AB_D_FF_TMIN¶

AB_D_FF_TMIN

Einleitung¶

Der AB_D_FF_TMIN ist ein Adapter-basierter Funktionsbaustein (FB) nach IEC 61499, der die Funktionalität eines Data-Latch (D-Flipflop) mit einer minimalen Zeitbedingung zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsereignissen realisiert. Er dient dazu, einen digitalen Datenwert von einem Adapter-Socket (Eingang) auf einen Adapter-Plug (Ausgang) zu übertragen und dabei sicherzustellen, dass die Ausgangsereignisse (EO) nicht schneller als durch einen konfigurierten Zeitparameter Tmin erlaubt auftreten. Der Baustein abstrahiert die reine D-Flipflop-Logik durch die Nutzung eines internen Flipflop-Bausteins und kapselt Daten und Ereignisse in Adapter-Schnittstellen.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Name	Typ	Kommentar
`INIT`	EInit	Initialisierungsanforderung (setzt die minimale Zeit)

Ereignis-Ausgänge¶

Name	Typ	Kommentar
`INITO`	EInit	Initialisierungsbestätigung

Daten-Eingänge¶

Name	Typ	Kommentar
`Tmin`	TIME	Mindestzeit zwischen zwei Ausgangsereignissen EO

Daten-Ausgänge¶

Keine direkten Datenausgänge; die Datenausgabe erfolgt über den Adapter-Plug Q.

Adapter¶

Richtung	Name	Typ	Kommentar
Socket	`I`	adapter::types::unidirectional::AB	Eingangsadapter: liefert Ereignis `E1` und Datenwert `D1` (der zu latchende Wert)
Plug	`Q`	adapter::types::unidirectional::AB	Ausgangsadapter: gibt den gelatchten Datenwert `D1` sowie das Ereignis `E1` aus

Hinweis: Der Adapter unidirectional::AB definiert ein Ereignis E1 und einen Datenwert D1 (typischerweise ein boolescher oder beliebiger generischer Typ). Die genaue Typdefinition des Adapters liegt außerhalb dieses Bausteins.

Funktionsweise¶

Der Baustein arbeitet intern mit dem FB E_D_FF_ANY_TMIN (Typ iec61499::events::E_D_FF_ANY_TMIN), der die Kernlogik des D-Flipflops mit einer minimalen Haltezeit zwischen Ausgangsereignissen realisiert. Die Funktionsweise gliedert sich wie folgt:

Initialisierung:
Durch ein Ereignis an INIT wird der Parameter Tmin (Mindestzeit) an den inneren FB übergeben. Der Baustein quittiert dies mit INITO.
Datenerfassung und -weitergabe:
Am Socket I tritt ein Ereignis E1 auf, das den Datenwert D1 (das zu latchende Signal) transportiert.
Dieses Ereignis wird als CLK an den inneren Flipflop-Baustein weitergeleitet, der gleichzeitig den Datenwert D1 von I.D1 aufnimmt.
Der innere Flipflop speichert den Wert D1 und gibt ihn an seinem Ausgang Q aus.
Der gelatchte Wert wird über den Plug Q.D1 nach außen gegeben, und zeitgleich wird das Ausgangsereignis EO des inneren FBs ausgelöst.
Dieses EO wird an Q.E1 weitergeleitet, sodass der empfangende Adapter über die Aktualisierung informiert wird.
Zeitsteuerung:
Der innere FB E_D_FF_ANY_TMIN stellt sicher, dass nach einem Ausgangsereignis EO für die Dauer von Tmin kein weiteres Ausgangsereignis erzeugt werden kann – unabhängig davon, wie schnell Eingangsereignisse eintreffen. Überschreitet die Zeit zwischen zwei E1-Eingängen die Tmin-Schranke, wird der Wert sofort übernommen, andernfalls wird er blockiert, bis die Mindestzeit abgelaufen ist.

Technische Besonderheiten¶

Adapter-basierte Schnittstelle:
Statt einzelner Ereignis-/Datenports verwendet der Baustein Adapter, die Ereignis und Daten als gekapselte Einheit transportieren. Dies erhöht die Wiederverwendbarkeit und reduziert die Anzahl äußerer Verbindungen.
Minimale Ausgabezeit (Tmin):
Die Einstellung Tmin verhindert ein zu schnelles Auslösen von Ausgangsereignissen, was in zeitkritischen Steuerungen (z. B. zur Entprellung oder zur Einhaltung von Verarbeitungszyklen) nützlich ist.
Interne Nutzung eines spezialisierten FB:
Der Baustein delegiert die eigentliche Flipflop-Logik an den systeminternen FB E_D_FF_ANY_TMIN, der für die korrekte zeitliche Steuerung zuständig ist. Dies hält den äußeren FB schlank und fehlerfrei.
Typisierter Adapter:
Der Adaptertyp adapter::types::unidirectional::AB ist als unidirektional definiert: Daten und Ereignisse fließen nur in eine Richtung (vom Socket zum Plug). Dadurch ist der FB strikt aufwärtskompatibel.

Zustandsübersicht¶

Der Baustein besitzt keinen expliziten sichtbaren Zustandsautomaten; der Zustand ergibt sich aus dem inneren Flipflop und der Zeitsteuerung:

Zustand 0 (initial / nicht gelatcht): Nach INIT oder nach einem Reset (nicht explizit vorhanden) liegt undefinierter Zustand vor. Der Wert Q.D1 wird erst nach dem ersten gültigen E1 am Socket gesetzt.
Zustand 1 (gelatcht und aktiv): Der innere Flipflop hat einen Datenwert gespeichert. Nach einem Ausgangsereignis wird für die Dauer Tmin ein Sperrzustand eingehalten, in dem eingehende E1-Ereignisse ignoriert oder verzögert werden. Nach Ablauf der Mindestzeit ist der FB wieder bereit für die nächste Übernahme.

(Im XML ist kein SFC oder ECC definiert; die Zustandslogik liegt vollständig im internen Baustein.)

Anwendungsszenarien¶

Entprellung von Signalen:
Wenn ein Sensor oder eine Taste mehrere schnelle Impulse erzeugt (Prellen), kann der FB durch Setzen von Tmin auf z. B. 20 ms verhindern, dass mehrere Werte in kurzer Folge weitergereicht werden.
Zyklische Datenweitergabe mit Mindestabstand:
In einer verteilten Steuerung soll ein Messwert nur in bestimmten Mindestintervallen an eine übergeordnete Komponente gesendet werden. Der FB dient als Puffer, der die Aktualisierungsrate begrenzt.
Sichere Übergabe in zeitkritischen Systemen:
Bei der Übergabe eines Wertes von einem schnellen in einen langsameren Taktbereich kann der FB mit geeignetem Tmin Datenverlust oder Rauschen verhindern.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Baustein	Eigenschaften
AB_D_FF	Reines D-Flipflop ohne minimale Ausgabezeit – Ereignisse werden sofort weitergegeben.
E_D_FF_ANY	Standard-Ereignis-Daten-Flipflop ohne Zeitbeschränkung, aber mit diskreten Ports (keine Adapter).
AB_D_FF_TMIN	Kombiniert Adapter-Kapselung mit einer konfigurierbaren Mindestzeit zwischen Ausgangsereignissen.
R_TRIG / F_TRIG	Detektieren von steigenden/fallenden Flanken – keine Funktionalität zum Latchen eines Datenwerts.

Der AB_D_FF_TMIN hebt sich durch die Integration einer Zeitsteuerung in eine Adapter-basierte D-Flipflop-Logik ab und ist daher besonders für Anwendungen geeignet, die sowohl Datenlatching als auch zeitliche Entkopplung erfordern.

Fazit¶

Der AB_D_FF_TMIN ist ein kompakter, adapterbasierter Funktionsbaustein, der die Grundfunktion eines D-Flipflops um die Fähigkeit erweitert, eine minimale Wartezeit zwischen Ausgangsereignissen einzuhalten. Durch die gekapselte Adapter-Schnittstelle und die interne Nutzung eines spezialisierten Flipflop-Bausteins wird eine hohe Wiederverwendbarkeit und klare Trennung von Logik und Zeitsteuerung erreicht. Der Baustein eignet sich insbesondere für industrielle Steuerungsanwendungen, bei denen Signalverarbeitung mit zeitlichen Randbedingungen erforderlich ist.