Uebung_080e4_AX: Beispiel für E_CTU mit Eventbremse durch AX_D_FF / AUI_D_FF_HYS¶

Uebung_080e4_AX_network

Einleitung¶

Diese Übung zeigt die Verwendung eines E_CTU-Zählers in Kombination mit einer Ereignisbremse, die durch die Funktionsbausteine AX_D_FF (D‑Flipflop) und AUI_D_FF_HYS (D‑Flipflop mit Hysterese und Mindestzeit) realisiert wird. Der Zählerwert wird über einen digitalen Ausgang (Q1) und numerisch über ein Bus‑Objekt (N1) ausgegeben. Die Schaltung dämpft sprunghafte Änderungen des Zählerstandes und ermöglicht eine gezielte Filterung von Ereignissen.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)¶

Die Subapplikation enthält keine eigenen Unterbausteine. Sie setzt sich aus vordefinierten Funktionsbausteinen zusammen:

DigitalInput_CLK_I1 – logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA
Liest den binären Eingang I1 (Taktgeber). Wird als Startimpuls für den Ereigniszyklus verwendet.
DigitalInput_RST_I2 – logiBUS::io::DI::logiBUS_IXA
Liest den binären Eingang I2 (Reset). Setzt den Zähler zurück und stoppt den Ereigniszyklus.
X_TO_B_I1 – adapter::conversion::unidirectional::AX_X_TO_BOOL
Wandelt den AX‑Wert von DigitalInput_CLK_I1 in ein BOOL‑Signal.
X_TO_B_I2 – adapter::conversion::unidirectional::AX_X_TO_BOOL
Wandelt den AX‑Wert von DigitalInput_RST_I2 in ein BOOL‑Signal.
E_CYCLE – iec61499::events::E_CYCLE
Erzeugt zyklisch ein Ereignis (Periode: 1 ms). Wird durch den Eingang I1 gestartet und durch I2 gestoppt.
E_CTU – adapter::events::unidirectional::AUI_CTU
Aufwärtszähler. Zählt jedes Ereignis an seinem CU‑Eingang. Der aktuelle Zählwert liegt an CV, der Überlauf‑/Grenzwert‑Ausgang an Q. Der Zähler wird durch den Eingang R zurückgesetzt.
AX_D_FF – adapter::events::unidirectional::AX_D_FF
D‑Flipflop. Übernimmt den logischen Zustand an I und gibt ihn über Q aus. Dient als Ereignisbremse: Der Zählerausgang Q des E_CTU wird nur nach dem Flipflop an den Digitalausgang weitergegeben.
AUI_D_FF_HYS – adapter::events::unidirectional::AUI_D_FF_HYS_TMIN
D‑Flipflop mit Hysterese und Mindestzeit. Parameter:
HYSTERESIS = UINT#25 – Hysteresebreite
Tmin = T#1s – minimale Verweildauer vor Zustandswechsel
Filtert den Zählerwert CV, sodass nur signifikante Änderungen (größer als die Hysterese) nach Ablauf der Mindestzeit weitergegeben werden.
UI_TO_UDI_N1 – adapter::conversion::unidirectional::AUI_TO_AUDI
Wandelt den gefilterten Zählerwert vom AUI‑Format in ein AUDI‑Format um.
Q_NumericValue – isobus::UT::Q::Q_NumericValue_AUDI
Gibt den numerischen Wert über das Bus‑Objekt OutputNumber_N1 aus.
DigitalOutput_Q1 – logiBUS::io::DQ::logiBUS_QXA
Setzt den digitalen Ausgang Q1 entsprechend dem Zustand des Flipflops AX_D_FF.

Programmablauf und Verbindungen¶

Start/Stop der Zyklusabtastung
Solange der Eingang I1 (Taktgeber) aktiv ist, läuft der Ereigniszyklus E_CYCLE mit einer Periode von 1 ms. Wird I2 (Reset) aktiv, wird der Zyklus gestoppt und gleichzeitig der Zähler zurückgesetzt.
Zählerbetrieb
Jedes vom E_CYCLE erzeugte Ereignis (EO) wird an den CU‑Eingang des E_CTU weitergeleitet – der Zähler erhöht sich bei jedem Zyklus um 1, solange kein Reset erfolgt.
Ereignisbremse mit D‑Flipflop
Der Überlauf‑/Grenzwert‑Ausgang Q des Zählers wird auf das I des AX_D_FF gegeben. Das Flipflop übernimmt diesen Zustand ereignisgesteuert und gibt ihn an den Digitalausgang DigitalOutput_Q1 weiter. Dadurch wird der Ausgang nicht zyklisch durchgeschaltet, sondern nur bei einer Änderung des Zähler‑Q aktualisiert.
Hysterese und Mindestzeit (Filterung des Zählerwerts)
Der aktuelle Zählerwert CV wird dem Baustein AUI_D_FF_HYS zugeführt. Dieser gibt den Wert nur dann an den numerischen Ausgang weiter, wenn die Änderung größer als die eingestellte Hysterese (25 Einheiten) ist und der neue Wert mindestens 1 Sekunde stabil bleibt. So werden kurzzeitige Sprünge im Zählerstand unterdrückt.
Ausgabe
Der gefilterte Wert wird über UI_TO_UDI_N1 und Q_NumericValue als numerisches Signal auf OutputNumber_N1 ausgegeben. Der Digitalausgang Q1 zeigt den Zustand des D‑Flipflops an.

Lernziele: - Verständnis des Zusammenspiels von Ereigniszyklen (E_CYCLE) und Zählern (E_CTU) - Einsatz von D‑Flipflops als Ereignisbremse - Filterung von Zählerwerten mittels Hysterese und Mindestzeit - Umgang mit Adapter‑Bausteinen und Formatwandlungen (AX ↔ BOOL, AUI ↔ AUDI)

Schwierigkeitsgrad: Fortgeschritten
Benötigte Vorkenntnisse: Grundlegende 4diac‑IDE Bedienung, Wissen über Ereignis‑ und Datenflüsse, einfache Zähler und Flipflops.

Zusammenfassung¶

Die Übung Uebung_080e4_AX demonstriert einen Aufwärtszähler, dessen Ausgang durch ein D‑Flipflop (Ereignisbremse) entkoppelt und dessen Zählwert durch einen weiteren D‑Flipflop mit Hysterese und Mindestzeit gefiltert wird. Dadurch wird ein stabiler, geglätteter Zählerstand sowohl digital als auch numerisch ausgegeben. Die Schaltung eignet sich besonders für Anwendungen, in denen kurze Störungen oder schnelle Zählereignisse unterdrückt werden müssen.