ALI_D_FF_HYS

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Einleitung

Der Funktionsblock ALI_D_FF_HYS realisiert ein Datenlatch (D-Flipflop) mit einer Hysteresefunktion. Er dient der stabilen und entprellten Übertragung eines binären Signals: Ein eingehendes Datensignal wird bei einer steigenden Taktflanke übernommen und ausgegeben, wobei eine konfigurierbare Hysterese verhindert, dass kleine Signaländerungen (Rauschen) zu unerwünschten Ausgangsänderungen führen. Der Baustein ist speziell für die Verwendung der unidirektionalen ALI-Adapterstruktur in IEC 61499-Umgebungen ausgelegt.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INIT	EInit	Setzt den Hysteresewert für die Schaltschwelle.

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INITO	EInit	Bestätigung der erfolgreichen Initialisierung.

Daten-Eingänge

Variable	Typ	Kommentar
HYSTERESIS	LINT	Hysterese-Bandbreite (z. B. als Ganzzahl)

Daten-Ausgänge

Keine direkten Datenausgänge – die Ausgabe erfolgt über den Adapter Q.

Adapter

Richtung	Name	Typ	Kommentar
Socket	I	adapter::types::unidirectional::ALI	Eingangswert (Daten + Takt)
Plug	Q	adapter::types::unidirectional::ALI	Ausgangswert (gelatchter Wert)

Der Adapter I liefert zwei Signale: - I.E1 – Taktsignal (Ereignis)
- I.D1 – Dateneingang (z. B. BOOL oder numerisch)

Der Adapter Q stellt den gelatchten Wert als Q.D1 zur Verfügung.

Funktionsweise

Der Baustein arbeitet intern mit einem weiteren FB E_D_FF_ANY_HYS (aus der Bibliothek logiBUS::signalprocessing::hysteresis), welcher die Kernlogik umsetzt. Die Funktionsweise im Überblick:

1. Initialisierung
   Beim Eintreffen des Ereignisses INIT wird der Wert von HYSTERESIS an den inneren Baustein übergeben und das Ereignis unverzögert als INITO bestätigt.

2. Datenverarbeitung
   Die Ereignis- und Datenverbindungen sind direkt zwischen den Adaptern und dem inneren Baustein geschaltet:

3. I.E1 → CLK (Taktsignal)
4. I.D1 → D (Eingangsdaten)

5. Q → Q.D1 (gelatchtes Ausgangssignal)

6. Hystereseverhalten
   Bei jedem Takt (CLK) wird der aktuelle Datenwert D ausgewertet. Liegt D innerhalb des Hysteresebandes um den aktuellen Ausgangswert Q, so ändert sich der Ausgang nicht. Überschreitet D die obere bzw. untere Schwelle, wird der neue Wert übernommen. Dies unterdrückt Störungen und sorgt für einen sauberen, entprellten Signalverlauf.

Technische Besonderheiten

• Reine Adapterkommunikation: Der FB verwendet ausschließlich unidirektionale Adapter (ALI) für die Ereignis- und Datenübergabe. Dadurch ist er in modularen, adapterbasierten Architekturen einfach einsetzbar.
• Indirekte Hystereseimplementierung: Die Hysterese wird nicht direkt im FB-Body, sondern durch den internen Baustein E_D_FF_ANY_HYS realisiert. Dies ermöglicht eine flexible Wiederverwendung der Logik.
• Sofortige INIT-Bestätigung: Das INIT-Ereignis wird durch eine direkte Verbindung (INIT → INITO) unmittelbar quittiert, ohne auf die Hystereselogik zu warten.
• Typ des Hystereseparameters: HYSTERESIS ist als LINT definiert, erlaubt also große ganzzahlige Werte.

Zustandsübersicht

Der Baustein besitzt selbst keine sichtbaren Zustände, da alle Zustandslogik im internen FB gekapselt ist. Verhalten des D-Flipflops mit Hysterese:

• Ruhezustand: Ausgangswerte bleiben stabil, solange kein Takt anliegt.
• Taktflanke (steigend):
• Wenn D > Q + HYSTERESIS → Q = D (Setzen)
• Wenn D < Q - HYSTERESIS → Q = D (Rücksetzen)
• Sonst → Q unverändert (Hysterese-Bereich)

Anwendungsszenarien

Typische Einsatzfelder dieses Bausteins sind:

• Entprellung von Schaltersignalen in der Automatisierungstechnik (z. B. Endschalter, Näherungssensoren).
• Signalaufbereitung in rauer Umgebung (Agrartechnik, Maschinenbau) – die Hysterese verhindert Oszillationen durch Vibrationen oder Rauschen.
• Grundbaustein für komplexere Logik mit Adapter-basierter Datenweitergabe, z. B. als Eingangsstufe eines Zustandsautomaten.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Baustein	Merkmal
ALI_D_FF (ohne Hyst.)	Einfaches D-FF ohne Rauschunterdrückung
ALI_D_FF_HYS (dieser)	D-FF mit parametrierbarer Hysterese zur Störungsfilterung
Schmitt-Trigger-FB	Ähnliche Funktion, jedoch oft mit festen Schwellen
E_D_FF_ANY_HYS	Interne Logik, allgemeiner Typ (kein Adapter-Format)

Der Vorteil von ALI_D_FF_HYS liegt in der direkten Adapteranbindung, die eine nahtlose Integration in bestehende IEC 61499-Adapter-Netzwerke ermöglicht.

Fazit

Der Funktionsblock ALI_D_FF_HYS bietet eine bewährte Kombination aus D-Flipflop und einstellbarer Hysterese, verpackt in einem standardkonformen IEC 61499-Adapter-Interface. Er eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen Signale unter realen Bedingungen (Rauschen, Prellen) zuverlässig verarbeitet werden müssen. Durch die klare Trennung von Initialisierung und Datenverarbeitung sowie die Nutzung eines bewährten Unterbausteins ist er robust, wartbar und flexibel einsetzbar.