FB_TOF

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Beschreibung:

Der Baustein FB_TOF in der IEC 61131-3: Ein Überblick

Einleitung

Die IEC 61131-3 ist ein internationaler Standard, der die Programmierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) regelt. Ein zentrales Konzept in diesem Standard ist der Funktionsbaustein (FB), der als wiederverwendbare Komponente für die Steuerungslogik dient. Der Baustein FB_TOF (Off-Delay Timer) ist ein Beispiel für einen solchen Funktionsbaustein, der in der IEC 61131-3 verwendet wird, um eine verzögerte Abschaltfunktion zu modellieren. Dieser Aufsatz beschreibt die Struktur, das Verhalten und die Anwendung des FB_TOF-Bausteins anhand des bereitgestellten Quelltextes. Ein wichtiger Aspekt, der besonders hervorgehoben werden soll, ist, dass dieser Baustein nur dann korrekt funktioniert, wenn er zyklisch aufgerufen wird.

Struktur des FB_TOF-Bausteins

Der FB_TOF-Baustein ist ein standardisierter Funktionsbaustein gemäß der IEC 61131-3. Er besteht aus einer Schnittstelle (Interface), die Eingangs- und Ausgangsvariablen sowie Ereignisse definiert.

Schnittstelle (Interface)

Die Schnittstelle des FB_TOF-Bausteins besteht aus:

Eingangsereignis (Event Input):
- REQ (Request): Dieses Ereignis löst die Ausführung des Bausteins aus. Es ist mit den Eingangsvariablen IN und PT verknüpft.
Ausgangsereignis (Event Output):
- CNF (Confirmation): Dieses Ereignis wird ausgelöst, wenn die Ausführung des Bausteins abgeschlossen ist. Es ist mit den Ausgangsvariablen Q und ET verknüpft.
Eingangsvariablen (Input Variables):
- IN (Input): Dies ist eine boolesche Variable, die den Zustand des Timers steuert. Wenn IN auf TRUE gesetzt ist, startet der Timer. Wenn IN auf FALSE gesetzt wird, beginnt die Verzögerungszeit.
- PT (Process Time): Dies ist eine Zeitvariable (TIME), die die Verzögerungszeit definiert, nach der der Ausgang Q auf FALSE gesetzt wird.
Ausgangsvariablen (Output Variables):
- Q (Output): Dies ist eine boolesche Variable, die den Zustand des Timers anzeigt. Sie bleibt solange TRUE, bis die Verzögerungszeit PT abgelaufen ist.
- ET (Elapsed Time): Dies ist eine Zeitvariable (TIME), die die verstrichene Zeit seit dem Start der Verzögerung anzeigt.

Verhalten des FB_TOF-Bausteins

Der FB_TOF-Baustein verhält sich wie ein Off-Delay-Timer, der eine verzögerte Abschaltfunktion realisiert. Das Verhalten des Bausteins kann wie folgt beschrieben werden:

Start des Timers: Wenn das REQ-Ereignis eintritt und die Eingangsvariable IN auf TRUE gesetzt ist, startet der Timer. Der Ausgang Q wird auf TRUE gesetzt, und die verstrichene Zeit ET beginnt zu zählen.
Verzögerungszeit: Wenn die Eingangsvariable IN auf FALSE gesetzt wird, beginnt die Verzögerungszeit PT. Der Ausgang Q bleibt solange TRUE, bis die Verzögerungszeit abgelaufen ist.
Ablauf der Verzögerungszeit: Sobald die Verzögerungszeit PT abgelaufen ist, wird der Ausgang Q auf FALSE gesetzt, und das CNF-Ereignis wird ausgelöst, um den Abschluss der Verzögerung zu signalisieren.

Zyklischer Aufruf des FB_TOF-Bausteins

Ein kritischer Aspekt des FB_TOF-Bausteins ist, dass er zyklisch aufgerufen werden muss, um korrekt zu funktionieren. Das bedeutet, dass der Baustein in jedem Zyklus des SPS-Programms ausgeführt werden muss, um den Timer korrekt zu aktualisieren. Wenn der Baustein nicht zyklisch aufgerufen wird, kann die verstrichene Zeit ET nicht korrekt berechnet werden, und der Ausgang Q wird möglicherweise nicht rechtzeitig auf FALSE gesetzt.

Der zyklische Aufruf ist notwendig, weil der Baustein den Zustand des Timers (d.h. die verstrichene Zeit ET) in jedem Zyklus aktualisieren muss. Wenn der Baustein nicht regelmäßig aufgerufen wird, kann der Timer nicht korrekt arbeiten, und die Verzögerungszeit PT wird möglicherweise nicht eingehalten.

Anwendungsbeispiele

Der FB_TOF-Baustein kann in verschiedenen industriellen Steuerungsanwendungen eingesetzt werden, insbesondere in Szenarien, in denen eine verzögerte Abschaltfunktion erforderlich ist. Einige Beispiele sind:

Maschinensteuerung: Der Baustein kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass eine Maschine nach dem Ausschalten noch für eine bestimmte Zeit weiterläuft, z.B. um Prozesse abzuschließen oder Sicherheitsvorkehrungen zu treffen.
Beleuchtungssteuerung: Der Baustein kann in Beleuchtungssystemen eingesetzt werden, um das Licht nach dem Ausschalten des Schalters noch für eine bestimmte Zeit brennen zu lassen.
Ventilsteuerung: Der Baustein kann verwendet werden, um ein Ventil nach dem Schließen noch für eine bestimmte Zeit offen zu halten, um z.B. Druck abzulassen.

Fazit

Der FB_TOF-Baustein ist ein einfacher, aber leistungsfähiger Funktionsbaustein in der IEC 61131-3, der eine verzögerte Abschaltfunktion realisiert. Durch seine klare Struktur und einfache Bedienung eignet er sich ideal für Anwendungen, in denen eine zeitverzögerte Steuerung erforderlich ist. Ein wichtiger Aspekt, der beachtet werden muss, ist, dass der Baustein zyklisch aufgerufen werden muss, um korrekt zu funktionieren. Nur durch den regelmäßigen Aufruf in jedem SPS-Zyklus kann der Timer die verstrichene Zeit korrekt berechnen und die Verzögerungszeit einhalten.

Der bereitgestellte Quelltext zeigt, wie der FB_TOF-Baustein in der Praxis implementiert werden kann, und bietet eine solide Grundlage für die Entwicklung ähnlicher Bausteine in industriellen Steuerungssystemen. Der zyklische Aufruf ist dabei ein entscheidender Faktor für die korrekte Funktionsweise des Bausteins.

Vergleich E_TOF zu FB_TOF

Kapitel 1: Der FB_TOF-Baustein

Der FB_TOF (Off-Delay Timer) ist ein standardisierter Funktionsbaustein gemäß der IEC 61131-3, der eine verzögerte Abschaltfunktion realisiert. Ein wesentliches Merkmal dieses Bausteins ist der Ausgang ET (Elapsed Time), der die verstrichene Zeit seit dem Start der Verzögerung anzeigt. Dieser Ausgang ist besonders nützlich, um den Fortschritt der Verzögerungszeit zu überwachen und in Steuerungslogiken zu verwenden.

Ein kritischer Aspekt des FB_TOF-Bausteins ist jedoch, dass er zyklisch aufgerufen werden muss, um korrekt zu funktionieren. Das bedeutet, dass der Baustein in jedem Zyklus des SPS-Programms ausgeführt werden muss, um die verstrichene Zeit ET korrekt zu berechnen und die Verzögerungszeit PT einzuhalten. Wenn der Baustein nicht regelmäßig aufgerufen wird, kann der Timer nicht korrekt arbeiten, und die Verzögerungszeit wird möglicherweise nicht eingehalten. Diese Abhängigkeit vom zyklischen Aufruf macht den FB_TOF-Baustein ideal für traditionelle SPS-Systeme, die in festen Zyklen arbeiten.

Kapitel 2: Der E_TOF-Baustein

Der E_TOF (Event-driven Off-Delay Timer) ist ein Funktionsbaustein gemäß der IEC 61499, der ebenfalls eine verzögerte Abschaltfunktion realisiert. Im Gegensatz zum FB_TOF besitzt der E_TOF keinen Ausgang ET, der die verstrichene Zeit anzeigt. Stattdessen basiert der E_TOF intern auf dem E_DELAY-Baustein, der in der IEC 61499 spezifiziert ist und eine ereignisgesteuerte Verzögerungsfunktion bietet.

Ein entscheidender Vorteil des E_TOF-Bausteins ist, dass er nicht zyklisch aufgerufen werden muss, um korrekt zu funktionieren. Da der interne E_DELAY-Baustein unabhängig vom zyklischen Aufruf des übergeordneten Bausteins arbeitet, kann der E_TOF auch in Systemen eingesetzt werden, die nicht zyklisch arbeiten, z.B. in ereignisgesteuerten oder verteilten Steuerungssystemen. Dies macht den E_TOF-Baustein besonders flexibel und geeignet für moderne, verteilte Steuerungsarchitekturen, bei denen zyklische Aufrufe nicht immer gewährleistet sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der FB_TOF durch seinen Ausgang ET eine detaillierte Überwachung der verstrichenen Zeit ermöglicht, jedoch einen zyklischen Aufruf erfordert. Der E_TOF hingegen verzichtet auf den Ausgang ET, bietet dafür aber die Flexibilität, unabhängig von zyklischen Aufrufen zu arbeiten, was ihn ideal für ereignisgesteuerte Systeme macht.