FB_RS_T_FF

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Einleitung

Der Funktionsblock FB_RS_T_FF realisiert einen bistabilen, reset-dominanten Latch mit zusätzlicher Toggle-Funktion. Er kombiniert die Eigenschaften eines RS-Flipflops (Setzen und Zurücksetzen) mit der Möglichkeit, den Ausgang bei jedem positiven Flankenwechsel des Taktsignals umzuschalten. Der Reset-Eingang hat dabei Priorität, gefolgt vom Set-Eingang und dann der Toggle-Funktion.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Kommentar
REQ	Normaler Ausführungsanforderung – löst die Verarbeitung der Eingangssignale aus.

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Kommentar
CNF	Bestätigt die Ausführung nach erfolgter Berechnung des Ausgangs Q1.

Daten-Eingänge

Variable	Typ	Kommentar
S	BOOL	Setzen – setzt den Ausgang Q1 auf TRUE, sofern R1 nicht gleichzeitig aktiv ist.
R1	BOOL	Reset (dominant) – setzt den Ausgang Q1 auf FALSE und hat Vorrang vor S und Toggle.
CLK	BOOL	Clock – Taktgeber für die Toggle-Funktion; bei steigender Flanke wird Q1 invertiert, wenn weder Reset noch Set aktiv sind.

Daten-Ausgänge

Variable	Typ	Kommentar
Q1	BOOL	Ausgang des Latch – zeigt den aktuellen gespeicherten Zustand an.

Adapter

Der Funktionsblock besitzt keine Adapter-Schnittstellen.

Funktionsweise

Bei jedem Ereignis REQ wird der Algorithmus abgearbeitet: - Reset dominant: Falls R1 = TRUE, wird Q1 sofort auf FALSE gesetzt – unabhängig von allen anderen Eingängen. - Set: Falls R1 = FALSE und S = TRUE, wird Q1 auf TRUE gesetzt. - Toggle: Falls weder Reset noch Set aktiv sind (R1 = FALSE, S = FALSE), wird der Toggle-Mechanismus ausgelöst: Wenn CLK den Wert TRUE annimmt und eine steigende Flanke erkannt wird (d.h. CLK war beim vorherigen Aufruf FALSE, gespeichert in der internen Variable EDGE), dann wird Q1 invertiert (Q1 := NOT Q1). - Anschließend wird die interne Variable EDGE auf den aktuellen Wert von CLK gesetzt, um Flanken für den nächsten Aufruf zu erkennen.

Der Algorithmus wird wie folgt im ST-Code umgesetzt: structured text IF R1 THEN Q1 := BOOL#FALSE; ELSIF S THEN Q1 := BOOL#TRUE; ELSIF CLK AND NOT EDGE THEN Q1 := NOT Q1; END_IF; EDGE := CLK;

Technische Besonderheiten

• Reset-Dominanz: Der R1-Eingang hat höchste Priorität; wird er gesetzt, überschreibt er sowohl Set- als auch Toggle-Befehle.
• Flankenerkennung: Der Toggle erfolgt nur bei einer steigenden Flanke von CLK (Übergang von FALSE auf TRUE), was durch die interne Variable EDGE realisiert wird.
• Initialzustand: Die interne EDGE-Variable ist mit TRUE initialisiert, sodass beim ersten Aufruf kein ungewollter Toggle ausgelöst wird, da die Bedingung CLK AND NOT EDGE sonst bei einem statischen TRUE-Pegel erfüllt wäre.
• Datentyp: Alle Ein- und Ausgänge sind vom Typ BOOL.

Zustandsübersicht

Der Funktionsblock besitzt keinen expliziten Zustandsautomaten; der Zustand wird implizit durch die internen Variablen Q1 und EDGE abgebildet. Eine Zustandstabelle fasst das Verhalten zusammen:

Aktuelles Q1	R1	S	CLK (steigende Flanke)	Neues Q1
x	TRUE	x	x	FALSE
x	FALSE	TRUE	x	TRUE
x	FALSE	FALSE	TRUE (und vorher FALSE)	NOT Q1
x	FALSE	FALSE	FALSE oder keine Flanke	unverändert

Anwendungsszenarien

• Reset-dominante Steuerung mit zusätzlicher Umschaltmöglichkeit, z. B. für manuelle Übersteuerung in Sicherheitskreisen.
• Toggle-Funktion bei Taktflanken, z. B. als Frequenzteiler oder Umschalter in digitalen Logikschaltungen.
• Kombinierte Set/Reset/Toggle-Steuerung in Automatisierungssystemen, wo ein Ausgang sowohl durch Sensorsignale gesetzt als auch durch einen Taster umgeschaltet werden kann.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• RS-Flipflop: Reines RS ohne Toggle; FB_RS_T_FF erweitert es um eine Toggle-Funktion.
• Toggle-Flipflop (T-FF): Reiner Toggle ohne Set/Reset; dieser Baustein kombiniert beide Funktionen, wobei der Toggle nur bei inaktiven Set/Reset ausgeführt wird.
• JK-Flipflop: Bietet ähnliche Flexibilität (Set, Reset, Toggle), benötigt aber zwei Ereigniseingänge (z. B. für J und K). FB_RS_T_FF vereinfacht die Schnittstelle auf einen Ereigniseingang und drei boolesche Daten.

Fazit

FB_RS_T_FF ist ein vielseitiger Funktionsblock, der einen reset-dominanten Latch mit einer flankengetriggerten Toggle-Funktion kombiniert. Er eignet sich für Anwendungen, die sowohl feste Setz- und Rücksetzsignale als auch umschaltbare Zustandswechsel erfordern. Die klare Priorisierung (Reset > Set > Toggle) sowie die eingebaute Flankenerkennung machen ihn robust und einfach in Steuerungslogiken einsetzbar.