AIS_D_FF_TMIN

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Einleitung

Der Funktionsbaustein AIS_D_FF_TMIN realisiert ein datenabhängiges Flip-Flop (D‑Flip-Flop) mit einer minimalen Zwischenzeit (minimum inter‑disposal time) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgabeereignissen (EO). Er dient dazu, einen eingehenden Datenwert über einen AIS‑Adapter zu latchen und nur dann auszugeben, wenn die durch den Parameter Tmin festgelegte Mindestzeit seit dem letzten EO verstrichen ist. Dadurch werden zu schnelle Signalwechsel unterdrückt und eine definierte Signalverzögerung sichergestellt.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INIT	EInit	Initialisierungsanforderung (mit Tmin)

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INITO	EInit	Initialisierungsbestätigung

Daten-Eingänge

Variable	Typ	Kommentar
Tmin	TIME	Mindestzeitabstand zwischen zwei EO‑Ereignissen

Daten-Ausgänge

Der FB besitzt keine eigenen Datenausgänge. Die Ausgabe erfolgt ausschließlich über den Adapter‑Plug (siehe unten).

Adapter

Richtung	Bezeichnung	Adaptertyp	Kommentar
Plug (Ausgang)	Q	adapter::types::unidirectional::AIS	Gelatchter Ausgabewert
Socket (Eingang)	I	adapter::types::unidirectional::AIS	Zu latchnder Eingabewert

Der Adapter AIS ist unidirektional und liefert über die Ereignis‑/Datenschnittstellen E1/D1 die eigentlichen Signale.

Funktionsweise

Der Baustein besteht intern aus einem geschachtelten FB E_D_FF_ANY_TMIN (aus der IEC‑61499‑Bibliothek).
Die Verarbeitung läuft wie folgt ab:

1. Initialisierung: Beim Ereignis INIT wird der Parameter Tmin an den internen FB weitergeleitet und dieser initialisiert. Anschließend wird INITO ausgelöst.
2. Latch‑Vorgang: Ein am Socket I eintreffendes Ereignis E1 (verbunden mit dem internen CLK) übernimmt den gleichzeitig anliegenden Datenwert D1 (verbunden mit D) in das Flip‑Flop.
3. Minimale Verzögerung: Der interne FB prüft, ob seit dem letzten Ausgangsereignis (EO) mindestens die Zeit Tmin vergangen ist.
4. Ist die Bedingung erfüllt, wird das gelatchte Datum über den Plug Q ausgegeben (Ereignis E1 und Datenwert D1).
5. Andernfalls wird der Wert zurückgehalten, bis die geforderte Wartezeit abgelaufen ist.

Somit wird sichergestellt, dass Ausgabeereignisse nicht schneller als durch Tmin vorgegeben erfolgen.

Technische Besonderheiten

• Adaptor‑basierte Ein‑/Ausgabe: Die Signale werden nicht als separate Ein‑/Ausgangsvariablen, sondern über standardisierte unidirektionale AIS‑Adapter geführt. Dies ermöglicht eine flexible Verschaltung mit anderen Bausteinen oder Subsystemen.
• Einhaltung einer minimalen Zwischenzeit: Die Verzögerung verhindert „Rauschen“ oder zu schnelle Signalwechsel, die in zeitkritischen Systemen zu Fehlfunktionen führen können.
• Interner IEC‑61499‑Standard‑FB: Die Implementierung nutzt den bibliothekseigenen E_D_FF_ANY_TMIN, was eine hohe Zuverlässigkeit und Wiederverwendbarkeit gewährleistet.

Zustandsübersicht

Der FB selbst besitzt keine explizit modellierten Zustände in der XML‑Definition. Das Verhalten wird vollständig durch den internen FB E_D_FF_ANY_TMIN bestimmt. Dieser durchläuft typischerweise folgende Phasen (vereinfacht):

• Idle: Warten auf ein Taktereignis am Eingang I.E1.
• Sampling: Beim Taktereignis wird der aktuelle Datenwert I.D1 übernommen.
• Verzögerung: Nach der Übernahme wird die seit dem letzten EO verstrichene Zeit mit Tmin verglichen. Bei Unterschreitung wird in einen Wartezustand gewechselt.
• Ausgabe: Nach Ablauf der Mindestzeit wird das gelatchte Datum über Q.E1 und Q.D1 ausgegeben.

Anwendungsszenarien

• Signalglättung: Unterdrückung von Prellern oder kurzen Impulsen an digitalen Eingängen.
• Zyklussteuerung: Sicherstellung, dass ein Ausgangssignal nur in einem definierten Mindestabakt (z. B. alle 100 ms) aktualisiert wird.
• Schnittstellen‑Pufferung: Puffern von Werten zwischen unterschiedlich schnellen Systemkomponenten, wobei eine minimale Aktualisierungsrate eingehalten werden muss.
• Automatisierungstechnik: Steuerung von Aktoren, die mechanische Totzeiten oder Mindestschaltintervalle erfordern.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• Einfaches D‑Flip‑Flop (ohne Zeitsteuerung): Ein Standard‑D‑Flip‑Flop gibt den gelatchten Wert sofort mit dem nächsten Taktereignis aus – ohne Verzögerungsbegrenzung. AIS_D_FF_TMIN fügt die zusätzliche Zeitbedingung hinzu.
• Monostabile Kippstufe: Ein monostabiler Baustein erzeugt einen Impuls fester Dauer; der hier beschriebene FB hält dagegen keine Impulsdauer, sondern einen Mindestabstand zwischen Ausgaben ein.
• IEC‑61499 E_D_FF_ANY: Ist die Basis ohne Zeitbeschränkung. E_D_FF_ANY_TMIN erweitert diese Variante um den Tmin‑Parameter.

Fazit

Der AIS_D_FF_TMIN bietet eine robuste Möglichkeit, digitale Signale mit einer einstellbaren minimalen Ausgabezeitverzögerung zu latchen. Durch die Verwendung von AIS‑Adaptern und internen IEC‑61499‑Standard‑Bausteinen ist er sowohl flexibel einsetzbar als auch zuverlässig. Er eignet sich besonders für Automatisierungsaufgaben, bei denen schnelle Signalwechsel unterdrückt oder definierte Mindestpausen zwischen Ausgabeereignissen eingehalten werden müssen.