ILOCK_T_FF_SR

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Einleitung

Der Funktionsblock ILOCK_T_FF_SR ist ein zusammengesetzter Baustein (Composite FB), der ein verriegelbares Toggle-Flipflop mit Set- und Reset-Funktionalität realisiert. Er besitzt eine Adapter-Schnittstelle (AE2), die eine bidirektionale Kommunikation mit anderen Instanzen ermöglicht und zur Interlock-Verkettung dient. Das Flipflop schaltet seinen Ausgang Q bei jedem steigenden Flanke des Clock-Eingangs CLK um, sofern kein Reset- oder Set-Ereignis anliegt. Die Verriegelung erfolgt über die Adapter, die von externen Bausteinen gesetzt werden können.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Name	Typ	Beschreibung
S	Event	Setzt den Ausgang Q auf TRUE
R	Event	Setzt den Ausgang Q auf FALSE
CLK	Event	Clock-Ereignis – löst einen Toggle des Ausgangs Q aus

Ereignis-Ausgänge

Name	Typ	Beschreibung
EO	Event	Wird nach jeder Änderung des internen Zustands (Set, Reset oder Toggle) ausgelöst

Daten-Eingänge

Keine.

Daten-Ausgänge

Name	Typ	Beschreibung
Q	BOOL	Aktueller Zustand des Flipflops (TRUE = gesetzt, FALSE = zurückgesetzt)

Adapter

Name	Typ	Richtung	Beschreibung
ILOCK_IN	AE2 (bidirektional)	Socket (Eingang)	Ermöglicht den Empfang von Verriegelungssignalen von vorgeschalteten Bausteinen
ILOCK_OUT	AE2 (bidirektional)	Plug (Ausgang)	Sendet Verriegelungssignale an nachgeschaltete Bausteine

Die Adapter ILOCK_IN und ILOCK_OUT sind Typ AE2 (allgemeiner, bidirektionaler Adapter). Sie werden verwendet, um mehrere Instanzen des Bausteins zu einer Kaskade zu verbinden, sodass ein gesetzter Zustand eines Bausteins andere Bausteine zurücksetzen kann (Interlock).

Funktionsweise

Der Baustein basiert auf einem internen Netzwerk, das aus drei primitiven Funktionsblöcken besteht: einem E_SR (Set/Reset-Flipflop), einem E_SWITCH (ereignisgesteuerter Umschalter) und einem E_MERGE_2 (Ereignis-Zusammenführer).

• Setzen (S): Ein Ereignis an S wird über E_MERGE_2 direkt an den Set-Eingang des E_SR geleitet. Der Ausgang Q wird auf TRUE gesetzt. Gleichzeitig werden die Ereignisse über die Adapter an die verbundenen Bausteine weitergegeben.
• Rücksetzen (R): Ein Ereignis an R geht direkt an den Reset-Eingang des E_SR. Der Ausgang Q wird auf FALSE gesetzt. Auch von den Adaptern eingehende Reset-Signale (über ILOCK_IN.EO1 und ILOCK_OUT.EI1) führen zum Rücksetzen.
• Toggle (CLK): Ein Ereignis an CLK wird dem E_SWITCH zugeführt. Dessen Steuereingang G ist mit dem aktuellen Ausgang Q verbunden.
• Ist Q = FALSE, wird das Clock-Ereignis über den Ausgang EO0 an E_MERGE_2.EI2 weitergeleitet und von dort zum Set-Eingang des E_SR. Somit wird Q auf TRUE gesetzt.

• Ist Q = TRUE, wird das Clock-Ereignis über den Ausgang EO1 direkt an den Reset-Eingang des E_SR gelegt. Q wird auf FALSE gesetzt. Dadurch entsteht das Toggle-Verhalten: Jeder Clock-Impuls kehrt den aktuellen Zustand von Q um.

• Verriegelung (Interlock): Die Adapter ILOCK_IN und ILOCK_OUT sind so verschaltet, dass ein eingehendes Ereignis von ILOCK_IN (z.B. von einem vorherigen Baustein) den Reset-Eingang auslöst und gleichzeitig über ILOCK_OUT an den nächsten Baustein weitergereicht wird. So kann eine Kette von Flipflops aufgebaut werden, bei der immer nur einer aktiv sein darf.

Nach jeder Zustandsänderung wird der Ereignisausgang EO ausgelöst.

Technische Besonderheiten

• Composite FB: Der Baustein ist als Netzwerk aus IEC 61499-Elementarmodulen realisiert. Dadurch ist das Verhalten transparent und nachvollziehbar.
• Bidirektionale Adapter: Die Verwendung des Adaptertyps AE2 ermöglicht eine flexible Kopplung, sowohl als Socket (Eingang) als auch als Plug (Ausgang).
• Konfliktbehandlung: Wenn gleichzeitig ein Set- und ein Reset-Ereignis eintreffen (z.B. S und R), hat das Reset-Vorrang, da der Reset-Eingang des E_SR mehrere Quellen hat und priorisiert behandelt wird. Die genaue Priorität ergibt sich aus der E_SR-Implementierung (Standard: Reset hat Vorrang vor Set).
• Keine Daten-Eingänge: Der Baustein arbeitet rein ereignisgesteuert; der Zustand wird nur durch Ereignisse verändert.

Zustandsübersicht

Das interne Flipflop E_SR kennt die zwei Zustände:

• Zustand FALSE (Q = FALSE): Der Ausgang ist zurückgesetzt. Ein Clock-Ereignis führt zum Setzen.
• Zustand TRUE (Q = TRUE): Der Ausgang ist gesetzt. Ein Clock-Ereignis führt zum Rücksetzen.

Ein Set-Ereignis (S) führt unabhängig vom aktuellen Zustand immer in den Zustand TRUE.
Ein Reset-Ereignis (R) führt unabhängig vom aktuellen Zustand immer in den Zustand FALSE.

Aktueller Zustand	Ereignis	Neuer Zustand	Ausgangsaktionen
FALSE	S	TRUE	EO wird ausgelöst
FALSE	R	FALSE	EO wird ausgelöst
FALSE	CLK	TRUE	EO wird ausgelöst
TRUE	S	TRUE	EO wird ausgelöst
TRUE	R	FALSE	EO wird ausgelöst
TRUE	CLK	FALSE	EO wird ausgelöst

Die Adapter-Ereignisse wirken wie ein externer Reset und setzen den Zustand auf FALSE.

Anwendungsszenarien

• Interlock-Steuerung in Sicherheitskreisen: Mehrere Maschinen oder Antriebe sollen sich gegenseitig verriegeln. Nur eine darf zu einem Zeitpunkt aktiv sein. Durch Verkettung mehrerer ILOCK_T_FF_SR kann sichergestellt werden, dass stets nur ein Flipflop gesetzt ist.
• Zustandsmaschinen mit wechselnden Modi: Der Baustein eignet sich als Toggle-Flipflop, das durch externe Set/Reset-Signale übersteuert werden kann, z.B. für manuelle Eingriffe.
• Kaskadierte Schaltungen mit Rückmeldung: Die Adapter-Schnittstelle ermöglicht das einfache Einbinden in bestehende AE2-basierte Kommunikationsstrukturen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• Standard T-FF (IEC 61499 E_T_FF): Bietet nur Toggle-Funktion ohne separate Set/Reset-Eingänge. Der ILOCK_T_FF_SR erweitert dies um die Set- und Reset-Steuerung.
• Standard SR-FF (z.B. E_SR): Hat nur Set und Reset, kein Toggle. Der vorliegende Baustein kombiniert Toggle mit SR.
• Baustein mit Verriegelung (Interlock): Viele herstellerspezifische Blöcke realisieren Interlock über Busse; dieser Baustein nutzt standardisierte Adapter (AE2) und ist dadurch portabler.

Fazit

Der ILOCK_T_FF_SR ist ein vielseitiger Funktionsblock, der ein Toggle-Flipflop mit Set/Reset und einer Interlock-Schnittstelle vereint. Die klare Trennung zwischen Logik und Adapter-Anbindung erlaubt den Aufbau sicherer, kaskadierbarer Schaltungen. Durch die Verwendung von IEC 61499-Standardbausteinen bleibt das Verhalten nachvollziehbar und erweiterbar.