ILOCK_T_FF_AX¶

ILOCK_T_FF_AX

Einleitung¶

Der Funktionsblock ILOCK_T_FF_AX ist ein zusammengesetzter (Composite) Baustein, der einen verriegelbaren Toggle-Flip-Flop (engl. lockable toggle flip-flop) realisiert. Er verfügt über eine AE2-Adapter-Schnittstelle zur Anbindung an eine übergeordnete Verriegelungslogik und gibt den aktuellen Schaltzustand über einen unidirektionalen AX-Adapter aus. Der Baustein ist für den Einsatz in sicherheitsgerichteten oder verriegelten Steuerungsanwendungen konzipiert, bei denen das Umschalten eines Ausgangs durch externe Bedingungen beeinflusst werden muss.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Ereignis	Typ	Beschreibung
`CLK`	Event	Taktsignal, das einen Zustandswechsel (Toggle) auslöst.

Ereignis-Ausgänge¶

Der Baustein besitzt keine eigenen Ereignisausgänge. Ereignisse werden über die Adapter-Schnittstellen weitergegeben.

Daten-Eingänge¶

Keine direkten Dateneingänge.

Daten-Ausgänge¶

Keine direkten Datenausgänge. Der aktuelle Zustand wird über den AX-Adapter bereitgestellt.

Adapter¶

Adapter	Typ	Richtung	Beschreibung
`Q`	`adapter::types::unidirectional::AX`	Plug/Output	Unidirektionaler Ausgangsadapter, der den aktuellen Zustand (boolescher Wert) als Datum liefert und ein Ereignis bei Zustandsänderung ausgibt.
`ILOCK_IN`	`adapter::types::bidirectional::AE2`	Socket	Bidirektionaler Adapter (Eingang) zur Aufnahme von Verriegelungssignalen.
`ILOCK_OUT`	`adapter::types::bidirectional::AE2`	Plug	Bidirektionaler Adapter (Ausgang) zur Weitergabe von Verriegelungsereignissen an die übergeordnete Logik.

Die AE2-Adapter besitzen je zwei Ereignispaare (EI1/EO1, EI2/EO2) und zwei zugehörige Datenports. In diesem Baustein werden nur die ersten Ports (EI1/EO1) genutzt.

Funktionsweise¶

Der interne Aufbau besteht aus zwei IEC 61499-Standardbausteinen: E_SR (Set-Reset-Flip-Flop) und E_SWITCH (Ereignisweiche). Das Toggle-Verhalten wird wie folgt realisiert:

Ein ankommendes CLK-Ereignis wird der Ereignisweiche E_SWITCH zugeführt.
Der Schalteingang G der Weiche ist mit dem Ausgang Q des SR-Flip-Flops verbunden.
Ist G = false, wird das Ereignis an den Ausgang EO0 (Set-Pfad) weitergeleitet.
Ist G = true, wird das Ereignis an den Ausgang EO1 (Reset-Pfad) weitergeleitet.
Der Set-Pfad (EO0) setzt den SR-Flip-Flop (E_SR.S) und erzeugt gleichzeitig ein Ereignis auf ILOCK_OUT.EO1 sowie ILOCK_IN.EI1, um die Verriegelung über die Adapter zu informieren.
Der Reset-Pfad (EO1) setzt den SR-Flip-Flop zurück (E_SR.R). Dieser Reset kann auch extern über ILOCK_IN.EO1 oder ILOCK_OUT.EI1 ausgelöst werden, wodurch ein verriegelter Reset möglich ist.
Der Ausgang des SR-Flip-Flops (E_SR.Q) wird auf den AX-Adapter Q.D1 geschrieben und bei jedem Zustandswechsel wird das Ereignis Q.E1 ausgelöst.
Zusätzlich werden Ereignisse zwischen ILOCK_IN und ILOCK_OUT in beide Richtungen durchgeschleift, um eine Kommunikation mit benachbarten Bausteinen im selben Verriegelungsverbund zu ermöglichen.

Der Baustein realisiert somit einen flankengetriggerten Toggle-Flip-Flop, der durch externe Verriegelungssignale (über die AE2-Adapter) zurückgesetzt werden kann.

Technische Besonderheiten¶

Composite-Implementierung: Der Baustein ist als Netzwerk aus Standard-FBs (E_SR und E_SWITCH) aufgebaut und kann daher leicht angepasst oder in andere Projekte eingebunden werden.
Bidirektionale Verriegelungsschnittstelle: Die AE2-Adapter erlauben sowohl den Empfang als auch die Weitergabe von Verriegelungsereignissen, was eine modulare Kaskadierung mehrerer Bausteine ermöglicht.
Unidirektionaler AX-Ausgang: Der Zustand wird als sauberes boolesches Signal mit Ereignisbereitstellung ausgegeben; kein zusätzlicher Datenkonvertierungsaufwand auf der Empfängerseite.
Verwendung nur der ersten AE2-Ports: Die zweiten Ports der AE2-Adapter bleiben ungenutzt und können bei Bedarf in einer abgeleiteten Variante ergänzt werden.

Zustandsübersicht¶

Der interne Zustand des Flip-Flops ist binär:

Zustand	Beschreibung
`0` (false)	Ausgang `Q` ist inaktiv. Bei nächstem `CLK` wird der Baustein setzen.
`1` (true)	Ausgang `Q` ist aktiv. Bei nächstem `CLK` wird der Baustein zurücksetzen.

Die Zustandsübergänge erfolgen ausschließlich bei einem CLK-Ereignis (Toggle) oder bei einem Verriegelungs-Reset über ILOCK_IN.EO1 bzw. ILOCK_OUT.EI1. Ein gleichzeitiges Setzen und Rücksetzen wird durch die Logik des SR-Flip-Flops aufgelöst (Reset hat Priorität, sofern beide Ereignisse eintreffen).

Anwendungsszenarien¶

Verriegelte Ausgangssteuerung: In Maschinensteuerungen, bei denen ein Ausgang nur unter bestimmten Sicherheitsbedingungen umgeschaltet werden darf. Die Verriegelungssignale (z. B. von Not-Aus-Kreisen oder Lichtgittern) werden über ILOCK_IN eingelesen und unterdrücken den Toggle.
Kaskadierte Verriegelungsketten: Mehrere ILOCK_T_FF_AX-Bausteine können über die AE2-Adapter miteinander verbunden werden, um eine abgestufte Verriegelungshierarchie aufzubauen.
Taktsynchrone Schaltzustandsverwaltung: Der Baustein eignet sich für Anwendungen, die einen getakteten Zustandswechsel benötigen, z. B. in Schrittketten oder sequentiellen Ablaufsteuerungen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Standard Toggle-FF (z. B. eigener IEC‑61499-Baustein E_TOGGLE): Ein einfacher Toggle-Flip-Flop hat keine externe Verriegelungsschnittstelle und kann nicht durch externe Bedingungen zurückgesetzt werden. ILOCK_T_FF_AX erweitert dieses Grundprinzip um die bidirektionale AE2-Kommunikation.
Set-Reset-Flip-Flop (z. B. E_SR): Ein SR-FF hat separate Set- und Reset-Eingänge, aber keinen Toggle-Mechanismus. Der vorliegende Baustein kombiniert Toggle- und SR-Verhalten mit einer Verriegelungslogik.
Bausteine mit AX-Ausgang: Der AX-Adapter ist ein gebräuchlicher Standard für unidirektionale boolesche Ausgänge. Andere Bausteine verwenden oft separate Datenports, während hier eine gekapselte Adapterschnittstelle genutzt wird.

Fazit¶

ILOCK_T_FF_AX bietet eine kompakte, standardkonforme Lösung für einen verriegelbaren Toggle-Flip-Flop in der IEC‑61499‑Umgebung. Durch die Verwendung von AE2-Adapter-Schnittstellen lässt er sich nahtlos in moderne, modulare Automatisierungsarchitekturen integrieren. Der Composite-Aufbau erleichtert die Wartung und Anpassung, während die klare Trennung von Ereignis- und Datenflüssen die Fehlersuche vereinfacht. Der Baustein ist speziell für sicherheitsgerichtete oder verriegelungsabhängige Schaltaufgaben optimiert und bietet eine solide Grundlage für die Entwicklung komplexerer Steuerungslogiken.