ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX¶

ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX

Einleitung¶

Der Funktionsblock ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX realisiert eine priorisierte Verriegelung (Interlock) für zwei gegenläufige Richtungen (UP/DOWN) unter Berücksichtigung einer konfigurierbaren Schutz-Totzeit. Der Baustein ist als Adapter-Version ausgeführt, d. h. die Ein- und Ausgänge werden über IEC 61499-Adapter bereitgestellt. Ziel ist die sichere Steuerung von Aktoren, bei denen nur eine Richtung gleichzeitig aktiv sein darf, beispielsweise bei Hebe- oder Schwenkbewegungen. Der erste aktivierte Eingang erhält den Vorrang; ein Wechsel der Richtung erfolgt erst nach Ablauf der Schutzzeit und einer erneuten Bewertung.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Name	Typ	Mitgeführte Daten	Beschreibung
`UPDATE`	Event	`DT_PROTECT`	Ereignis zum dynamischen Aktualisieren der Schutzzeit `DT_PROTECT`.

Ereignis-Ausgänge¶

Der FB besitzt keine eigenständigen Ereignis-Ausgänge. Ereignisse werden über die als Plugs ausgeführten Adapter UP_OUT, DOWN_OUT und timeOut bereitgestellt.

Adapter-Ausgang	Ereignis	Beschreibung
`UP_OUT`	`E1`	Wird ausgelöst, wenn der UP-Zustand aktiv ist oder der UP_STOP-Zustand erreicht wird.
`DOWN_OUT`	`E1`	Wird ausgelöst, wenn der DOWN-Zustand aktiv ist oder der DOWN_STOP-Zustand erreicht wird.
`timeOut`	`TimeOut`	Wird ausgelöst, wenn die eingestellte Schutzzeit abgelaufen ist (vom Adapter selbst generiert).

Daten-Eingänge¶

Name	Typ	Initialwert	Beschreibung
`DT_PROTECT`	TIME	`T#50ms`	Schutzzeit, die nach einer Deaktivierung eines Eingangs verstreicht, bevor eine erneute Bewertung der Eingänge erfolgt.

Daten-Ausgänge¶

Der FB besitzt keine eigenständigen Daten-Ausgänge. Ausgangsdaten werden über die Adapter UP_OUT, DOWN_OUT und timeOut bereitgestellt.

Adapter-Ausgang	Daten	Beschreibung
`UP_OUT`	`D1` (BOOL)	Signalisiert den aktiven UP-Zustand (`TRUE`) oder inaktiven UP-Zustand (`FALSE`).
`DOWN_OUT`	`D1` (BOOL)	Signalisiert den aktiven DOWN-Zustand (`TRUE`) oder inaktiven DOWN-Zustand (`FALSE`).
`timeOut`	`DT` (TIME)	Wird vom Algorithmus auf den Wert von `DT_PROTECT` gesetzt und bestimmt die Timer-Dauer.

Adapter¶

Typ	Name	Richtung	Beschreibung
`adapter::types::unidirectional::AX`	`UP_IN`	Socket	Eingang für die UP-Richtung. Das Event `E1` (steigende Flanke) aktiviert die Verarbeitung; `D1` (BOOL) gibt den gewünschten Zustand vor.
`adapter::types::unidirectional::AX`	`DOWN_IN`	Socket	Eingang für die DOWN-Richtung. Analog zu `UP_IN`.
`adapter::types::unidirectional::AX`	`UP_OUT`	Plug	Ausgang für die UP-Richtung. Stellt Ereignis und Daten für die angeschlossene Logik bereit.
`adapter::types::unidirectional::AX`	`DOWN_OUT`	Plug	Ausgang für die DOWN-Richtung. Stellt Ereignis und Daten bereit.
`iec61499::events::ATimeOut`	`timeOut`	Plug	Adapter für einen Timer. Der FB setzt die Zeitdauer (`DT`) und startet den Timer über das Ereignis `START`. Das Ereignis `TimeOut` signalisiert den Ablauf.

Funktionsweise¶

Der Baustein arbeitet als zustandsgesteuerte Verriegelung mit zwei Prioritätseingängen. Die grundsätzliche Funktionsweise:

Initialzustand (STOP): Keine Richtung ist aktiv. Ein eingehendes Ereignis an UP_IN.E1 oder DOWN_IN.E1 wird nur dann verarbeitet, wenn das zugehörige Datensignal D1 den Wert TRUE hat. Der erste Eingang, der diese Bedingung erfüllt, wechselt in den entsprechenden Zustand (UP oder DOWN). Sind beide gleichzeitig TRUE, wird keiner akzeptiert – der Baustein bleibt im STOP.
Aktiver Zustand (UP oder DOWN): Der Ausgangsadapter (UP_OUT oder DOWN_OUT) signalisiert die aktive Richtung über D1 = TRUE und löst das Ereignis E1 aus. Die Schutzzeit wird im Timer gespeichert, jedoch aktiv noch nicht gestartet.
Deaktivierung und Schutzzeit: Wenn der aktive Eingang sein Datensignal auf FALSE (oder das Ereignis ohne TRUE) zurücksetzt, wechselt der FB in den entsprechenden Stop-Zustand (UP_STOP oder DOWN_STOP). Dabei wird der Ausgang auf FALSE gesetzt und der Timer über das Ereignis timeOut.START gestartet. Nach Ablauf der eingestellten Schutzzeit (timeOut.TimeOut) wechselt der FB in den Evaluierungszustand (EVAL).
Evaluierung (EVAL): Im Evaluierungszustand werden die aktuellen Datensignale beider Eingänge ausgewertet:
Nur UP_IN.D1 = TRUE → Wechsel zu UP
Nur DOWN_IN.D1 = TRUE → Wechsel zu DOWN
Keines oder beide TRUE → Wechsel zurück zu STOP
Dynamische Aktualisierung: Das Ereignis UPDATE erlaubt es, während des Betriebs die Schutzzeit DT_PROTECT zu ändern. Die aktualisierte Zeit wird bei nächster Verwendung des Timers wirksam (der Timer wird nur in den Stop-Zuständen gestartet). Das Ereignis kann in jedem Zustand empfangen werden, ohne den aktuellen Steuerungszustand zu verlassen.

Technische Besonderheiten¶

Adapter-Schnittstelle: Der gesamte Datenaustausch erfolgt über Adapter. Dadurch wird eine saubere Trennung zwischen Steuerungslogik und Peripherie erreicht, die Wiederverwendbarkeit erhöht und die Kapselung verbessert.
Dynamische Schutzzeit: Über das UPDATE-Ereignis kann die Totzeit zur Laufzeit verändert werden, ohne den Baustein neu zu starten. Dies ist besonders in Applikationen mit variablen Schaltzeiten (z. B. temperaturabhängige Verzögerungen) nützlich.
Totzeit-Prinzip: Der FB geht nach Deaktivierung eines Eingangs nicht sofort in den anderen Zustand, sondern erzwingt eine minimale Verzögerung (DT_PROTECT). Dies verhindert Prellen oder ungewollte schnelle Umschaltungen.
Priorisierung nach erstem Aktiv: Die Logik reagiert nur auf das erste TRUE-Signal eines Eingangsereignisses. Gleichzeitige Aktivierung beider Eingänge führt zu keiner Richtungsänderung.
Selbsthaltung ohne externes Ereignis: Solange ein aktiver Eingang sein D1 auf TRUE hält, bleibt der zugehörige Ausgangszustand erhalten, auch ohne weitere Ereignisse.

Zustandsübersicht¶

Zustand	Beschreibung	Aktivitäten
`STOP`	Initial- und Ruhezustand. Keine Richtung aktiv.	–
`UP`	UP-Richtung aktiv.	Algorithmus `UP`: setzt `UP_OUT.D1 = TRUE`, `DOWN_OUT.D1 = FALSE`, überträgt `DT_PROTECT` an `timeOut.DT` und sendet `UP_OUT.E1`.
`DOWN`	DOWN-Richtung aktiv.	Algorithmus `DOWN`: setzt `DOWN_OUT.D1 = TRUE`, `UP_OUT.D1 = FALSE`, überträgt `DT_PROTECT` an `timeOut.DT` und sendet `DOWN_OUT.E1`.
`UP_STOP`	Wartezeit nach Deaktivierung von UP.	Algorithmus `STOP`: setzt beide Ausgänge auf `FALSE`, überträgt `DT_PROTECT` an `timeOut.DT` und startet den Timer mit `timeOut.START`.
`DOWN_STOP`	Wartezeit nach Deaktivierung von DOWN.	Algorithmus `STOP` (analog zu `UP_STOP`).
`EVAL`	Evaluierung nach Ablauf der Schutzzeit.	Kein Algorithmus; die Transitionen entscheiden über den nächsten Zustand basierend auf den aktuellen Eingangsdaten.

Transitionen (vereinfacht):

STOP → UP wenn UP_IN.E1 und UP_IN.D1 = TRUE
STOP → DOWN wenn DOWN_IN.E1 und DOWN_IN.D1 = TRUE
UP → UP_STOP wenn UP_IN.E1 und UP_IN.D1 = FALSE
DOWN → DOWN_STOP wenn DOWN_IN.E1 und DOWN_IN.D1 = FALSE
UP_STOP → EVAL wenn timeOut.TimeOut
DOWN_STOP → EVAL wenn timeOut.TimeOut
EVAL → UP wenn UP_IN.D1 = TRUE und DOWN_IN.D1 = FALSE
EVAL → DOWN wenn DOWN_IN.D1 = TRUE und UP_IN.D1 = FALSE
EVAL → STOP wenn beide FALSE oder beide TRUE
In jedem Zustand kann das Ereignis UPDATE zum selben Zustand zurückführen (dient nur der Aktualisierung von DT_PROTECT).

Anwendungsszenarien¶

Hebebühnensteuerung: Verriegelung von Heben und Senken; nach Loslassen des Hebebefehls wird eine Totzeit von z. B. 100 ms eingehalten, bevor ein Senken möglich ist.
Ventilsteuerung: Umschaltung zwischen zwei Medien (z. B. Heizen/Kühlen) mit einer Schutzzeit, um Druckstöße zu vermeiden.
Roboterachsen: Vermeidung von Kollisionen durch gleichzeitige Ansteuerung gegenläufiger Bewegungen.
Türsteuerung: Öffnen/Schließen mit Verzögerung beim Richtungswechsel zum Schutz von Endanschlägen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Baustein / Eigenschaft	`ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX`	Einfacher Interlock (ohne Totzeit)	Interlock mit fester Totzeit
Totzeit	Dynamisch konfigurierbar über `UPDATE`	Keine	Fest (meist im Baustein verdrahtet)
Schnittstelle	Adapter (AX), lose Kopplung	Meist direkte Ein-/Ausgänge	Direkte Ein-/Ausgänge
Priorität	Erster aktiver Eingang	Oft festgelegte Priorität	Unterscheidet sich
Evaluierung nach Totzeit	Ja, mit klarer Zustandsmaschine	Nein	Teilweise
Flexibilität	Hoch (Laufzeitänderung)	Gering	Mittel

Der ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX bietet eine besonders flexible Lösung durch die Adapter-Schnittstelle und die dynamisch änderbare Totzeit. Er ist ideal für modulare, wiederverwendbare Steuerungsprojekte nach IEC 61499.

Fazit¶

Der Funktionsblock ILOCK_BLOCK_PROTECT_AX ist ein robuster, zustandsgesteuerter Verriegelungsbaustein für zwei gegenläufige Richtungen. Die Kombination aus Priorisierung des ersten aktiven Eingangs, einer konfigurierbaren Schutz-Totzeit und der vollständigen Adapter-Schnittstelle macht ihn zu einer hervorragenden Wahl für sichere und flexible Steuerungsaufgaben in der Automatisierungstechnik. Die dynamische Anpassung der Totzeit über das UPDATE-Ereignis erhöht die Anpassungsfähigkeit an wechselnde Prozessbedingungen. Durch die klare Zustandsmaschine und die Berücksichtigung der IEC 61499-Standards ist der Baustein sowohl in einfachen als auch in komplexen verteilten Systemen einsetzbar.