Zum Inhalt

ALR_D_FF_TMIN

ALR_D_FF_TMIN

Einleitung

Der Funktionsblock ALR_D_FF_TMIN realisiert einen taktflankengesteuerten Data-Latch-Flipflop (D-Flipflop) mit einer minimalen Verzögerungszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ereignisausgängen (Minimum inter-disposal Time). Er ermöglicht das latchen eines Datenwerts bei Empfang eines Ereignisses und stellt sicher, dass der Ausgangsereignis-Stoß nicht schneller als ein definierbares Zeitintervall erfolgt. Dies ist besonders nützlich, um nachgeschaltete Systeme vor Überlastung zu schützen oder zeitliche Mindestabstände in der Ereigniskommunikation einzuhalten.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis Typ Kommentar
INIT EInit Initialisierungsanforderung; setzt die Mindestzeit Tmin

Ereignis-Ausgänge

Ereignis Typ Kommentar
INITO EInit Bestätigung der erfolgreichen Initialisierung

Daten-Eingänge

Name Typ Kommentar
Tmin TIME Minimale Wartezeit zwischen zwei EO-Ereignissen

Daten-Ausgänge

Keine eigenen Datenausgänge vorhanden – der gelatchte Wert wird über den Adapterausgang bereitgestellt.

Adapter

Adapter Richtung Typ Kommentar
I Socket ALR (unidirektional) Eingangswert (D1) und Takt (E1)
Q Plug ALR (unidirektional) Ausgangswert (D1) und Quittung (E1)

Der Adapter ALR (unidirectional) besitzt einen Ereigniseingang E1 und einen Dateneingang D1 (Socket-Seite) bzw. einen Ereignisausgang E1 und Datenausgang D1 (Plug-Seite). – Die genaue Semantik von E1 und D1 ist anwendungsspezifisch; hier dient E1 als Takt und D1 als der zu latchende Datenwert.

Funktionsweise

Nach der Initialisierung (INIT) arbeitet der Baustein wie folgt:

  1. Ereignis am Eingangsadapter I.E1 löst den Latch-Vorgang aus. Der aktuelle Wert I.D1 wird intern übernommen.
  2. Der gelatchte Wert wird sofort am Ausgangsadapter Q.D1 ausgegeben.
  3. Gleichzeitig wird ein Ereignis Q.E1 ausgelöst – jedoch erst, wenn seit dem letzten Ausgangsereignis mindestens die Zeit Tmin vergangen ist.
    Falls ein weiteres I.E1-Ereignis innerhalb der Wartezeit eintrifft, wird es ignoriert (bzw. erst nach Ablauf von Tmin verarbeitet). Die minimale Verzögerung wird durch den internen Funktionsblock E_D_FF_ANY_TMIN realisiert.

Der Datenwert wird also bei jedem gültigen Takt aktualisiert, die Ausgabe des Ereignisses jedoch zeitlich gestreckt.

Technische Besonderheiten

  • Zusammengesetzter FB: Der Baustein ist als Composite-FB realisiert und verwendet intern den FB iec61499::events::E_D_FF_ANY_TMIN. Die Logik des eigentlichen Flipflops und die Zeitsteuerung wird dort gekapselt.
  • Universelles Zeitintervall: Tmin kann zur Laufzeit über INIT gesetzt werden und ist nicht fest vorgegeben.
  • Gepufferte Ereignisse: Da die Ereignisausgabe verzögert wird, können ankommende Taktereignisse während der Wartezeit verloren gehen, es sei denn, der interne FB puffert sie (hier nicht spezifiziert). Typisch ist ein einfaches Ignorieren.
  • Adapterbasierte Schnittstelle: Die Verwendung von Adaptern ermöglicht eine flexible Verschaltung in modularen Steuerungsanwendungen, ohne dass die Anschlüsse fest verdrahtet werden müssen.

Zustandsübersicht

Der Baustein besitzt keine expliziten Zustände, sondern arbeitet ereignisgesteuert:

  • Idle: Warten auf I.E1 (nach INIT).
  • Latchen: Bei I.E1 wird der Datenwert übernommen und Q.E1 nach Ablauf von Tmin ausgelöst.
  • Blockiert: Während Tmin noch nicht abgelaufen ist, werden weitere I.E1 ignoriert.
  • Nach Ablauf der Wartezeit kehrt der Baustein in den idle-Zustand zurück.

Anwendungsszenarien

  • Entprellung von Sensorsignalen: Ein Sensor liefert Ereignisse schneller als die nachfolgende Steuerung verarbeiten kann. Tmin legt den Mindestabstand fest.
  • Pulsweitenbegrenzung: Sicherstellung, dass Aktorsteuerungen nicht zu schnell hintereinander geschaltet werden (z. B. Ventile, Motoren).
  • Taktsynchronisation: Wenn ein Datenwert mit einem asynchronen Takt gelatcht und erst nach einer definierten Totzeit weitergegeben werden soll.
  • Sicherheitsfunktionen: Verhindern von „Rapid-Fire“-Befehlen in kritischen Anwendungen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • E_D_FF_ANY_TMIN: Ist der interne Baustein – er bietet die gleiche Funktionalität, jedoch ohne die Adapter-Schnittstelle. ALR_D_FF_TMIN kapselt diesen in eine anwendungsfreundlichere, adapterbasierte Form.
  • Standard IEC 61499 D-Flipflops: Diese haben oft keine zeitliche Steuerung der Ausgangsereignisse. Der hier beschriebene FB erweitert sie um die Tmin-Verzögerung.
  • FB mit TON/Timer: Ein reiner Timer würde nur zeitverzögert auslösen, aber keinen Datenwert halten. Die Kombination mit einem Latch ist spezifisch.

Fazit

Der Funktionsblock ALR_D_FF_TMIN vereint die Eigenschaften eines D-Flipflops mit einer einstellbaren Mindestzeit zwischen Ereignisausgaben. Durch die Adaptertechnik und die einfache Initialisierung lässt er sich flexibel in IoT-, Automatisierungs- oder Steuerungsumgebungen einsetzen. Besonders geeignet ist er für Anwendungen, die eine zeitliche Entkopplung zwischen Datenerfassung und Ereignisweitergabe erfordern.