Zum Inhalt

ILOCK_SWITCH_PROTECT_AX

ILOCK_SWITCH_PROTECT_AX

Einleitung

Der Funktionsblock ILOCK_SWITCH_PROTECT_AX dient zur verriegelten Umschaltung zwischen zwei Eingangskanälen (UP/DOWN) mit einer einstellbaren Schutz-Totzeit. Er priorisiert den zuletzt aktiven Eingang und verhindert durch die Totzeit ein unkontrolliertes Hin- und Herschalten (Prellen) bei gleichzeitigen oder schnell wechselnden Anforderungen. Die Schnittstelle erfolgt über standardisierte unidirektionale Adapter (Typ AX) sowie einen Timer-Adapter.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis Beschreibung
UPDATE Parametrierungsereignis; übernimmt den aktuellen Wert von DT_PROTECT in den Timer.

Ereignis-Ausgänge

Keine direkten Ereignisausgänge. Die Ausgabe erfolgt implizit über die Adapter:

  • UP_OUT.E1 – Ereignisausgang des Up-Adapters
  • DOWN_OUT.E1 – Ereignisausgang des Down-Adapters
  • timeOut.TimeOut – Ereignis des Timer-Adapters (interne Verwendung)

Daten-Eingänge

Name Typ Initialwert Beschreibung
DT_PROTECT TIME T#50ms Schutz-Totzeit, die nach einem Zustandswechsel aktiviert wird.

Daten-Ausgänge

Keine direkten Datenausgänge. Die Zustandsausgabe erfolgt über die Adapter:

  • UP_OUT.D1 – Boolescher Wert für den Up-Ausgang (TRUE wenn aktiv)
  • DOWN_OUT.D1 – Boolescher Wert für den Down-Ausgang (TRUE wenn aktiv)

Adapter

Richtung Name Typ Beschreibung
Socket UP_IN adapter::types::unidirectional::AX Eingang für die Anforderung „Aufwärts/Vorwärts“. Enthält Ereignis E1 und Bool-Daten D1.
Socket DOWN_IN adapter::types::unidirectional::AX Eingang für die Anforderung „Abwärts/Rückwärts“.
Plug UP_OUT adapter::types::unidirectional::AX Ausgang für die Richtung Aufwärts.
Plug DOWN_OUT adapter::types::unidirectional::AX Ausgang für die Richtung Abwärts.
Plug timeOut iec61499::events::ATimeOut Timer-Adapter zur Realisierung der Totzeit. Steuert das Ereignis TimeOut nach Ablauf von DT_PROTECT.

Funktionsweise

Der Baustein realisiert eine verriegelte Zwei-Kanal-Schaltung mit Totzeit:

  • Die beiden Eingänge UP_IN und DOWN_IN können nie gleichzeitig aktiv ausgegeben werden.
  • Sobald ein Eingang aktiv wird (d.h. sein Ereignis E1 tritt ein und das zugehörige Datum D1 ist TRUE), schaltet der Baustein nach einer kurzen Totzeit in den entsprechenden Zustand (UP oder DOWN).
  • Erfolgt ein Richtungswechsel, wird zuerst der Schutzzustand PROTECT eingenommen, in dem alle Ausgänge auf FALSE gesetzt und der Timer mit DT_PROTECT gestartet wird. Nach Ablauf der Totzeit wird in den Zustand EVAL gewechselt, der anhand der aktuellen Eingangssignale entscheidet, welcher Endzustand eingenommen wird.
  • Durch die Totzeit wird ein Übersprechen oder Prellen der Signale unterbunden, z. B. bei mechanischen Schaltern oder sich überlappenden Anforderungen.

Technische Besonderheiten

  • Adapter-basierte Schnittstelle: Der FB kommuniziert ausschließlich über standardisierte Adapter (AX für boolesche Steuerung, ATimeOut für Timer). Dies ermöglicht eine einfache Wiederverwendung in verschiedenen Container-Bausteinen.
  • Integrierte Schutzlogik: Im Zustand PROTECT werden alle Ausgänge deaktiviert, bevor eine neue Richtung aktiviert wird – dies schützt angeschlossene Hardware (z. B. Motoren, Ventile) vor Kurzschluss oder gegenseitigem Blockieren.
  • Parameteraktualisierung: Das Ereignis UPDATE erlaubt eine dynamische Anpassung der Totzeit zur Laufzeit, ohne den Baustein resetten zu müssen.
  • Totzeit bei jedem Zustandswechsel: Jeder Übergang (Stop→Up, Down→Up usw.) durchläuft immer die Schutzphase, unabhängig von der vorherigen Richtung.

Zustandsübersicht

Zustand Beschreibung
STOP Ruhezustand. Keine Ausgabe aktiv. Wartet auf Aktivierung eines Eingangs.
UP Ausgang UP_OUT.D1 = TRUE, DOWN_OUT.D1 = FALSE. Wird aktiv, wenn UP_IN.D1 anliegt und DOWN_IN.D1 inaktiv ist.
DOWN Ausgang DOWN_OUT.D1 = TRUE, UP_OUT.D1 = FALSE. Wird aktiv, wenn DOWN_IN.D1 anliegt und UP_IN.D1 inaktiv ist.
PROTECT Schutzphase. Beide Ausgänge werden sofort auf FALSE gesetzt, der Timer wird gestartet. Nach Ablauf von DT_PROTECT wird in EVAL gewechselt.
EVAL Auswertungszustand. Basierend auf den aktuellen Eingangsdaten wird entschieden, welcher Endzustand (STOP, UP, DOWN) oder erneut PROTECT (bei gleichzeitigen Anforderungen) eingenommen wird.

Die in der ECC definierten Transitionen sind:

  • STOP → UP (bei UP_IN.E1 und UP_IN.D1)
  • STOP → DOWN (bei DOWN_IN.E1 und DOWN_IN.D1)
  • UP → PROTECT (bei UP_IN.E1 und NOT UP_IN.D1 ODER DOWN_IN.E1 und DOWN_IN.D1)
  • DOWN → PROTECT (analog)
  • PROTECT → EVAL (nach timeOut.TimeOut)
  • EVAL → UP (bei UP_IN.D1 AND NOT DOWN_IN.D1)
  • EVAL → DOWN (bei DOWN_IN.D1 AND NOT UP_IN.D1)
  • EVAL → STOP (bei NOT UP_IN.D1 AND NOT DOWN_IN.D1)
  • EVAL → PROTECT (bei UP_IN.D1 AND DOWN_IN.D1)
  • In jedem Zustand kann ein UPDATE-Ereignis den Zustand neu bewerten und die Totzeit aktualisieren.

Anwendungsszenarien

  • Verriegelung von Antrieben: Beispielsweise bei einem Hubtisch oder einem Förderband, das nur in eine Richtung gleichzeitig aktiv sein darf.
  • Schutz vor Kurzschluss in H-Brücken-Schaltungen: Bevor die Polarität eines Motors umgeschaltet wird, werden beide Ausgänge kurzzeitig deaktiviert.
  • Schaltende Sicherheitslogik in der Landtechnik oder Automatisierung, wo mechanische Endschalter oder Näherungssensoren eine zeitliche Entprellung benötigen.
  • Schnittstelle zwischen zwei Steuerungssystemen: Wenn beide Systeme eine gemeinsame Achse ansteuern, verhindert der Baustein Kollisionen durch die Priorisierung des zuletzt aktiven Eingangs.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • Einfaches RS-Flipflop: Bietet keine Totzeit und schaltet sofort – kann bei sich überlappenden Signalen oszillieren.
  • SWITCH (ohne Schutz): Standard-Umschalter schaltet ebenfalls ohne Verzögerung und ohne Entprellung.
  • SR-Latch mit Timer: Ähnliche Funktion, jedoch meist als Composite-Baustein realisiert. ILOCK_SWITCH_PROTECT_AX kapselt die gesamte Logik inklusive Timer und Auswertung in einem Basic Function Block.
  • Interlock-Bausteine in IEC 61499: Viele Bibliotheken bieten Interlock-FBs, jedoch oft ohne Adapter-Schnittstelle oder mit festen Verzögerungen. Dieser Baustein ist speziell für den Einsatz mit unidirektionalen AX-Adaptern ausgelegt.

Fazit

ILOCK_SWITCH_PROTECT_AX ist ein robuster und flexibler Baustein zur verriegelten Umschaltung mit einstellbarer Schutz-Totzeit. Die Adapter-basierte Schnittstelle ermöglicht eine saubere Integration in modulare 4diac-Architekturen. Die klare Zustandsmaschine gewährleistet deterministisches Verhalten und bietet Schutz vor Fehlschaltungen in zeitkritischen Anwendungen. Ideal für Anwendungen in der Agrartechnik, Automatisierung und Antriebstechnik, bei denen ein sicherer Richtungswechsel erforderlich ist.