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Uebung_206_AX: Interlock: ILOCK_T_FF_AX (Drei gegenseitig verriegelte Toggle-Flip-Flops via Adapter-Kette)

Uebung_206_AX_network

Bild der Übung nicht verfügbar

Einleitung

Diese Übung demonstriert die Umsetzung eines Interlocks (gegenseitige Verriegelung) mit drei Toggle-Flip-Flops (T-FF). Jedes Flip-Flop wird durch einen Taster (Single-Click) umgeschaltet. Die Besonderheit: Über eine bidirektionale Adapter-Kette wird sichergestellt, dass immer nur genau ein Ausgang aktiv sein kann – sobald ein Flip-Flop gesetzt wird, werden die anderen automatisch zurückgesetzt.

Dadurch eignet sich die Schaltung für sicherheitskritische Anwendungen, z. B. zur exklusiven Ansteuerung von Aktoren.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Bausteinname Typ Beschreibung
DigitalInput_CLK_I1 logiBUS::io::DI::logiBUS_IE Digitaler Eingang für Taster an Kanal I1
DigitalInput_CLK_I2 logiBUS::io::DI::logiBUS_IE Digitaler Eingang für Taster an Kanal I2
DigitalInput_CLK_I3 logiBUS::io::DI::logiBUS_IE Digitaler Eingang für Taster an Kanal I3
ILOCK_T_FF_1 logiBUS::signalprocessing::interlock::ILOCK_T_FF_AX Gegenseitig verriegeltes Toggle-Flip-Flop (zentraler Baustein)
ILOCK_T_FF_2 logiBUS::signalprocessing::interlock::ILOCK_T_FF_AX Gleicher Typ wie ILOCK_T_FF_1
ILOCK_T_FF_3 logiBUS::signalprocessing::interlock::ILOCK_T_FF_AX Gleicher Typ wie ILOCK_T_FF_1
DigitalOutput_Q1 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA Digitaler Ausgang an Kanal Q1
DigitalOutput_Q2 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA Digitaler Ausgang an Kanal Q2
DigitalOutput_Q3 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA Digitaler Ausgang an Kanal Q3

Sub-Baustein: ILOCK_T_FF_AX

  • Typ: logiBUS::signalprocessing::interlock::ILOCK_T_FF_AX (Bibliotheksbaustein)
  • Verwendete interne FBs: keine detaillierten Informationen öffentlich – der Baustein ist als vorgefertigter Logikbaustein aus der Bibliothek eingebunden.
  • Funktionsweise:
  • Der Baustein realisiert ein Toggle-Flip-Flop (T-FF): Bei jedem positiven Flanke am Takteingang CLK wechselt der Ausgang Q seinen Zustand (von FALSE auf TRUE oder umgekehrt).

  • Zusätzlich besitzt er eine Adapter-Schnittstelle (ILOCK_IN / ILOCK_OUT), über die eine Verriegelungskette aufgebaut wird. Sobald der eigene Ausgang Q auf TRUE gesetzt wird, sendet der Baustein ein Sperrsignal über ILOCK_OUT. Empfangt er ein Sperrsignal von einem vorherigen Baustein über ILOCK_IN, wird der eigene Ausgang sofort auf FALSE zurückgesetzt (falls aktiv). Dadurch kann immer nur ein Flip-Flop in der Kette aktiv sein.

  • Parameter:

  • Keine benutzerspezifischen Parameter (alle Standardwerte aus der Bibliothek).

  • Ereignisschnittstellen:

  • Eingang: CLK – Ereignis (positive Flanke) zum Umschalten des Ausgangs.

  • Ausgang: keine eigenen Ereignisausgänge (die Ausgangsdaten werden direkt über Adapter weitergegeben).

  • Datenschnittstellen:

  • Datenausgang: Q (BOOL) – der aktuelle Zustand des Flip-Flops.

  • Adapterschnittstellen:

  • Plug: ILOCK_IN – Adaptereingang für das Sperrsignal des Vorgängers.
  • Socket: ILOCK_OUT – Adapterausgang zum Sperren des Nachfolgers.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Eingangsereignisse
    Die drei Digital-Eingänge (DigitalInput_CLK_Ix) wandeln Taster-Signale (Single-Click-Ereignis) in Ereignisse am Ausgang IND um. Diese werden direkt mit dem CLK-Eingang des jeweiligen ILOCK_T_FF_Ax-Bausteins verbunden.

  2. Interlock-Kette
    Die drei Flip-Flops werden über ihre Adapter-Schnittstellen in einer Kette verbunden:

  3. ILOCK_T_FF_1.ILOCK_OUT → ILOCK_T_FF_2.ILOCK_IN
  4. ILOCK_T_FF_2.ILOCK_OUT → ILOCK_T_FF_3.ILOCK_IN
  5. (Der Ausgang von ILOCK_T_FF_3.ILOCK_OUT bleibt ungenutzt; die Kette ist an dieser Stelle offen.)

Durch diese Verkettung wird sichergestellt, dass bei Setzen eines Flip-Flops (z. B. Nr. 1) der Nachfolger (Nr. 2) ein Sperrsignal erhält, das wiederum an Nr. 3 weitergegeben wird. Sobald in der Kette ein aktives Sperrsignal anliegt, schaltet der betroffene Baustein seinen Ausgang Q sofort aus.

  1. Ausgangsansteuerung
    Die Ausgänge Q der drei Flip-Flops sind mit den Digitalausgängen (DigitalOutput_Q1 … DigitalOutput_Q3) verbunden. Diese geben den Zustand an die Hardware‑Kanäle Q1, Q2 und Q3 weiter.

Lernziele: - Verständnis des Interlock-Prinzips (gegenseitige Verriegelung) in der Automatisierungstechnik. - Kennenlernen des Bibliotheksbausteins ILOCK_T_FF_AX und seiner Adapter-Schnittstelle. - Anwendung von Ereignis- und Adapter-Verbindungen in 4diac.

Schwierigkeitsgrad: Mittel – Vorkenntnisse in IEC 61499, Grundlagen der Ereignissteuerung und Adapter-Handhabung werden empfohlen.

Hinweise zur Ausführung: - Die Übung ist für den Einsatz mit einem logiBUS‑System (z. B. Raspberry Pi mit I/O‑Erweiterung) ausgelegt. - Vor dem Start müssen die Hardware‑Kanäle (Input_I1 … Input_I3, Output_Q1 … Output_Q3) korrekt an die realen Taster und Aktoren angeschlossen sein. - Der Baustein logiBUS_DI_Events::BUTTON_SINGLE_CLICK wird als Ereignisquelle genutzt – ein einfacher Tastendruck erzeugt ein einzelnes Takt-Ereignis (Entprellung ist im Treiber integriert).

Zusammenfassung

Die Übung „Uebung_206_AX“ zeigt einen eleganten Weg, drei Toggle-Flip-Flops gegenseitig zu verriegeln, sodass stets nur ein Ausgang aktiv ist. Die Verwendung einer Adapter-Kette vereinfacht die Verkabelung und macht die Logik modular erweiterbar auf mehrere Stufen. Der Bibliotheksbaustein ILOCK_T_FF_AX kapselt die komplexe Verriegelungslogik und erlaubt eine klare, übersichtliche Netzwerktopologie.