaler (binärer) Signale ist eine byteweise Konsistenz ausreichend.
Zur Übertragung von Prozessdaten mit einer Länge über 8 Bit (z. B. Analogwerte) muss die Konsistenz, unter Beachtung der feldbusspezifischen Eigenschaften zur Datenkonsistenz, entsprechend ausgeweitet werden. Der TwinCAT-Treiber zur Prozessdatenübertragung über den USB tauscht immer das gesamte Prozessabbild des BK9500 aus, so dass der BK9500 die Datenkonsistenz bei nicht freilaufendem K-Bus-Zyklus gewährleisten kann.