Библиотека Util.lib - ошибка в коде ФБ частотомера FREQ_MEASURE

В проекте необходимо измерить частоту импульсных сигналов на дискретных входах ПЛК.
Частоты 10-50 Гц (период 20-100 мс) и 0.04-0.5 Гц (2-25 с).
Использовал простой ФБ FREQ_MEASURE (да, в курсе, что есть решения гораздо лучше, но в первом приближении и это устраивало).

Описание ФБ в мануале "Руководство пользователя по программированию ПЛК в Codesys 2.3", Приложение D --> Библиотека UTIL.LIB --> Генераторы сигналов --> FREQ_MEASURE.

Обратил внимание, что выходной флаг VALID, отвечающий за "достоверность" измеренной частоты, для сигнала 10-50 Гц ведет себя примерно так, как описано: при наличии сигнала поднимается после заполнения массива усреднения, а при при исчезновении сигнала - сбрасывается.
А вот для низкочастотных сигналов этот флаг практически всегда сброшен, VALID = FALSE.

Полез в код ФБ (несущественные фрагменты опущены).

Код:

---

FUNCTION_BLOCK FREQ_MEASURE
(* FB to measure the frequency of a signal *)
VAR_INPUT
        IN:BOOL;                                (* input signal *)
        PERIODS: INT (1..10) :=1;                (* out is the average frequency during PERIODS (number of periods) *)
        RESET: BOOL;                                (* reset measurement *)
END_VAR
VAR_OUTPUT
        OUT:REAL;                                (* frequency [Hz]*)
        VALID:BOOL;                                (* FALSE: not yet PERIODS measurements done OR time distance between two rising edges > 3*OUT *)
END_VAR

(* ====== исполняемый код =========*)

IF RESET THEN
        (* код инициализации *)
END_IF

IF IN AND NOT OLDIN THEN        (*rising edge *)

        (* код вычисления усредненной частоты*)

ELSIF INIT AND VALID AND TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000*OUT THEN
        VALID:=FALSE;
        V:=0;
        B:=0;
END_IF

OLDIN:=IN;

---

По смыслу флаг VALID должен сбрасываться, когда на входном сигнале нет импульсов в течение 3 последних измеренных периодов.
Но OUT - это измеренная ЧАСТОТА, поэтому 3 периода (в миллисекундах) есть 3000/OUT, а не 3000*OUT, как в коде.

Это явный баг. Чем выше частота, тем дольше будет интервал ожидание сигнала, хотя должно быть ровно наоборот.
Причем даже описание флага неверно ни в комментарии ФБ, ни в мануале по Codesys.

Исправленный код (без декларации функции и описания перемененных)

Код:

---

IF RESET THEN
        (* код инициализации *)
END_IF

IF IN AND NOT OLDIN THEN        (*rising edge *)

        (* код вычисления усредненной частоты*)

ELSIF INIT AND VALID THEN
        IF OUT <> 0 THEN
                IF TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000/OUT THEN
                        VALID:=FALSE;
                        V:=0;
                        B:=0;
                END_IF
        END_IF
END_IF

OLDIN:=IN;

---

Если IF работает в ST, как в паскале или си (и я не знаю, так ли это), то проверку частоты на 0 можно не выносить в отдельный блок, а сразу написать

Код:

---

        IF OUT <> 0 AND TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000/OUT THEN
                VALID:=FALSE;
                V:=0;
                B:=0;
        END_IF

---

Ну и еще. При резком уменьшении частоты даже исправленный ФБ будет работать не очень хорошо: флаг VALID будет сбрасываться, пока не придет новый импульс. Например, частота изменяется скачком с 0.5 Гц (2 с) до 0.1 Гц (10 с) - после 6 с ожидания флаг сбросится и 4 с будет в таком состоянии ждать нового импульса. На высоких частотах лаг, естественно, будет меньше. Так вот, для себя сделал еще одну вещь: завел в ФБ дополнительный параметр - интервал ожидания импульса, не зависящий от частоты. Если я знаю примерный диапазон частот, то задав этот интервал, равный, скажем, 2 или 3 максимальным периодам, получу, что флаг VALID не упадет при резком изменении частоты входного сигнала, а свалится только когда импульса не будет в течении заданного интервала. Если же взять интервал равный нулю, то ФБ будет работать как обычно - по тройному интервалу ожидания, зависящему от частоты. Если нужно, выложу код.

Вообще, прошу проверить все эти выкладки, а то может и накосячил где. :confused:

Цитата:

---

Вообще лишнее

---

Ух ты! Что, прямо так в рантайме делить на 0 можно?? Без последствий?
Если да, то что получится: 3000 или 0xFFFFFFFF?

И да, как к специалисту, вопрос: IF будет вычислять все свои условия или до результата (на который остальные уже не влияют)?

Цитата:

---

Как раз хорошо.

---

Это кому как.
Если на какой-нибудь панели или в Скаде на флажок повешена проверка частоты с генерацией аларма, то будет не гут: это же не сигнал исчез, а просто частота изменилась, а у нас аларм: "хватай мешки, вокзал отходит".

Цитата:

---

Спасательный круг посреди пустыни самое оно.

---

Мда. "Все люди делятся на два сорта: у одних есть заряженный револьвер, а другие копают."
ОК, буду копать.

PS. Я понял про проверку OUT на 0. Действительно, не нужна. Заходят в ветку, когда уже не 0.

Цитата:

---

А откуда Вы узнали что частота изменилась ДО того как пришел сигнал ? Вы руками щупаете/глазами видите/??

---

Да нет же!
Речь шла про еще одну доработку ФБ.
Когда известен диапазон частот входного сигнала.
И я знаю максимально возможный период.
И буду ждать этот сигнал не больше чем этот период. Или немного больше. Сколько задам.
И флаг не будет падать.

А если частота сигнала заранее неизвестна, то поставлю в этом параметре ФБ 0 и он будет работать как обычно.

Цитата:

---

N. Турбина улетела к еб..ям.

---

Это уже фэйл на этапе проектирования - вешать такой критичный параметр на низкочастотный сигнал.


Лучше я выложу уже код, а Вы его раскритикуете. :)

Код:

---

FUNCTION_BLOCK FREQ_MEASURE_EX
(* FB to measure the frequency of a signal *)
VAR_INPUT
        IN:BOOL;                                (* input signal *)
        PERIODS: INT (1..10) :=1;                (* out is the average frequency during PERIODS (number of periods) *)
        RESET: BOOL;                                (* reset measurement *)
        INTERVAL: TIME := T#0s;                        (* absolute interval of signal inactivity *)
END_VAR
VAR_OUTPUT
        OUT:REAL;                                (* frequency [Hz]*)
        VALID:BOOL;                                (* FALSE: not yet PERIODS measurements done OR time distance between two rising edges > 3*OUT *)
END_VAR
VAR
        OLDIN: BOOL;
        INIT: BOOL;
        OLDT: TIME;
        DIFF: DWORD;
        ADIFF: ARRAY[0..9] OF DWORD;
        V: INT;
        B:INT;
        I: INT;
        INACTIVEINTERVAL: DWORD;
END_VAR


IF RESET THEN
        B:=0;
        V:=0;
        INIT:=FALSE;
        VALID:=FALSE;
        OUT:=0;
        INACTIVEINTERVAL := TIME_TO_DWORD(INTERVAL);
        RETURN;
END_IF

IF IN AND NOT OLDIN THEN        (*rising edge *)
        IF INIT THEN
                DIFF := TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT);
                IF Diff > 0 THEN
                        ADIFF[B] := DIFF;
                        B := (B+1) MOD PERIODS;
                        V:= MIN(V+1, PERIODS);
                        IF V=PERIODS THEN
                                OUT := 0;
                                FOR I:=0 TO PERIODS-1 DO
                                        OUT := OUT + ADIFF[I];
                                END_FOR
                                OUT := 1000.0 * PERIODS / OUT;
                                VALID:=TRUE;
                        ELSE
                                VALID:=FALSE;
                        END_IF
                END_IF
        END_IF
        INIT := TRUE;
        OLDT := TIME();
ELSIF INIT AND VALID THEN
        IF INACTIVEINTERVAL <> 0 THEN
                IF TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > INACTIVEINTERVAL THEN
                        VALID:=FALSE;
                        V:=0;
                        B:=0;
                END_IF
        ELSIF TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000 / OUT THEN
                VALID:=FALSE;
                V:=0;
                B:=0;
        END_IF
END_IF

OLDIN:=IN;

---

Цитата:

---

Сообщение от Валенок

PS
Напоминаю : За "/OUT" - устная благодарность. И у немцев бывает октоберфест. Да и май сложный.

---

стоп стоп, это если код менять а пока что условие начнет выполнятся если есть приращение Diff а оно в свою очередь присвоится ADIFF[B] которая в свою очередь суммируется в OUT и оно никогда не будет равно нулю

Хорошо.

Переименовал ФБ в FREQ_MEASURE_EX.
Кто захочет использовать - добавит его в Util.lib сам.


По ключевым вопросам расхождений нет.
Благодарю за разъяснения и вообще.



Финальные варианты кодов.

Исправленный код ФБ FREQ_MEASURE.
Для использования открыть библиотеку Util.lib, внести исправления в код ФБ FREQ_MEASURE, перекомпилировать библиотеку (F11).

Код:

---

FUNCTION_BLOCK FREQ_MEASURE
(* FB to measure the frequency of a signal *)
VAR_INPUT
        IN:BOOL;                                (* input signal *)
        PERIODS: INT (1..10) :=1;                (* out is the average frequency during PERIODS (number of periods) *)
        RESET: BOOL;                                (* reset measurement *)
END_VAR
VAR_OUTPUT
        OUT:REAL;                                (* frequency [Hz]*)
        VALID:BOOL;                                (* FALSE: not yet PERIODS measurements done OR time distance between two rising edges > 3/OUT *)
END_VAR
VAR
        OLDIN: BOOL;
        INIT: BOOL;
        OLDT: TIME;
        DIFF: DWORD;
        ADIFF: ARRAY[0..9] OF DWORD;
        V: INT;
        B:INT;
        I: INT;
END_VAR


IF RESET THEN
        B:=0;
        V:=0;
        INIT:=FALSE;
        VALID:=FALSE;
        OUT:=0;
        RETURN;
END_IF

IF IN AND NOT OLDIN THEN        (*rising edge *)
        IF INIT THEN
                DIFF := TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT);
                IF Diff > 0 THEN
                        ADIFF[B] := DIFF;
                        B := (B+1) MOD PERIODS;
                        V:= MIN(V+1, PERIODS);
                        IF V=PERIODS THEN
                                OUT := 0;
                                FOR I:=0 TO PERIODS-1 DO
                                        OUT := OUT + ADIFF[I];
                                END_FOR
                                OUT := 1000.0 * PERIODS / OUT;
                                VALID:=TRUE;
                        ELSE
                                VALID:=FALSE;
                        END_IF
                END_IF
        END_IF
        INIT := TRUE;
        OLDT := TIME();
ELSIF INIT AND VALID AND TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000 / OUT THEN
        VALID:=FALSE;
        V:=0;
        B:=0;
END_IF

OLDIN:=IN;

---

Код ФБ FREQ_MEASURE_EX с расширенными настройками.
Для использования открыть библиотеку Util.lib, добавить в POU (в папку Signals) новый ФБ FREQ_MEASURE_EX, внести в окно объявления ФБ переменные, внести в окно кода ФБ текст исполняемого кода, перекомпилировать библиотеку (F11).

Код:

---

(* ===== объявление переменных ФБ =====*)

    FUNCTION_BLOCK FREQ_MEASURE_EX
    (* FB to measure the frequency of a signal *)
    VAR_INPUT
            IN:BOOL;                                (* input signal *)
            PERIODS: INT (1..10) :=1;                (* out is the average frequency during PERIODS (number of periods) *)
            RESET: BOOL;                                (* reset measurement *)
            INTERVAL: TIME := T#0s;                        (* absolute interval of signal inactivity *)
    END_VAR
    VAR_OUTPUT
            OUT:REAL;                                (* frequency [Hz]*)
            VALID:BOOL;                                (* FALSE: not yet PERIODS measurements done *)
                                                (* OR time distance between two rising edges > INTERVAL if INTERVAL > 0*)
                                                (* OR time distance between two rising edges > 3s / OUT if INTERVAL = 0*)
    END_VAR
    VAR
            OLDIN: BOOL;
            INIT: BOOL;
            OLDT: TIME;
            DIFF: DWORD;
            ADIFF: ARRAY[0..9] OF DWORD;
            V: INT;
            B:INT;
            I: INT;
            INACTIVEINTERVAL: DWORD;
    END_VAR


(* ===== исполняемый код ФБ =====*)

    IF RESET THEN
            B:=0;
            V:=0;
            INIT:=FALSE;
            VALID:=FALSE;
            OUT:=0;
            INACTIVEINTERVAL := TIME_TO_DWORD(INTERVAL);
            RETURN;
    END_IF

    IF IN AND NOT OLDIN THEN        (*rising edge *)
            IF INIT THEN
                    DIFF := TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT);
                    IF Diff > 0 THEN
                            ADIFF[B] := DIFF;
                            B := (B+1) MOD PERIODS;
                            V:= MIN(V+1, PERIODS);
                            IF V=PERIODS THEN
                                    OUT := 0;
                                    FOR I:=0 TO PERIODS-1 DO
                                            OUT := OUT + ADIFF[I];
                                    END_FOR
                                    OUT := 1000.0 * PERIODS / OUT;
                                    VALID:=TRUE;
                            ELSE
                                    VALID:=FALSE;
                            END_IF
                    END_IF
            END_IF
            INIT := TRUE;
            OLDT := TIME();
    ELSIF INIT AND VALID THEN
            IF INACTIVEINTERVAL <> 0 THEN
                    IF TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > INACTIVEINTERVAL THEN
                            VALID:=FALSE;
                            V:=0;
                            B:=0;
                    END_IF
            ELSIF TIME_TO_DWORD(TIME()-OLDT) > 3000 / OUT THEN
                    VALID:=FALSE;
                    V:=0;
                    B:=0;
            END_IF
    END_IF

    OLDIN:=IN;

---

Использование ФБ FREQ_MEASURE_EX

Код:

---

(* объявление глобальных переменных *)
(* дополнительно дискретный вход 1 в Конфигурации ПЛК должен быть именован как InputSignal  *)
VAR_GLOBAL
        FreqMeasure1        :        FREQ_MEASURE_EX;
        FreqMeasure2        :        FREQ_MEASURE_EX;
        Frequency1        :        REAL;
        Frequency2        :        REAL;
        Valid1        :        BOOL;
        Valid2        :        BOOL;
        INIT                :        BOOL := FALSE;
END_VAR




(* основная программа *)

PROGRAM PLC_PRG
VAR
END_VAR

        (* инициализация *)
IF NOT(INIT) THEN
        FreqMeasure1(PERIODS:=3, RESET := TRUE, INTERVAL := T#12s);                (* усреднение по 3 периодам, ожидание сигнала не более 12с *)
        FreqMeasure2(PERIODS:=3, RESET := TRUE);                                (* усреднение по 3 периодам, ожидание сигнала 3 последних измеренных периода, как ФБ FREQ_MEASUE *)
        INIT := TRUE;
END_IF

        (* измерение частоты *)

        FreqMeasure1.IN := InputSignal;
        Frequency1 := FreqMeasure1.OUT;
        Valid1 := FreqMeasure1.VALID;


        FreqMeasure2.IN := InputSignal;
        Frequency2 := FreqMeasure2.OUT;
        Valid2 := FreqMeasure2.VALID;

        (* подаем на дискретный вход 1 импульсный сигнал с частотой 1 Гц *)
        (* после выхода измерителей на режим Vald1 = Valid2 = TRUE резко уменьшаем частоту до 0.1 Гц*)
        (* флаг Valid1 сбросится в FALSE примерно через 3с и восстановится через еще через 7с с новым значением частоты*)
        (* флаг Valid2 будет удерживаться 12с и дождется нового значения частоты*)
        (* новое значение частоты будет усредненным и выйдет на 0.1Гц примерно через 30с (3 периода) после изменения*)

---

Цитата:

---

Сообщение от capzap

стоп стоп, это если код менять а пока что условие начнет выполнятся если есть приращение Diff а оно в свою очередь присвоится ADIFF[B] которая в свою очередь суммируется в OUT и оно никогда не будет равно нулю

---

Проверка на таймаут не производится, пока VALID = FALSE. Оно станет TRUE только после PERIODS сигналов на входе. А тогда частота OUT уже будет не ноль. Нулем она может стать только после ресета. Но тогда VALID опять FALSE и все снова повторится.