ILOCK_T_FF¶

ILOCK_T_FF

Einleitung¶

Der ILOCK_T_FF ist ein zusammengesetzter Funktionsblock (Composite FB), der einen sperrbaren Toggle-Flipflop (T-Flipflop) realisiert. Er erweitert ein einfaches T-Flipflop um eine bidirektionale Interlock-Schnittstelle, die das Verketten mehrerer Bausteine zu einer Verriegelungskette erlaubt. Der Baustein eignet sich vor allem für sicherheitsgerichtete Steuerungen, bei denen einmal geschaltete Zustände blockiert und an nachfolgende Glieder weitergegeben werden müssen.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Name	Typ	Beschreibung
CLK	Ereignis	Triggersignal zum Umschalten des Ausgangs (Toggle).

Ereignis-Ausgänge¶

Name	Typ	Beschreibung
EO	Ereignis	Wird ausgelöst, sobald der interne Set‑/Reset‑Latch seinen Zustand geändert hat.

Daten-Eingänge¶

Keine Dateneingänge (die Steuerung erfolgt rein über Ereignisse und die Adapter).

Daten-Ausgänge¶

Name	Typ	Beschreibung
Q	BOOL	Aktueller Zustand des Flipflops (0 oder 1).

Adapter¶

Name	Typ	Richtung	Beschreibung
ILOCK_IN	`adapter::types::bidirectional::AE2`	Sockel (Socket)	Empfängt und sendet Lock‑Signale von bzw. an vorgeschaltete Bausteine in der Kette.
ILOCK_OUT	`adapter::types::bidirectional::AE2`	Stecker (Plug)	Sendet und empfängt Lock‑Signale von bzw. an nachgeschaltete Bausteine.

Funktionsweise¶

Der Baustein besteht intern aus einem E_SWITCH (Ereignisverzweiger) und einem E_SR (Set‑Reset‑Latch):

Normalbetrieb (kein Lock)
Ein Ereignis am CLK wird an den E_SWITCH weitergeleitet.
Der Ausgang Q des internen Latches dient als Steuersignal G für den E_SWITCH:
- Ist Q = FALSE, schaltet der E_SWITCH das Ereignis auf E_SR.S (Set) – Q wird TRUE.
- Ist Q = TRUE, schaltet der E_SWITCH das Ereignis auf E_SR.R (Reset) – Q wird FALSE.
Dadurch wird bei jedem CLK ein sauberer Toggle (Flankenwechsel) ausgeführt.
Lock‑Mechanismus (Interlock)
Über die Adapter ILOCK_IN und ILOCK_OUT können Lock‑Ereignisse in die Kette eingespeist werden.
Ein Lock‑Ereignis (z.B. von einem vorgeschalteten Baustein über ILOCK_IN.EO1 oder von einem nachgeschalteten über ILOCK_OUT.EI1) wird auf den Reset (R) des Latches gelegt.
Dadurch wird Q sofort zurückgesetzt (FALSE). Der Toggle‑Vorgang wird unterbrochen, weil der E_SWITCH nun im Zustand Q = FALSE verharrt und bei nächstem CLK versuchen würde zu setzen – doch das Lock‑Signal kann erneut wirken.
Weiterleitung des Locks: Jedes eingehende Lock‑Ereignis wird gleichzeitig an den jeweils anderen Adapterausgang weitergegeben:
- ILOCK_IN.EO1 → ILOCK_OUT.EO1 (an nachfolgende Bausteine)
- ILOCK_OUT.EI1 → ILOCK_IN.EI1 (an vorherige Bausteine)
Dadurch breitet sich ein Lock in beide Richtungen aus (Multi‑Hop Chain Propagation).
Ergebnis
Solange kein Lock anliegt, arbeitet der Baustein wie ein normaler T‑Flipflop.
Sobald ein Lock aktiv wird, erzwingt er ein Q = FALSE und blockiert weitere Toggle‑Versuche, bis der Lock wieder aufgehoben wird.

Technische Besonderheiten¶

Bidirektionale Lock‑Propagation: Der Baustein kann Lock‑Signale sowohl aufnehmen als auch weitergeben, sodass eine Daisy‑Chain mehrerer ILOCK_T_FF möglich ist.
Rückkopplung des eigenen Zustands: Das Ausgangssignal Q wird intern als Steuersignal für den E_SWITCH verwendet und bestimmt die Toggle‑Richtung.
Kein eigenes ECC: Die gesamte Logik wird durch die beiden enthaltenen Basisbausteine (E_SR, E_SWITCH) abgebildet.

Zustandsübersicht¶

Da der Baustein kein eigenes Zustandsdiagramm besitzt, ergeben sich die Zustände aus dem internen E_SR:

Zustand Q	Bedeutung im Normalbetrieb	Bedeutung bei aktivem Lock
0	Beim nächsten CLK wird auf 1 getoggelt.	Lock hat Q auf 0 gesetzt und hält es dort.
1	Beim nächsten CLK wird auf 0 getoggelt.	Lock setzt Q sofort auf 0 zurück.

Ein aktiver Lock liegt vor, sobald eines der Adapter‑Ereignisse (ILOCK_IN.EO1 oder ILOCK_OUT.EI1) empfangen wurde. Der Lock wird solange gehalten, bis kein Lock‑Ereignis mehr anliegt (die genaue Auflösung hängt von der externen Signalsteuerung ab).

Anwendungsszenarien¶

Sicherheitsverriegelungen in der Landtechnik (z.B. Steuerung von Anbaugeräten): Ein einmal aktivierter Sperrzustand blockiert alle folgenden Schaltvorgänge und wird über die Kette an alle weiteren Komponenten weitergegeben.
Verkettete Not‑Aus‑Systeme: Erlaubt das Fortpflanzen eines Stopp‑Signals entlang mehrerer Stationen, während jede Station selbst den Zustand verwaltet.
Protokolladaption für Interlock‑Signale: Der Baustein kann als universelles Glied in einer Verriegelungskette eingesetzt werden, bei der der Ausgang Q einen Schaltvorgang repräsentiert.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Baustein	Eigenschaften	Unterschied zum ILOCK_T_FF
T‑Flipflop (z.B. `E_TOGGLE`)	Reine Toggle‑Funktion ohne Sperrlogik.	Fehlende Lock‑/Interlock‑Fähigkeit, kein Adapter‑Interface.
RS‑Flipflop (z.B. `E_SR`)	Set‑Reset mit zwei Eingängen, kein Toggle.	Kann mit externer Logik zum Toggle erweitert werden, aber ohne integrierte Lock‑Propagation.
Einfacher Interlock‑Baustein	Nur Lock‑Weitergabe, kein Toggle.	Der ILOCK_T_FF kombiniert Toggle und Lock‑Propagation in einem Baustein.

Fazit¶

Der ILOCK_T_FF vereint die Funktionalität eines getakteten T‑Flipflops mit einer effizienten, bidirektionalen Interlock‑Propagation. Durch die integrierte Multi‑Hop‑Weiterleitung eignet er sich ideal für vernetzte Sicherheitsketten, in denen ein Schaltzustand blockiert und gleichzeitig an die gesamte Kette weitergegeben werden muss. Sein kompakter Aufbau als Composite FB macht ihn leicht verständlich und wiederverwendbar.