ILOCK_SWITCH_PROTECT¶

ILOCK_SWITCH_PROTECT

Einleitung¶

Der Funktionsblock ILOCK_SWITCH_PROTECT realisiert eine priorisierte Verriegelung (Interlock) zwischen zwei Schaltrichtungen – z. B. Auf/Ab, Vor/Rück oder Rechts/Links. Er besitzt eine konfigurierbare Schutzverzögerung (Dead‑Time), die ein sofortiges erneutes Umschalten nach einer Richtungsänderung verhindert. Der Baustein wertet die beiden binären Eingänge aus und gibt nur dann ein Schaltsignal aus, wenn der zuletzt aktive Eingang nach Ablauf der Schutzzeit noch immer ansteht. Dies verhindert kurzzeitige Pendelzustände und schützt angeschlossene Aktoren.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis‑Eingänge¶

Name	Mit Parametern	Beschreibung
EI_UP	`DI_UP`, `DT_PROTECT`	Ereignis zum Anfordern der Richtung „Auf“
EI_DOWN	`DI_DOWN`, `DT_PROTECT`	Ereignis zum Anfordern der Richtung „Ab“

Ereignis‑Ausgänge¶

Name	Mit Parametern	Beschreibung
EO_UP	`DO_UP`	Bestätigung, dass die Richtung „Auf“ aktiviert wurde
EO_DOWN	`DO_DOWN`	Bestätigung, dass die Richtung „Ab“ aktiviert wurde

Daten‑Eingänge¶

Name	Datentyp	Initialwert	Beschreibung
DI_UP	BOOL	–	TRUE = vorwärts, auf, rechts, im Uhrzeigersinn
DI_DOWN	BOOL	–	TRUE = rückwärts, ab, links, gegen Uhrzeigersinn
DT_PROTECT	TIME	T#50ms	Schutzverzögerung (Totzeit) vor einem Richtungswechsel

Daten‑Ausgänge¶

Name	Datentyp	Beschreibung
DO_UP	BOOL	TRUE = Ausgang für Richtung „Auf“ aktiv
DO_DOWN	BOOL	TRUE = Ausgang für Richtung „Ab“ aktiv

Adapter¶

Name	Typ	Beschreibung
timeOut	`iec61499::events::ATimeOut`	Adapter zur Realisierung der Schutzverzögerung

Funktionsweise¶

Der Baustein arbeitet als endlicher Automat mit fünf Zuständen:

STOP – Ruhezustand. Beide Ausgänge sind FALSE.
Bei einem Ereignis mit gültigem Eingang (EI_UP[DI_UP] oder EI_DOWN[DI_DOWN]) wird direkt in den entsprechenden Zustand geschaltet.
UP – Richtung „Auf“ ist aktiv. DO_UP = TRUE, DO_DOWN = FALSE.
Ein erneutes EI_UP mit inaktiver Anforderung (NOT DI_UP) oder ein EI_DOWN mit aktiver Anforderung (DI_DOWN) führt in den Schutz‑Zustand.
DOWN – Richtung „Ab“ ist aktiv. DO_UP = FALSE, DO_DOWN = TRUE.
Analog: EI_DOWN[NOT DI_DOWN] oder EI_UP[DI_UP] leitet den Schutz ein.
PROTECT – Schutz‑Zustand. Beide Ausgänge werden sofort zurückgesetzt (FALSE) und der Timer des Adapters timeOut wird gestartet.
Erst nach Ablauf der konfigurierten Zeit (DT_PROTECT) wird in den Evaluierungs‑Zustand gewechselt.
EVAL – Evaluierung nach der Schutzzeit.
Anhand der aktuellen Eingänge wird entschieden:
- DI_UP AND NOT DI_DOWN → UP
- DI_DOWN AND NOT DI_UP → DOWN
- NOT DI_UP AND NOT DI_DOWN → STOP
- DI_UP AND DI_DOWN (beide gleichzeitig aktiv) → erneut PROTECT (Ungültigkeits‑Fall)

Die Auslösung der Ereignisausgänge erfolgt zusammen mit dem jeweils ausgeführten Algorithmus. In den Zuständen UP, DOWN und PROTECT werden beide Ereignisausgänge (EO_UP und EO_DOWN) nacheinander gesendet – dies ist ein spezifisches Verhalten dieses Bausteins.

Technische Besonderheiten¶

Adapterbasierte Timer‑Implementierung: Die Schutzverzögerung wird über den standardisierten IEC 61499‑Adapter ATimeOut realisiert. Dadurch ist die Zeitsteuerung plattformunabhängig und kann in verschiedenen Laufzeitumgebungen genutzt werden.
Voreinstellung der Totzeit: Die Zeit DT_PROTECT wird in den Algorithmen der Zustände UP, DOWN und STOP gesetzt, bevor der Timer ggf. gestartet wird. So ist sichergestellt, dass auch bei wiederholtem Wechsel in den Schutz‑Zustand stets die aktuelle Zeitkonfiguration gilt.
Sperre bei gleichzeitigen Anforderungen: Wenn beide Eingänge (DI_UP und DI_DOWN) gleichzeitig TRUE sind, verharrt der Baustein im Schutz‑Zustand, bis die Anforderung aufgelöst ist.

Zustandsübersicht¶

Zustand	Beschreibung	DO_UP	DO_DOWN	Ausgelöste Ereignisausgänge
STOP	Warten auf gültige Anforderung; Ausgänge inaktiv	FALSE	FALSE	–
UP	Richtung Auf aktiv; Umschalten blockiert ohne Zwischenschritt	TRUE	FALSE	EO_UP, EO_DOWN
DOWN	Richtung Ab aktiv; Umschalten blockiert ohne Zwischenschritt	FALSE	TRUE	EO_DOWN, EO_UP
PROTECT	Schutzverzögerung läuft; alle Ausgänge deaktiviert	FALSE	FALSE	EO_UP, EO_DOWN, timeOut.START
EVAL	Nach Ablauf der Schutzzeit werden die Eingänge ausgewertet	–	–	– (Zustandswechsel)

Anwendungsszenarien¶

Antriebssteuerung: Verhindert schnelle Richtungswechsel bei Motoren, die eine mechanische oder elektrische Totzeit benötigen (z. B. Ventilatoren, Förderbänder, Schiebetore).
Ventil‑ oder Klappenansteuerung: Stellt sicher, dass vor einem Richtungswechsel (Öffnen/Schließen) eine definierte Pause eingehalten wird, um Druckschläge oder Kavitation zu vermeiden.
Sicherheitsgerichtete Verriegelung: Der Baustein kann verwendet werden, um konkurrierende Steuersignale zu entprellen und nur den zuletzt anstehenden Befehl nach einer festgelegten Haltezeit zu übernehmen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Baustein	Besonderheit
SR‑Latch	Einfaches Set‑Reset‑Flipflop ohne Verzögerung
Interlock‑Baustein (einfach)	Schaltet sofort um, keine Totzeit
ILOCK_SWITCH_PROTECT	Konfigurierbare Schutzverzögerung, Auswertung nach der Verzögerung, Behandlung gleichzeitiger Anforderungen

Gegenüber einfachen Verriegelungen bietet ILOCK_SWITCH_PROTECT eine kontrollierte Umschaltung, die insbesondere bei induktiven Lasten oder mechanisch trägen Systemen Vorteile bringt.

Fazit¶

Der Funktionsblock ILOCK_SWITCH_PROTECT ist ein robuster IEC 61499‑Baustein für Anwendungen, die eine zeitverzögerte, priorisierte Umschaltung zwischen zwei Zuständen erfordern. Durch die einstellbare Totzeit, die Adapter‑basierte Timer‑Implementierung und die klare Zustandslogik eignet er sich besonders für industrielle Steuerungen, bei denen Zuverlässigkeit und Schutzmechanismen im Vordergrund stehen. Die gleichzeitige Aktivierung beider Ereignisausgänge in den Aktionszuständen sollte bei der Integration beachtet werden.