IOC Entprellung

Übersicht und Dokumentation der Entprellung
der digitalen Eingänge der IO CONNECT
Exposee
In diesem Dokument erhalten Sie Informationen über die Verwendung der Entprellung.
FORSIS GmbH;Tobias Gläser B.Eng.
www.forsis.de
1
Hinweise
Alle Angaben ohne Gewähr. Änderungen vorbehalten. Einige genannte Markennamen sind
Warenzeichen der jeweiligen Hersteller. Wir übernehmen keine Verantwortung für fremde
Verweise und Inhalte.
1.1
Änderungen
Aktuelle Version: 2.07.1
Datum
Name
03.03.2015 Tobias Gläser
19.03.2015 Tobias Gläser
Version
2.07.0
2.07.1
2
Allgemeine Beschreibung
2.1
Problemstellung
Kommentar
Ersterstellung
Fehlerbehebung und Überarbeitung
Bei der Erfassung von unterschiedlichen Signalen in der Maschinendatenerfassung ist es nahezu
unvermeidlich Störungen und Fehlsignale zu filtern.
Solche Störungen entstehen beispielsweise durch mechanische Kontakte, welche beim
Schalten mehrfach den Kontakt verlieren, bevor ein stabiles Signal anliegt (Prellen). Weitere
Störungen entstehen beim Schalten von induktiven oder kapazitiven Lasten in der Nähe der
Signalleitung, wie beispielsweise das Anlaufen von Motoren. Diese Störungen (Burststörung)
erzeugen bei mangelhaft geschirmten Signalleitungen und offenen Kontakten Impulse auf der
Signalleitung, welche möglicherweise als Signalpegel interpretiert werden und dadurch zu
fehlerhaften Maschinendaten führen können.
2.2
Lösung durch Entprellung
Die
bietet an jedem Eingang eine optionale Möglichkeit das Signal durch Software
zu entprellen. Hierbei ist dem Anwender überlassen, ob er beide Flanken entprellen möchte,
oder ob er beispielsweise nur bei steigender Flanke die Entprellung aktiviert und bei einem
Fehlsignal oder bei fallender Flanke sofort abschaltet. Die Entprellung kann für alle Eingänge
unabhängig voneinander konfiguriert werden. Die Einstellungen der Entprellung sind fest
gespeichert und müssen nach einem Stromausfall oder Neustart nicht erneut konfiguriert
werden.
In diesem Dokument werden Möglichkeiten gezeigt, wie durch Entprellung Signale bereinigt
werden können und welche erweiterten Funktionen sich noch durch eine geeignete Entprellung
ergeben.
Seite 1 von 23
www.forsis.de
3
Inhaltsverzeichnis
1
Hinweise .................................................................................................................................. 1
1.1
2
Änderungen ............................................................................................................................. 1
Allgemeine Beschreibung ........................................................................................................ 1
2.1
Problemstellung ...................................................................................................................... 1
2.2
Lösung durch Entprellung........................................................................................................ 1
3
Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................... 2
4
Quellen: Wo finde ich was? ..................................................................................................... 4
5
Übersicht der Entprellung ....................................................................................................... 5
6
Hinweise zur Programmierung ................................................................................................ 6
6.1
Einstellungsmöglichkeiten und Parameter.............................................................................. 6
6.2
Befehle für die Programmierung der Entprellung ................................................................... 7
6.2.1
Schreibende Befehle (edel/edeh).................................................................................... 7
6.2.2
Lesende Befehle (leel/leeh) ............................................................................................. 8
7
Beispiele in unterschiedlichen Einsatzbereichen .................................................................... 9
7.1
Entprellung als Hauptfunktion ................................................................................................ 9
7.1.1
Beschreibung ................................................................................................................... 9
7.1.2
Beispiel ............................................................................................................................ 9
7.1.3
Programmierung............................................................................................................ 10
7.2
Entprellung als Filter (Schleifer-Kontakt) .............................................................................. 11
7.2.1
Beschreibung ................................................................................................................. 11
7.2.2
Beispiel .......................................................................................................................... 11
7.2.3
Programmierung............................................................................................................ 12
7.3
Entprellung als Filter (Störsignale) ........................................................................................ 13
7.3.1
Beschreibung ................................................................................................................. 13
7.3.2
Beispiel .......................................................................................................................... 13
7.3.3
Programmierung............................................................................................................ 14
7.4
Entprellung als Trigger........................................................................................................... 15
7.4.1
Beschreibung ................................................................................................................. 15
7.4.2
Beispiel 1........................................................................................................................ 15
7.4.3
Beispiel 2........................................................................................................................ 16
7.4.4
Programmierung............................................................................................................ 16
7.5
Entprellung als Einschaltverzögerung ................................................................................... 17
7.5.1
Beschreibung ................................................................................................................. 17
7.5.2
Beispiel .......................................................................................................................... 17
7.5.3
Programmierung............................................................................................................ 18
Seite 2 von 23
www.forsis.de
7.6
Entprellung als Ausschaltverzögerung .................................................................................. 19
7.6.1
Beschreibung ................................................................................................................. 19
7.6.2
Beispiel .......................................................................................................................... 19
7.6.3
Programmierung............................................................................................................ 20
7.7
Entprellung mit kombinierter Einschalt- und Ausschaltverzögerung ................................... 21
7.7.1
Beschreibung ................................................................................................................. 21
7.7.2
Beispiel .......................................................................................................................... 21
7.7.3
Programmierung............................................................................................................ 22
Seite 3 von 23
www.forsis.de
4
Quellen: Wo finde ich was?

Handbuch
o Technische Details und Grenzwerte
o Garantiebestimmungen
o Warnhinweise
o Haftungsausschluss
o Anschlusspläne
o Grundeinstellungen
o Erweiterungen

Befehlshandbuch
o Erklärung zur Programmierung
o Übersicht über alle Befehle

Funktionshandbücher
o Detaillierte Handbücher für unterschiedliche Funktionen
 Counter
 Impulsgeber
 Entprellung
 Zeitschaltuhren
 Eingang gleich Ausgangs - Verknüpfung
 LCD
 Grundlagen
 Serielle Schnittstelle
o Umfangreiche Beispiele in praxisnahen Anwendungsfällen

Erstinbetriebnahme
o Anschluss der
o Erstkonfiguration bei Inbetriebnahme

Weitere Handbücher
o FORSIS Server
o OPC Server
o RTG – Real Time Graph
o Maschinen-Datenbank
Seite 4 von 23
www.forsis.de
5
Übersicht der Entprellung
Achtung, allgemeiner Hinweis:
Diese Beispiele haben keinen direkten Bezug zur Praxis und dienen lediglich der
Erklärung der Entprellung. Die gewählten Zeiten sind nicht auf jede Problemstellung
anzuwenden und werden teils übertrieben dargestellt.
Jeder Eingang hat jeweils eine, durch die Firmware der
bereitgestellte, Entprellung
der steigenden und fallenden Flanke. Für beide Flanken kann unabhängig voneinander eine
Entprellung zwischen 0 (Entprellung aus) und 65535 Millisekunden eingestellt werden. Die
Einstellung der Entprellungen erfolgt in Millisekunden.
Da die normalen Eingänge der
auf 100 Hz Eingangsfrequenz beschränkt sind
(stabiler Betrieb), können nur Impulse und Störungen mit einer Dauer von mindestens 5ms sicher
erfasst werden. Aus diesem Grund kann sich die konfigurierte Dauer der Entprellung um 5-10
Millisekunden verlängern.
Folgendes Beispiel zeigt die Entprellung eines mechanischen Schließers.
zeigt das originale Signal,
zeigt das Signal, welches die
ohne Entprellung
erfasst hat.
ist das Signal der
mit einer Entprellung
der steigenden (tL) und fallenden (tH)
Flanke von jeweils 30 Millisekunden.
Die Messung mit Hilfe der CounterFunktion der
ergab,
dass ohne die 30 Millisekunden
Entprellung insgesamt 13 Impulse
erfasst wurden (
), mit der
Entprellung jedoch nur einer (
).
Achtung, allgemeiner Hinweis:
In der späteren Darstellung werden immer Bilder vom Oszilloskop verwend.
zeigt
immer das originale Signal,
zeigt das Signal, welches die
ohne
Entprellung erfasst hat.
ist das Signal der
mit einer Entprellung der
steigenden und fallenden Flanke, sofern Entprellung konfiguriert wurde.
Seite 5 von 23
www.forsis.de
6
Hinweise zur Programmierung
6.1
Einstellungsmöglichkeiten und Parameter
Die Entprellung der
kann auf steigende und fallende Flanken angewendet werden.
Wie lange und bei welcher Flanke entprellt wird, kann für jeden Eingang unabhängig
voneinander konfiguriert werden. Die Konfiguration wird im EEPROM der
fest
gespeichert und kann jederzeit ausgelesen werden.
Die Entprellzeiten werden in Millisekunden angegeben (maximal 65535 Millisekunden). Alle 32
möglichen Eingänge werden in einem Befehl behandelt, insgesamt gibt es 2 Befehle zum
Programmieren und 2 Befehle zum Auslesen der Konfiguration (Jeweils ein Befehl für die
steigende und fallende Flanke).
Achtung, allgemeiner Hinweis:
In den folgenden Kapiteln werden bei den Programmierbeispielen alle Sendebefehle
(edel2/edeh2/leel2/leeh2) und direkt danach die entsprechenden Antworten
(edel1/edeh1/leel1/leeh1) dargestellt. Leerzeichen innerhalb der Befehle werden mit
einem „ ˽ “ dargestellt. Lange und offensichtliche Befehle werden mit „ . . . “ abgekürzt.
„edel“
„edeh“
„leel“
„leeh“
Seite 6 von 23
-
„Einstellen der Entprellung Low=>High“
„Einstellen der Entprellung High=>Low“
„Lesen der Entprellung Low=>High“
„Lesen der Entprellung High=>Low“
www.forsis.de
6.2
Befehle für die Programmierung der Entprellung
6.2.1 Schreibende Befehle (edel/edeh)
Die Befehle für die Programmierung der Entprellung sind in mehrere Blöcke aufgeteilt:
1. Befehl mit 5 Byte („edel2“ / „edeh2“, mehr dazu, siehe TGSK-Protokoll der
)
2. 32 x 6 Zahlen für die Konfiguration der Eingänge 01 bis 32 (je eine „1“ oder „0“ ob eine
Änderung erwünscht ist und weitere 5 Zahlen für die Entprellzeiten)
Wenn die
nicht mit 32 Eingängen ausgestattet ist, müssen die Befehle dennoch die
volle Länge von 197 Byte haben. Ungenutzte bzw. nicht vorhandene Eingänge können mit
„000000“ oder „100000“ (Konfiguration für den Eingang löschen) belegt werden.
Entprellung von „Low“ zu „High“:
Entprellung von „High“ zu „Low“:
Achtung, wichtiger Hinweis:
Wenn Fehler im Sende-Befehl enthalten sind (CRC, Frame-Länge, falsche / fehlende
Daten), enthält das Feld „Bestätigung“ der Antwort statt dem „ ok“ ein „ error“.
Seite 7 von 23
www.forsis.de
6.2.2 Lesende Befehle (leel/leeh)
Die Befehle für das Auslesen der Entprellzeiten sind in mehrere Blöcke aufgeteilt:
1. Befehl mit 5 Byte („leel2“ / „leeh2“, mehr dazu, siehe TGSK-Protokoll der
)
2. 32 x 5 Zahlen für die Entprellzeiten der Eingänge 01 bis 32, jeweils mit führendem
Leerzeichen
Wenn die
nicht mit 32 Eingängen ausgestattet ist, werden die Befehle dennoch mit
voller Länge von 197 Byte übertragen. Ungenutzte bzw. nicht vorhandene Eingänge sind mit
„ 00000“ bezeichnet.
Entprellung von „Low“ zu „High“:
Entprellung von „High“ zu „Low“:
Achtung, wichtiger Hinweis:
Die Befehle zum Auslesen der Konfiguration werden nur im ersten Beispiel gezeigt und
anschließend vernachlässigt, da sich am Befehl technisch nichts ändert.
Seite 8 von 23
www.forsis.de
7
Beispiele in unterschiedlichen Einsatzbereichen
7.1
Entprellung als Hauptfunktion
7.1.1 Beschreibung
Die übliche Anwendung einer Entprellung ist das Bereinigen von unsauberen Schaltsignalen.
Diese Schaltsignale können als Ursprung einen einfachen Taster, einen Schalter, ein Relais oder
Schaltschütz haben. All diese Schaltquellen können prellen. Je nach Ausführung kann die
Prelldauer im Bereich von Mikrosekunden liegen, aber im schlimmsten Fall auch bis zu 50
Millisekunden dauern. Üblicherweise hat ein Schaltsignal bei der steigenden Flanke eine
wesentlich höhere Prellzeit als bei der fallenden Flanke, weil der Kontakt mechanisch bedingt
auseinandergezogen wird und nicht wie beim Schließen aufeinander „prellt“.
Die
kann aus diesem Grund für beide Flanken eine separate Zeit Entprellen.
7.1.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
Fallende Flanke:
5 Millisekunden
3 Millisekunden
Impulse mit Counter gemessen (bei steigender Flanke):
Reale Impulse:
>20
Von
erfasste Impulse:
16
Von
entprellte Impulse:
1
Seite 9 von 23
www.forsis.de
7.1.3 Programmierung
Da das Signal an Eingang 1 der
angeschlossen ist, wird nur diese Entprellung in den
folgenden beiden Befehlen konfiguriert. Aus diesem Grund ist in dem Block an erster Stelle für
den Eingang 1 eine „1“ eingetragen, um der
zu signalisieren, dass die Konfiguration
überschrieben werden soll. Die übrigen 31 Blöcke beginnen mit einer „0“ um die eingestellte
Konfiguration beizubehalten. Es können gleichzeitig auch die anderen 31 Eingänge konfiguriert
werden, aber in diesen Beispielen wurde wegen der Übersichtlichkeit darauf verzichtet. Die
konfigurierten Einstellungen werden fest im EEPROM gespeichert und sind auch nach einem
Spannungsausfall oder einem Neustart der
noch verfügbar.
Beim Auslesen der Entprellzeiten werden zu beiden Flanken jeweils alle 32 Entprellzeiten der
digitalen Eingänge ausgegeben, selbst wenn die
weniger Eingänge hat.
Achtung, wichtiger Hinweis:
Dieses „Auslese-Beispiel“ wird in den folgenden Beispielen vernachlässigt, da sich am
Befehl technisch nichts ändert.
Seite 10 von 23
www.forsis.de
7.2
Entprellung als Filter (Schleifer-Kontakt)
7.2.1 Beschreibung
Die Entprellung der
kann auch als reine Filterfunktion eingesetzt werden.
Wird als Schaltkontakt beispielsweise ein Schleifer-Kontakt eines Förderbandes verwendet,
können laufend Unterbrechungen im Bereich von Mikrosekunden oder Millisekunden durch
Unebenheiten oder Korrosion auftreten. Diese negativen Flanken können mit einer Entprellzeit
von 5 Millisekunden unterdrückt werden.
Falls man beim ersten positiven Kontakt bereits das Signal erfassen möchte, ist es nötig nur die
fallende Flanke zu entprellen (wie in diesem Beispiel).
7.2.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
Fallende Flanke:
0 Millisekunden
5 Millisekunden
Impulse mit Counter gemessen (bei steigender Flanke):
Reale Impulse:
>20
Von
erfasste Impulse:
12
Von
entprellte Impulse:
1
Seite 11 von 23
www.forsis.de
7.2.3 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung der steigenden Flanke gelöscht und bei der fallenden
Flanke eine Entprellzeit von 5 Millisekunden angegeben.
Seite 12 von 23
www.forsis.de
7.3
Entprellung als Filter (Störsignale)
7.3.1 Beschreibung
Falls nur statische Signale erfasst werden, bei denen das Timing nicht relevant ist, kann als
Entprellung jeweils ein höherer Wert eingetragen werden. Mit dieser Einstellung wird das Signal
nicht nur entprellt, es werden auch sämtliche Impulse gefiltert.
In diesem Beispiel wurde eine Daten-Leitung auf das statische Signal aufgelegt. Ähnliche
Signalstörungen können aber auch bei induzierten Impulsen auftreten.
7.3.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
Fallende Flanke:
25 Millisekunden
25 Millisekunden
Impulse mit Counter gemessen (bei steigender Flanke):
Reale Impulse:
>100
Von
erfasste Impulse:
71
Von
entprellte Impulse:
0
Seite 13 von 23
www.forsis.de
7.3.3 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung beider Flanken auf eine Entprellzeit von 25 Millisekunden
eingestellt.
Seite 14 von 23
www.forsis.de
7.4
Entprellung als Trigger
7.4.1 Beschreibung
Die Entprellung der
werden.
kann als Trigger für eine Ausschaltverzögerung eingesetzt
Mögliche Anwendungsfälle für dieses Beispiel wären ein Türöffner und die Beleuchtung von
Durchgangsbereichen (Treppenlicht mit Bewegungsmelder o.Ä.).
Wird der Taster gedrückt oder ein Bewegungsmelder ausgelöst, wird in diesem Beispiel für 8
Sekunden ein Signal erfasst, mit dem ein Licht oder ein Türöffner angetrieben werden kann.
Bei einem erneuten Impuls, wird das Ausgangs-Signal um 8 Sekunden verlängert (ab dem
Zeitpunkt an dem der Impuls endet).
7.4.2 Beispiel 1
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
5 Millisekunden
Fallende Flanke:
8.000 Millisekunden
Zeitmessung der einzelnen Zustände:
Impulsdauer:
Gemessene Schaltdauer:
Seite 15 von 23
150 Millisekunden
8.150 Millisekunden
www.forsis.de
7.4.3 Beispiel 2
(Einstellung der Entprellung an Eingang 1 wie in Beispiel 1)
Zeitmessung der einzelnen Zustände:
Impulsdauer 1:
Impulsdauer 2:
Gemessene Schaltdauer 1:
150 Millisekunden
300 Millisekunden
13.200 Millisekunden (durch das Nachtriggern)
Impulsdauer 3:
Gemessene Schaltdauer 2:
600 Millisekunden
8.600 Millisekunden (durch das Nachtriggern)
7.4.4 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung der fallenden Flanke auf 8 Sekunden gesetzt und bei der
steigenden Flanke eine Entprellzeit von 5 Millisekunden angegeben, um ungewünschte Impulse
zu filtern.
Seite 16 von 23
www.forsis.de
7.5
Entprellung als Einschaltverzögerung
7.5.1 Beschreibung
Die Entprellung der
kann auch als Einschaltverzögerung eingesetzt werden.
Ein mögliches Einsatzgebiet der Einschaltverzögerung wäre die Auswertung eines Sensors für die
Fehlererfassung oder die sichere Erkennung eines Gegenstandes (Beispielsweise ein induktiver
Sensor an einem Fließband). Sobald der Sensor eine gewisse Zeit am Stück ein positives Signal
meldet, kann beispielsweise ein Leuchtmelder eingeschaltet werden oder eine Fehlerhupe einen
problematischen Zustand melden.
7.5.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
5.000 Millisekunden
Fallende Flanke:
5 Millisekunden
Zeitmessung der einzelnen Zustände:
Impulsdauer:
8.000 Millisekunden
Gemessene Schaltdauer:
3.000 Millisekunden
(Die 5 Millisekunden der fallenden Flanke können hier vernachlässigt werden)
Seite 17 von 23
www.forsis.de
7.5.3 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung der steigenden Flanke auf 5 Sekunden gesetzt und bei
der fallenden Flanke eine Entprellzeit von 5 Millisekunden angegeben, um ungewünschte
Impulse zu filtern.
Seite 18 von 23
www.forsis.de
7.6
Entprellung als Ausschaltverzögerung
7.6.1 Beschreibung
Die Entprellung der
kann als Ausschaltverzögerung eingesetzt werden.
Diese Funktion ist zum Beispiel nützlich um Lüfter-Motoren beim Abschalten für eine gewisse
Zeit nachlaufen zu lassen. Diese Lüfter-Motoren können so nach dem Betrieb der Hardware
beispielsweise für eine Minute nachlaufen um die Hardware zu kühlen. (Das nachfolgende
Beispiel zeigt ein Nachlaufen von lediglich 2 Sekunden)
7.6.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
5 Millisekunden
Fallende Flanke:
2.000 Millisekunden
Zeitmessung der einzelnen Zustände:
Impulsdauer:
5.100 Millisekunden
Gemessene Schaltdauer:
7.100 Millisekunden
(Die 5 Millisekunden der steigenden Flanke können hier vernachlässigt werden)
Seite 19 von 23
www.forsis.de
7.6.3 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung der fallenden Flanke auf 2 Sekunden gesetzt und bei der
steigenden Flanke eine Entprellzeit von 5 Millisekunden angegeben, um ungewünschte Impulse
zu filtern.
Seite 20 von 23
www.forsis.de
7.7
Entprellung mit kombinierter Einschalt- und Ausschaltverzögerung
7.7.1 Beschreibung
Die Einschalt- und Ausschaltverzögerung der
einzeln, sondern auch kombiniert eingesetzt werden.
(durch die Entprellung) kann nicht nur
Wie im vergangenen Beispiel, kann auch hier ein Lüfter-Motor als Anwendungsfall herangezogen
werden. Soll der Lüfter erst nach einer gewissen Zeit starten und nach abschalten der Hardware
dennoch nachlaufen, können diese beiden Funktionen kombiniert werden.
7.7.2 Beispiel
Einstellung der Entprellung an Eingang 1:
Steigende Flanke:
1.000 Millisekunden
Fallende Flanke:
2.000 Millisekunden
Zeitmessung der einzelnen Zustände:
Impulsdauer:
Gemessene Schaltdauer:
Seite 21 von 23
6.000 Millisekunden
7.000 Millisekunden
www.forsis.de
7.7.3 Programmierung
Für dieses Beispiel wird die Entprellung der steigenden Flanke auf eine Sekunde gesetzt und bei
der fallenden Flanke eine Entprellzeit von 2 Sekunden angegeben. So wird die Impulsdauer um
eine Sekunde verzögert und insgesamt eine Sekunde breiter dargestellt.
Seite 22 von 23
www.forsis.de
FORSIS GmbH
Schwanenstraße 5
D-88214 Ravensburg
Vertreten durch:
Andreas Schupp
Markus Christ
Kontakt:
Telefon: +49 (0) 751 - 76414-0
Telefax: +49 (0) 751 - 76414-366
E-Mail: [email protected]
Registereintrag:
Eintragung im Handelsregister.
Registergericht: Amtsgericht Ravensburg
Registernummer: HRB Nr. 2401
Umsatzsteuer-ID:
Umsatzsteuer-Identifikationsnummer gemäß §27 a Umsatzsteuergesetz:
DE811814036
Alle Angaben ohne Gewähr. Änderungen vorbehalten. Einige genannte Markennamen
sind Warenzeichen der jeweiligen Hersteller. Wir übernehmen keine Verantwortung für
fremde Verweise und Inhalte.
Seite 23 von 23
www.forsis.de