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Aus Anwendersicht sind dabei zwei Aspekte entscheidend:
• „Wie oft bekomme ich neue Werte?", also eine Sampling-Rate im Sinne einer Schnelligkeit in Bezug
auf das Gerät/den Kanal
• Wieviel Verzögerung verursacht die (gesamte) AD-Wandlung des Gerätes/des Kanals?
Also Hard- und Firmware-Teile in toto. Aus technologischen Gründen muss zur Bestimmung dieser
Angabe die Signalcharakteristik betrachtet werden: je nach Signalfrequenz kann es zu
unterschiedlichen Laufzeiten durch das System kommen.
Dies ist die „äußere" Betrachtung des Systems „Beckhoff AI Kanal" – intern setzt sich insbesondere die
Signalverzögerung aus den verschiedenen Anteilen Hardware, Verstärker, Wandlung selbst, Datentransport
und Verarbeitung zusammen. Auch kann ggf. intern eine höhere Abtastrate verwendet werden (z.B. bei
deltaSigma-Wandlern) als „außen" aus Anwendersicht angeboten wird. Dies ist aber für ein nutzseitige
Betrachtung der Komponente „Beckhoff AI Kanal" normalerweise ohne Belang bzw. wird entsprechend
spezifiziert, falls es doch für die Funktion relevant ist.
Damit können für Beckhoff AI Geräte folgende Spezifikationsangaben zum AI Kanal aus zeitlicher Sicht für
den Anwender angegeben werden:
1. Minimale Wandlungszeit [ms, µs]
Dies ist der Kehrwert der maximalen Sampling-Rate [Sps, Samples per second]:
Gibt an, wie oft der analoge Kanal einen neu festgestellten Prozessdatenwert zur Abholung durch den
Feldbus bereitstellt. Ob der Feldbus (EtherCAT, K-Bus) diesen dann auch genauso schnell (also im
Gleichtakt), schneller (weil der AI Kanal im langsame FreeRun läuft) oder langsamer (z.B. bei Oversampling)
abholt, ist dann eine Frage der Einstellung des Feldbusses und welche Betriebsmodi das AI Gerät
unterstützt.
Bei EtherCAT Geräten zeigt das sog. ToggleBit bei den Diagnose-PDO an (indem es toggelt), dass ein neu
ermittelter Analogwert vorliegt.
Entsprechend kann eine maximale Wandlungszeit, also eine minimal vom AI Gerät unterstützte
Samplingrate spezifiziert werden.
Entspricht IEC 61131-2 Kap 7.10.2 2) „Abtast-Wiederholzeit"
2. Typ. Signalverzögerung
Entspricht IEC 61131-2 Kap 7.10.2 1) „Abtastdauer". Sie inkludiert nach dieser Betrachtung alle
geräteinternen Hard- und Firmware-Anteile, aber nicht „äußere" Verzögerungsanteile aus dem Feldbus oder
der Steuerung (TwinCAT).
Diese Verzögerung ist insbesondere relevant für absolute Zeitbetrachtungen, wenn AI Kanäle zum
Amplitudenwert auch einen zugehörigen Zeitstempel (timestamp) mitliefern – von dem ja angenommen
werden darf, dass er in seinem Zeitwert zu dem außen ehemals physikalisch anliegenden Amplitudenwert
passt.
Aufgrund der frequenzabhängigen Laufzeit eines Signals, kann ein dezidierter Wert nur für ein gegebenes
Signal spezifiziert werden. Der Wert ist auch abhängig von ggf. veränderlichen Filtereinstellungen des
Kanals.
Eine typische Charakterisierung in der Gerätedokumentation kann sein:
2.1 Signalverzögerung (Sprungantwort)
Stichworte: Einschwingzeit
Das Rechtecksignal kann extern mit einem Frequenzgenerator (Impedanz beachten!) erzeugt werden.
Als Erkennungsschwelle wird die 90% Grenze verwendet.
Die Signalverzögerung [ms, µs] ist dann der zeitliche Abstand zwischen dem (idealen) elektrischen
Rechtecksignal und der Zeitpunkt wo der analoge Prozesswert die 90% Amplitude erreicht hat.
EL3351
Version: 2.5
Inbetriebnahme
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