AX_D_FF_TMIN

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Einleitung

Der Funktionsblock AX_D_FF_TMIN realisiert ein data-latch D-Flip-Flop, das zusätzlich eine minimale Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Ereignisausgängen (z. B. EO) erzwingt. Er dient als modulare Hülle um den IEC‑61499‑Standardbaustein E_D_FF_TMIN und verwendet einen unidirektionalen Adapter (adapter::types::unidirectional::AX) für die ereignisgesteuerte Datenübergabe. Der Baustein eignet sich besonders für Anwendungen, die eine zuverlässige Datenübernahme mit einstellbarem Mindestabstand zwischen Ausgangsimpulsen erfordern.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Beschreibung
INIT	EInit	Initialisierungsanforderung; legt die minimale Verzögerungszeit fest (Parameter Tmin).

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Beschreibung
INITO	EInit	Bestätigung der erfolgreichen Initialisierung.

Daten-Eingänge

Name	Typ	Beschreibung
Tmin	TIME	Minimale Sperrzeit (inter-disposal time) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ereignissen am Ausgang EO. Der Wert wird nur bei einem INIT-Ereignis übernommen.

Daten-Ausgänge

Der Baustein besitzt keine direkten Datenausgänge; der latchende Datenwert wird über den Adapter Q bereitgestellt.

Adapter

Rolle	Name	Typ	Beschreibung
Socket	I	adapter::types::unidirectional::AX	Eingangsadapter; liefert das zu latchende Datenwort (D1) und das Taktereignis (E1).
Plug	Q	adapter::types::unidirectional::AX	Ausgangsadapter; stellt das latchende Datenwort (D1) und das Ausgangsereignis (E1) zur Verfügung.

Die Adapter AX sind unidirektional ausgelegt: Sie übertragen genau ein Ereignis und einen zugehörigen Datenwert.

Funktionsweise

Der Baustein kapselt den internen Funktionsblock E_D_FF_TMIN, der wie folgt arbeitet:

1. Initialisierung: Wird ein INIT-Ereignis empfangen, wird die aktuelle Zeit Tmin als minimale Sperrzeit für den Ausgang EO gespeichert. Der Baustein quittiert dies mit INITO.

2. Takten (D‑Flip‑Flop):

3. Ein Ereignis am Socket I.E1 wird als Taktsignal (CLK) an das interne Flip‑Flop weitergeleitet.
4. Gleichzeitig wird der Datenwert I.D1 als neuer Eingangswert D übernommen.
5. Bei jeder steigenden Flanke des Takts (hier: jedes E1-Ereignis) wird der aktuelle Datenwert D übernommen und am Ausgang Q bereitgestellt.

6. Nach der Übernahme wird ein Ausgangsereignis EO am Plug Q.E1 erzeugt – allerdings erst nach Ablauf der minimalen Sperrzeit seit dem letzten EO. Dadurch wird sichergestellt, dass Ausgangsimpulse nicht schneller als durch Tmin vorgegeben aufeinanderfolgen.

7. Ausgang: Der latchende Datenwert erscheint am Plug Q.D1, das zugehörige Ereignis am Plug Q.E1.

Technische Besonderheiten

• Minimale Zwischenzeit: Der Baustein erzwingt eine einstellbare Mindestzeit (Tmin) zwischen zwei Ausgangsereignissen. Überschreitet die Frequenz des Taktsignals diese Zeit, werden einzelne Taktereignisse unterdrückt, sodass der Ausgang eine maximal erlaubte Ereignisfolge nicht überschreitet.
• Adapter‑Schnittstelle: Durch die Verwendung des unidirektionalen Adapters AX wird eine lose Kopplung zwischen Sender und Empfänger erreicht. Der Adapter transportiert sowohl das Ereignis als auch den Datenwert in einer logischen Einheit.
• Initialisierungsabhängigkeit: Die minimale Zeit Tmin wird nur einmal beim INIT gesetzt und bleibt bis zum nächsten INIT konstant. Eine Änderung während des Betriebs ist nicht vorgesehen.

Zustandsübersicht

Der Baustein besitzt keine explizite Zustandsmaschine. Die innere Logik des eingebetteten E_D_FF_TMIN kann jedoch folgende Zustände annehmen:

• Idle: Warten auf ein INIT oder ein Taktereignis.
• Initialisiert: Tmin wurde übernommen; der Baustein ist betriebsbereit.
• Sperrzeit aktiv: Nach einem Ausgangsereignis wird die durch Tmin festgelegte Verzögerung durchlaufen; eingehende Taktereignisse werden ignoriert.
• Bereit: Nach Ablauf der Sperrzeit kann das nächste Taktereignis ein neues Ausgangsereignis auslösen.

Anwendungsszenarien

• Gepufferte Sensorwerte: Ein Sensor liefert Daten mit unregelmäßiger Rate. Der AX_D_FF_TMIN übernimmt den letzten gültigen Wert und gibt ihn an eine nachfolgende Steuerung mit einer maximal zulässigen Ausgabefrequenz weiter.
• Entprellung von Signalen: Mechanische Taster oder Schalter erzeugen Prellimpulse. Die minimale Zwischenzeit unterdrückt zu schnelle Zustandswechsel.
• Datenweiterleitung mit Bandbreitenbegrenzung: In Kommunikationsnetzen kann der Baustein verwendet werden, um die Ausgaberate eines Datenkanals zu begrenzen, ohne dass der Absender adaptiert werden muss.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Baustein	Unterschied
E_D_FF (Standard‑D‑Flip‑Flop)	Keine zeitliche Begrenzung der Ausgangsimpulse; Ereignisse werden sofort weitergeleitet.
AX_D_FF_TMIN (vorliegend)	Fügt die minimale Zwischenzeit Tmin zwischen Ausgangsereignissen ein, realisiert über den eingebauten E_D_FF_TMIN.
E_CTD / E_CTU (Zähler)	Zählen Ereignisse; bieten keine Datenübernahme oder Latch‑Funktion.

Der AX_D_FF_TMIN vereint die latchende Datenübernahme eines Flip‑Flops mit der zeitlichen Filterung eines Monoflops, ist aber als reiner Ereignis‑Daten‑Adapter ausgeführt.

Fazit

Der AX_D_FF_TMIN ist ein spezialisierter Funktionsblock für Anwendungen, die eine getaktete Datenübernahme mit garantierter Mindestzeit zwischen Ausgabeereignissen benötigen. Die Kapselung des Standardbausteins E_D_FF_TMIN und die Adapter‑Schnittstelle erleichtern die Integration in modulare 4diac‑Projekte. Der Baustein bietet eine saubere Trennung von Initialisierung und dynamischem Betrieb und eignet sich insbesondere für zeitkritische, ereignisgesteuerte Systeme.