Uebung_004b3c_sub: Sub-Applikation für ein verriegelbares Toggle-Flip-Flop mit AE2-Adapter-Schnittstelle

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Einleitung

Diese Übung implementiert eine Sub-Applikation für ein verriegelbares Toggle-Flip-Flop mit AE2-Adapter-Schnittstelle.
Das Flip-Flop kann über ein Ereignis IND getoggelt werden, wobei der aktuelle Zustand am Ausgang Q ausgegeben wird.
Über die bidirektionalen AE2-Adapter (Plug und Socket) kann das Verhalten von externen Komponenten beeinflusst oder ausgelesen werden.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Die Sub-Applikation besteht aus vier internen Funktionsbausteinen:

• E_SR_I1 (Typ: iec61499::events::E_SR)
• E_SWITCH_I1 (Typ: iec61499::events::E_SWITCH)
• AE2_EVENT_TO_E (Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_EVENT_TO_E)
• AE2_E_TO_EVENT (Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_E_TO_EVENT)

Keine weiteren Sub-Applikationen oder Sub-Bausteine sind enthalten.

Details zu den Funktionsbausteinen

E_SR_I1 (Set-Reset Flip-Flop)

• Typ: iec61499::events::E_SR
• Parameter: Keine gesetzt
• Ereigniseingänge: S (Set), R (Reset)
• Ereignisausgänge: EO (Ereignis nach Zustandsänderung)
• Datenausgang: Q (aktueller Zustand, BOOL)
• Funktionsweise:
  Das E_SR speichert einen booleschen Zustand. Ein Ereignis am S-Eingang setzt Q = TRUE, ein Ereignis am R-Eingang setzt Q = FALSE. Nach jeder Änderung wird am Ausgang EO ein Ereignis ausgegeben.

E_SWITCH_I1 (Ereignis-Weiche)

• Typ: iec61499::events::E_SWITCH
• Parameter: Keine gesetzt
• Ereigniseingänge: EI (Eingangsereignis)
• Daten-Eingang: G (Steuersignal, BOOL)
• Ereignisausgänge: EO0 (wird ausgelöst wenn G = FALSE), EO1 (wird ausgelöst wenn G = TRUE)
• Funktionsweise:
  Ein Ereignis am Eingang EI wird je nach Wert des G-Eingangs entweder an EO0 (bei G = FALSE) oder an EO1 (bei G = TRUE) weitergeleitet.

AE2_EVENT_TO_E (Adapter: AE2-Ereignis → 4diac-Ereignis)

• Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_EVENT_TO_E
• Parameter: Keine gesetzt
• Ereigniseingänge: REQ (Anforderung zur Konvertierung)
• Adapter-Eingang: AE2_IN (vom Typ AE2 – bidirektional)
• Adapter-Ausgang: AE2_OUT
• Datenausgang: Kein eigener Datenausgang (das konvertierte Ereignis wird intern weitergegeben)
• Funktionsweise:
  Wandelt ein eingehendes AE2-Adapter-Ereignis (vom Socket) in ein internes 4diac-Ereignis um. Dazu muss der REQ-Eingang aktiviert werden; nach erfolgreicher Konvertierung wird ein CNF-Ereignis ausgegeben.

AE2_E_TO_EVENT (Adapter: 4diac-Ereignis → AE2-Ereignis)

• Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_E_TO_EVENT
• Parameter: Keine gesetzt
• Ereigniseingänge: REQ (Anforderung zur Konvertierung)
• Adapter-Eingang: AE2_IN (bidirektional zum Socket/Plug)
• Adapter-Ausgang: AE2_OUT
• Datenausgang: Kein eigener Datenausgang
• Funktionsweise:
  Wandelt ein internes 4diac-Ereignis (ausgelöst durch REQ) in ein AE2-Adapter-Ereignis um, das über den Adapterausgang AE2_OUT an den Plug gesendet wird. Nach Abschluss wird ein CNF-Ereignis ausgegeben.

Programmablauf und Verbindungen

Die Sub-Applikation realisiert eine verriegelbare Toggle-Funktion mit folgenden Abläufen:

1. Eingangsereignis IND erreicht den Baustein E_SWITCH_I1 am Ereigniseingang EI.
2. Der Steuereingang G des Switches wird durch den aktuellen Zustand Q des E_SR gespeist.
3. Ist Q = FALSE (Zustand aus), wird das Ereignis über EO0 an den S-Eingang des E_SR geleitet → Q wird gesetzt (Toggle aus → ein).
4. Ist Q = TRUE (Zustand ein), wird das Ereignis über EO1 an den R-Eingang des E_SR geleitet → Q wird zurückgesetzt (Toggle ein → aus).
5. Nach jeder Zustandsänderung gibt das E_SR ein Ereignis an EO (Ausgang der Sub-App) und aktualisiert Q.
6. Verriegelung über den AE2-Adapter:
   Parallel zu den direkten Verbindungen werden die Adapter-Konverter angesteuert:
7. Jedes Ereignis von E_SWITCH.EO0 löst gleichzeitig AE2_EVENT_TO_E und AE2_E_TO_EVENT aus (über die dargestellten Ereignisverbindungen).
8. Die beiden Konverter sind kreuzweise miteinander verbunden, sodass ein Ereignis von einem zum anderen weitergeleitet wird (siehe EventConnections im Netzwerk).
9. Dies ermöglicht es, dass ein externer Adapter (z.B. ein weiteres System) das Toggle-Verhalten beeinflussen oder überwachen kann.
10. Der konkrete Effekt hängt davon ab, welche Geräte oder Logiken über den Plug (Ausgang) bzw. Socket (Eingang) angeschlossen sind.

Lernziele:
- Verständnis diskreter Zustandsautomaten (Set-Reset Flip-Flop) und deren Ereignissteuerung.
- Einsatz von Adapter-Konvertern für die Kommunikation zwischen 4diac und externen Systemen (AE2).
- Verriegelung eines Toggle-Vorgangs durch Kombination von E_SWITCH und Rückkopplung.

Voraussetzungen:
- Grundlegende Kenntnisse der 4diac-IDE, Ereignis-/Datenflüsse und des AE2-Protokolls.

Start der Übung:
- Die Sub-Applikation kann in ein 4diac-Projekt integriert und mit einer passenden Applikation (mit IND-Ereignisquelle und Q-Auswertung) getestet werden.

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_004b3c_sub demonstriert den Aufbau eines verriegelbaren Toggle-Flip-Flops unter Verwendung von Standard-Funktionsbausteinen (E_SR, E_SWITCH) und bidirektionaler AE2-Adapter-Konverter.
Die Schaltung toggelt bei jedem ankommenden Ereignis IND den Ausgang Q und erlaubt gleichzeitig eine externe Beeinflussung über die AE2-Schnittstelle.
Sie eignet sich als Grundbaustein für komplexere Steuerungen, die ein wechselndes Signal mit Rückmeldung an ein übergeordnetes System benötigen.