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Uebung_004b4c_sub: Sub-Applikation für ein verriegelbares Toggle-Flip-Flop mit AE2-Adapter (identisch zu 004b3c_sub)

Uebung_004b4c_sub_network

Einleitung

Diese Übung implementiert eine Sub-Applikation für ein verriegelbares Toggle-Flip-Flop, das über einen AE2-Adapter mit anderen Komponenten kommunizieren kann. Die Schaltung entspricht der aus Übung 004b3c_sub und dient als Grundlage für das Verständnis von Ereignis-gesteuerten Zustandsänderungen mit Rückkopplung und Adapter-basierter Ein-/Ausgabe.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Die Sub-Applikation enthält vier interne Funktionsbausteine, die über Ereignis-, Daten- und Adapterverbindungen miteinander verknüpft sind.

Sub-Bausteine: E_SR_I1 (Typ: iec61499::events::E_SR)

  • Typ: Ereignis-gesteuertes SR-Flip-Flop (Set/Reset)
  • Verwendete interne FBs: keine (primitive FB)
  • Parameter: keine (Standardkonfiguration)
  • Ereigniseingänge:
  • S: Set-Ereignis (setzt Ausgang Q auf TRUE)
  • R: Reset-Ereignis (setzt Ausgang Q auf FALSE)
  • Ereignisausgänge:
  • EO: Ausgangsereignis (wird nach Verarbeitung eines Set/Reset ausgelöst)
  • Datenausgang: Q (BOOL) – aktueller Zustand des Flip-Flops
  • Funktionsweise: Der Baustein speichert einen booleschen Zustand. Bei einem Ereignis am Eingang S wird Q auf TRUE gesetzt, bei R auf FALSE. Nach jeder Änderung wird EO ausgelöst.

Sub-Bausteine: E_SWITCH_I1 (Typ: iec61499::events::E_SWITCH)

  • Typ: Ereignisgesteuerter Umschalter (Switch)
  • Verwendete interne FBs: keine (primitiver FB)
  • Parameter: keine (Standard)
  • Ereigniseingang:
  • EI: Eingangsereignis (wird auf einen der Ausgänge weitergeleitet)
  • Daten eingang:
  • G (BOOL): Steuersignal – bei TRUE wird EI auf EO0 geleitet, bei FALSE auf EO1
  • Ereignisausgänge:
  • EO0: Ausgang bei G = TRUE
  • EO1: Ausgang bei G = FALSE
  • Funktionsweise: Ein eingehendes Ereignis wird abhängig vom Wert des G-Eingangs an einen der beiden Ausgänge weitergegeben. Dient hier zur Unterscheidung zwischen Setzen und Zurücksetzen des Flip-Flops.

Sub-Bausteine: AE2_EVENT_TO_E (Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_EVENT_TO_E)

  • Typ: Adapter-Konverter – wandelt ein AE2-Adapter-Ereignis in ein IEC 61499 Ereignis um
  • Verwendete interne FBs: keine (Konverter-Baustein)
  • Parameter: keine
  • Adapter-Eingang: AE2_IN (Socket-Seite)
  • Ereignisausgang: CNF (wird ausgelöst, wenn am Adapter ein Ereignis ankommt)
  • Funktionsweise: Empfängt ein Ereignis über den AE2-Adapter (z.B. von einem externen Baustein) und gibt es als normales IEC 61499 Ereignis am Ausgang CNF weiter.

Sub-Bausteine: AE2_E_TO_EVENT (Typ: adapter::conversion::bidirectional::AE2_E_TO_EVENT)

  • Typ: Adapter-Konverter – wandelt ein IEC 61499 Ereignis in ein AE2-Adapter-Ereignis um
  • Verwendete interne FBs: keine (Konverter-Baustein)
  • Parameter: keine
  • Ereigniseingang: REQ (normales Ereignis)
  • Adapter-Ausgang: AE2_OUT (Plug-Seite)
  • Funktionsweise: Ein eingehendes IEC 61499 Ereignis wird in ein Adapter-Ereignis umgewandelt und über den AE2_OUT Plug nach außen gesendet.

Programmablauf und Verbindungen

Die Sub-Applikation arbeitet nach folgendem Ablauf:

  1. Ein externes Ereignis trifft am Ereigniseingang IND der Sub-Applikation ein.
  2. Dieses Ereignis wird dem E_SWITCH_I1 am Eingang EI zugeführt.
  3. Der Zustand des internen Flip-Flops (Q von E_SR_I1) wird als Steuersignal G an E_SWITCH_I1 zurückgeführt.
  4. Ist Q = TRUE (Flip-Flop gesetzt), wird das Ereignis an den Ausgang EO0 weitergeleitet.
  5. Ist Q = FALSE (Flip-Flop zurückgesetzt), wird das Ereignis an EO1 weitergeleitet.
  6. Der Ausgang EO0 (bei gesetztem Zustand) führt zum Reset-Eingang R des Flip-Flops (über den Pfad: EO0 → AE2_E_TO_EVENT.REQ → (Rückkopplung) → AE2_EVENT_TO_E.CNF → E_SR_I1.R). Hinweis: Die Ereigniskette ist tatsächlich wie folgt verschaltet:
  7. E_SWITCH_I1.EO0 geht zu E_SR_I1.S (Setzen).
  8. E_SWITCH_I1.EO1 geht zu E_SR_I1.R (Rücksetzen).
  9. Zusätzlich sind beide Ausgänge mit den AE2-Konvertern verbunden, um die Ereignisse nach außen zu senden.

  10. Die Adapter-Konverter sind kreuzweise rückgekoppelt (siehe EventConnections), sodass ein Ereignis von AE2_E_TO_EVENT an AE2_EVENT_TO_E und umgekehrt weitergegeben wird. Dies ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation über den Adapter.

  11. Nach Verarbeitung des Set- oder Reset-Ereignisses wird der Ausgang EO von E_SR_I1 ausgelöst und als Sub-Applikationsausgang EO bereitgestellt.

  12. Der aktuelle Zustand Q wird direkt als Ausgang Q der Sub-Applikation ausgegeben.

Adapterverbindungen: - Der Socket SOCKET der Sub-Applikation ist mit AE2_E_TO_EVENT.AE2_IN verbunden – externe Ereignisse können so empfangen werden. - Der Plug PLUG ist mit AE2_EVENT_TO_E.AE2_OUT verbunden – interne Ereignisse werden nach außen gesendet.

Lernziele: - Verständnis von verriegelbaren Toggle-Flip-Flops (Set/Reset mit Zustandsrückkopplung). - Einsatz von Ereignisumschaltern (E_SWITCH) in Abhängigkeit von Zuständen. - Verwendung von Adapter-Konvertern zur bidirektionalen Ereigniskommunikation über AE2-Schnittstellen. - Rückkopplung von Ereignissen über mehrere Konverterstufen.

Schwierigkeitsgrad: Fortgeschritten
Vorkenntnisse: Funktionsweise von SR-Flip-Flops, Ereignisgesteuerte Bausteine, Adapter-Konzepte in 4diac.

Zusammenfassung

Die Übung 004b4c_sub zeigt den Aufbau eines verriegelbaren Toggle-Flip-Flops, das seinen Zustand nur bei jedem zweiten Eingangsereignis wechselt (Toggle). Die Verriegelung wird durch die Rückkopplung des aktuellen Zustands auf den Eingang eines E_SWITCH realisiert. Über die AE2-Adapterplugs und -Sockets ist die Sub-Applikation in der Lage, mit anderen Komponenten Ereignisse auszutauschen, was sie ideal für verteilte Automatisierungssysteme macht.