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7.3.10
Samplingart: Simultan vs. Multiplex
Analoge Ein- und Ausgänge bei Beckhoff-Geräten können zeitlich untereinander gesehen auf 2
verschiedene Arten arbeiten: „simultan samplend" oder „multiplex samplend". Diese sogenannte Samplingart
hat entscheidenden Einfluss auf die Performance eines solchen Geräts und muss bei der Produktauswahl
berücksichtigt werden, zumindest wenn es um sehr anspruchsvolle zeitliche Steuerungsaufgaben geht. Ob
ein Analoggerät simultan oder multiplex arbeitet, kann der jeweiligen Gerätdokumentation entnommen
werden.
Diese Frage ist sowohl bei Regelungsaufgaben sowie auch bei Messaufgaben (DataRecording) von
Relevanz, wenn der Zeitpunkt der Analogwerterfassung sensibel ist.
Hinweis: Die Begriffe „simultan" und „multiplex" werden seit langer Zeit und in vielen Kontexten verwendet,
haben also je nach historischem Hintergrund und Fachbereich unterschiedliche Bedeutung. In diesem
Kapitel und in Bezug auf I/O werden die Begriffe so verwendet wie Beckhoff sie als I/O-Hersteller zum
Nutzen für den Anwender versteht:
• wird an ein mehrkanaliges Gerät ein Testsignal an alle Kanäle elektrisch gleichzeitig angelegt und die
Messungen in Software ausgewertet z.B. im TwinCAT Scope betrachtet, und ist dann kein
wesentlicher Versatz/Delay zwischen den Kanälen zu beobachten, ist es ein simultan sampelndes
Gerät *)
• ist ein Versatz zu sehen, ist es ein multiplex samplendes Gerät
• am einfachsten ist ein Test mit einem Rechtecksignal durchführbar, weil ein Versatz dann einfach
beobachtet werden kann. Es könnte allerdings der seltene Sonderfall auftreten (insbesondere, wenn
das Testsignal aus einer EL2xxx/EL4xxx aus dem gleichen IO- Strang erzeugt wird), dass das
Rechtecksignal über mehrere Minuten synchron zum EtherCAT läuft und dann kein Versatz zu sehen
ist.
Absolut sicher ist ein Test mit einem Sinussignal, allerdings muss dann berücksichtigt werden, dass
Messabweichungen (bezogen auf die Amplitude) der Kanäle im Gerät untereinander auch als Zeit-
Versatz dargestellt werden!
Idealerweise konzentriert man sich dabei also auf den Nulldurchgang.
• 1-kanalige Geräte werden per Definition als simultan sampelnd angesetzt
Erläuterung am Beispiel „analoger Eingang": wenn ein kontinuierliches analoges Signal digitalisiert und
damit der weiteren programmatischen Bearbeitung zugeführt werden soll, wird es in durch einen
sogenannten ADC (AnalogDigitalConverter) digitalisiert, z.B. mit 16 Bit Auflösung:
Abb. 51: Schematische Darstellung Sampling mit ADC-Konverter
Dies stellt einen für sich funktionsfähigen analogen Eingangskanal dar. Er sampelt (misst) so oft wie
gewünscht, z.B. 1.000x in der Sekunde und schickt so 1000 Messwerte zeitäquidistant (= in gleichen
Zeitabständen) zur Weiterverarbeitung.
Oftmals werden in einem Gerät mehrere Kanäle kombiniert, in diesem Fall stellt sich die Frage nach der
Samplingart: simultan oder multiplex.
*) Für Experten: so ein Gerät könnte auch mit einem multiplexenden ADC ausgerüstet sein, der aber mit
Sample-und-Hold auf allen Kanälen arbeitet. Dann ist technisch multiplex eingebaut, von außen betrachtet
arbeitet das Gerät aber simultan, weil alle Kanäle elektrisch gleichzeitig eingelesen werden.
EP31xx
Version: 2.9
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