XOR_9_BOOL

Einleitung

Der Funktionsblock XOR_9_BOOL ist ein generischer Baustein zur Berechnung der logischen Exklusiv-ODER-Verknüpfung (XOR) für bis zu neun boolesche Eingangssignale. Er realisiert eine n-stellige XOR-Funktion, bei der der Ausgang genau dann TRUE ist, wenn eine ungerade Anzahl der aktiven Eingänge TRUE ist. Der Baustein folgt dem Standard IEC 61131-3 und ist für den Einsatz in Steuerungsanwendungen konzipiert, die eine Prüfung auf ungerade Parität oder eine spezielle Auswahl- bzw. Überwachungslogik erfordern.

XOR_9_BOOL

Schnittstellenstruktur

Der Funktionsblock verfügt über ein einfaches ereignisgesteuertes Interface mit einem Anforderungs- und einem Bestätigungsereignis.

Ereignis-Eingänge

  • REQ (Normal Execution Request): Dieses Ereignis löst die Berechnung der XOR-Funktion aus. Es ist mit allen neun Dateneingängen (IN1 bis IN9) verknüpft.

Ereignis-Ausgänge

  • CNF (Execution Confirmation): Dieses Ereignis signalisiert den Abschluss der Berechnung. Es wird zusammen mit dem berechneten Ergebnis am Datenausgang OUT ausgegeben.

Daten-Eingänge

  • IN1 (XOR input 1): Boolescher Eingang 1.

  • IN2 (XOR input 2): Boolescher Eingang 2.

  • IN3 (XOR input 3): Boolescher Eingang 3.

  • IN4 (XOR input 4): Boolescher Eingang 4.

  • IN5 (XOR input 5): Boolescher Eingang 5.

  • IN6 (XOR input 6): Boolescher Eingang 6.

  • IN7 (XOR input 7): Boolescher Eingang 7.

  • IN8 (XOR input 8): Boolescher Eingang 8.

  • IN9 (XOR input 9): Boolescher Eingang 9.

Daten-Ausgänge

  • OUT (XOR result): Boolesches Ergebnis der n-stelligen XOR-Verknüpfung aller aktiven Eingänge.

Adapter

Dieser Funktionsblock verwendet keine Adapter.

Funktionsweise

Bei Eintreffen des Ereignisses REQ wird die logische Operation ausgeführt. Der Ausgang OUT wird auf TRUE gesetzt, wenn die Anzahl der Eingänge mit dem Wert TRUE ungerade ist. Ist die Anzahl der TRUE-Eingänge gerade (oder null), wird OUT auf FALSE gesetzt. Unmittelbar nach der Berechnung wird das Bestätigungsereignis CNF zusammen mit dem aktuellen Wert von OUT ausgegeben.

Die mathematische Beschreibung lautet: OUT = IN1 XOR IN2 XOR IN3 XOR IN4 XOR IN5 XOR IN6 XOR IN7 XOR IN8 XOR IN9.

Technische Besonderheiten

  • Generischer Baustein: Der FB ist als generische Funktion (GEN_XOR) gekennzeichnet, was bedeutet, dass er als Basis für die Ableitung spezifischer XOR-Bausteine mit einer festen Anzahl von Eingängen dienen kann.

  • Fest verdrahtete Logik: Die Verknüpfung erfolgt über alle neun Eingänge. Für Anwendungen mit weniger benötigten Eingängen müssen die nicht genutzten Eingänge auf einen definierten Wert (typischerweise FALSE) gesetzt werden.

  • Ereignisgesteuerte Ausführung: Die Berechnung erfolgt nur bei Auftreten des REQ-Ereignisses, was eine ressourcenschonende und deterministische Abarbeitung ermöglicht.

Zustandsübersicht

Der Funktionsblock besitzt keinen internen Zustand im Sinne eines Speichers. Sein Verhalten ist rein kombinatorisch und ausschließlich von den aktuellen Werten an den Dateneingängen zum Zeitpunkt des REQ-Ereignisses abhängig. Der Zustand „Berechnung läuft“ ist transient und endet sofort mit der Ausgabe von CNF.

Anwendungsszenarien

  • Paritätsprüfung: Überwachung, ob eine ungerade Anzahl von Sensoren (z.B. Grenzwertüberwachungen, Sicherheitsschaltern) einen Alarmzustand meldet.

  • Auswahl- oder Wechsellogik: Steuerung, bei der eine Aktion genau dann ausgeführt werden soll, wenn sich der Zustand einer ungeraden Anzahl von Bedingungen geändert hat.

  • Fehlererkennung in redundanten Systemen: Einfache Plausibilitätskontrolle bei Systemen mit mehreren redundanten Kanälen.

  • Verschlüsselungs- und Codierungsverfahren: Als grundlegende Komponente in einfachen kryptografischen oder fehlerkorrigierenden Codes.

⚖️ Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • Standard XOR-Bausteine (z.B., XOR, E_XOR): Diese haben typischerweise nur zwei Eingänge. XOR_9_BOOL erweitert diese Funktion auf bis zu neun Eingänge in einem einzigen Baustein.

  • ODER-Bausteine (OR) / UND-Bausteine (AND): Liefern ein TRUE, wenn mindestens ein bzw. alle Eingänge TRUE sind. Die XOR-Logik ist spezifischer (ungerade Anzahl).

  • Paritätsbausteine: Spezialisierte Blöcke zur Paritätsberechnung, die oft direkt für Datenworte (BYTE, WORD) arbeiten. XOR_9_BOOL arbeitet auf einzelnen Booleschen Bits und ist flexibler in der Eingangsanzahl.

  • Kombinatorische Logikbausteine (GEN_AND, GEN_OR): Ähnliche generische Bausteine für andere logische Grundverknüpfungen.

Fazit

Der XOR_9_BOOL ist ein spezialisierter, generischer Funktionsblock, der die logische XOR-Verknüpfung für bis zu neun Signale in einer einzigen, ereignisgesteuerten Komponente bereitstellt. Seine Stärke liegt in der klaren Schnittstelle und der direkten Implementierung der n-stelligen XOR-Funktion, was ihn ideal für Paritätsprüfungen und spezielle Steuerungslogiken macht. Für Anwendungen mit variabler oder sehr großer Eingangsanzahl muss die Logik möglicherweise aus mehreren Basiskomponenten aufgebaut werden.