AIWS_D_FF_TMIN

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Einleitung

Der Funktionsblock AIWS_D_FF_TMIN realisiert einen Daten-Latch (D-Flip-Flop) mit einer minimalen Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgabeereignissen (Minimum inter-disposal Time). Er wird über Adapter-Schnittstellen (Typ: AIWS, unidirektional) angesprochen, die einen Wert aufnehmen und als gelatchten Wert wieder ausgeben. Die Steuerung erfolgt über das Ereignis des Eingabeadapters (CLK-Flanke), wobei die Ausgabe erst nach Ablauf einer einstellbaren Totzeit (Tmin) erfolgt.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INIT	EInit	Initialisierungsanforderung (mit Tmin-Parameter)

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INITO	EInit	Initialisierungsbestätigung

Daten-Eingänge

Name	Typ	Kommentar
Tmin	TIME	Mindestzeit zwischen zwei Ausgabeereignissen (inter-disposal time)

Daten-Ausgänge

Keine eigenen Datenausgänge – der gelatchte Wert wird ausschließlich über den Adapter Q bereitgestellt.

Adapter

Richtung	Name	Typ	Kommentar
Socket (Eingang)	I	adapter::types::unidirectional::AIWS	Wert, der gelatcht werden soll
Plug (Ausgang)	Q	adapter::types::unidirectional::AIWS	Gelatchter Wert

Funktionsweise

Der FB verwendet intern den Baustein E_D_FF_ANY_TMIN aus der IEC 61499-Bibliothek. Der Ablauf ist wie folgt:

1. Bei INIT wird die Mindestzeit Tmin übernommen und der Baustein initialisiert (INITO bestätigt den erfolgreichen Start).
2. Jedes eingehende Ereignis vom Adapter I.E1 wird als Taktflanke (CLK) interpretiert.
3. Der Datenwert vom Adapter I.D1 wird bei jeder CLK-Flanke in das interne Flip-Flop übernommen.
4. Der gelatchte Wert wird auf dem Ausgangsadapter Q.D1 bereitgestellt.
5. Das zugehörige Ereignis Q.E1 wird jedoch erst dann gesendet, wenn seit dem letzten EO-Ereignis die Zeit Tmin verstrichen ist (inter-disposal time). Damit wird die Ausgaberate begrenzt.

Die Verbindung im FBNetzwerk stellt sicher, dass Ereignisse und Daten korrekt zwischen dem Adapter I, dem internen FB und dem Adapter Q weitergeleitet werden.

Technische Besonderheiten

• Adapterbasierte Ein-/Ausgabe: Der Baustein verwendet ausschließlich Adapter des Typs AIWS (unidirektional) für die Signalverarbeitung. Dies erlaubt eine lose Kopplung und Wiederverwendung der Schnittstellen.
• Interne Nutzung von E_D_FF_ANY_TMIN: Die eigentliche Latch- und Timerlogik wird durch einen spezialisierten Baustein realisiert, der bereits eine minimale Zeit zwischen zwei EO-Ereignissen sicherstellt.
• Initialisierung erforderlich: Der Baustein muss vor der ersten Nutzung mit INIT initialisiert werden, dabei wird Tmin gesetzt.

Zustandsübersicht

Der FB besitzt im Wesentlichen zwei Betriebsmodi: - Initialisierungsphase: Nach Empfang von INIT wird der interne Timer und das Flip-Flop zurückgesetzt. Nach Abschluss wird INITO gesendet. - Normalbetrieb: Nach der Initialisierung wartet der Baustein auf CLK-Ereignisse (I.E1). Bei jedem CLK wird der Datenwert gelatcht. Ein EO-Ereignis (Q.E1) wird erst dann ausgelöst, wenn die seit dem letzten EO verstrichene Zeit ≥ Tmin ist. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, wird das EO verzögert.

Eine vollständige Zustandsmaschine ist im internen FB implementiert; der hier beschriebene Baustein bildet diese transparent ab.

Anwendungsszenarien

• Sensorwert-Erfassung mit minimaler Wiederholrate: In der Automatisierung soll ein analoger oder digitaler Messwert in definierten Mindestabständen an eine nachgelagerte Steuerung weitergegeben werden, um Überlastung oder unerwünschte Schaltspiele zu vermeiden.
• Entprellung von Signalflanken: Das Latch kann verwendet werden, um einen Eingangswert stabil zu halten, während die Ausgabe durch Tmin zeitlich entprellt wird.
• Datenpuffer mit Zeitsteuerung: In Kommunikationsprotokollen, bei denen Datenpakete nur mit einer minimalen Pause verschickt werden dürfen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• Normales D-Flip-Flop (z. B. E_D_FF): Ein Standard-D-FF übernimmt den Eingang bei jeder CLK-Flanke und gibt sofort ein Ereignis aus. Es fehlt die zeitliche Begrenzung der Ausgaberate.
• AIWS_D_FF_TMIN: Erweitert das einfache D-FF um eine konfigurierbare Mindestzeit zwischen Ausgabeereignissen. Dadurch eignet er sich besonders für zeitkritische und ratebegrenzte Anwendungen.
• Timer-basierte Latch-Bausteine (z. B. E_D_FF_ANY_TMIN): Der hier verwendete interne FB ist die eigentliche Realisierung; AIWS_D_FF_TMIN kapselt diesen in eine adapterbasierte Schnittstelle und erleichtert so die Einbindung in eine IEC 61499-Architektur.

Fazit

Der Funktionsblock AIWS_D_FF_TMIN kombiniert die Funktion eines Daten-Latches mit einer programmierbaren minimalen Ausgabeverzögerung. Durch die adapterbasierte Schnittstellendefinition ist er flexibel in verteilten Automatisierungssystemen einsetzbar. Insbesondere für Anwendungen, bei denen Signalwechsel nur in bestimmten Zeitabständen erfolgen dürfen, bietet er eine einfache und robuste Lösung.