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Uebung_004b3b: Zwei gegenseitig verriegelte Toggle-Flip-Flops (Radio-Button-Logik) via Event-Verdrahtung

Uebung_004b3b_network

Einleitung

Diese Übung realisiert eine Radio-Button-Logik – zwei Toggle-Flip-Flops, die sich gegenseitig verriegeln.
Durch die Ereignisverdrahtung wird sichergestellt, dass immer nur einer der beiden Ausgänge (Q1 oder Q2) aktiv sein kann.
Ein Tastendruck auf den zugehörigen Eingang setzt das entsprechende Flip-Flop und setzt das andere gleichzeitig zurück.
Die Logik ist als wiederverwendbare SubApplikation aufgebaut und nutzt logiBUS-Ein-/Ausgänge.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Sub-Bausteine: Uebung_004b3b_sub

Die Hauptapplikation verwendet zwei Instanzen dieses Sub-Bausteins (Uebung_004b3b_sub1 und Uebung_004b3b_sub2).
Der Sub-Baustein bildet ein Toggle-Flip-Flop mit externem RESET-Eingang und SET-Ausgang zur Verriegelung.

  • Typ: SubApplikation (eigener Typ Uebung_004b3b_sub)
  • Schnittstelle:
  • Ereigniseingänge: IND (Toggle-Impuls), RESET (externer Rücksetzbefehl)
  • Ereignisausgänge: EO (Ausgangsimpuls nach Toggle), SET (Signal an das andere Flip-Flop zum Zurücksetzen)

  • Datenausgang: Q (BOOL – aktueller Zustand)

  • Verwendete interne FBs:

  • E_SWITCH_I1: iec61499::events::E_SWITCH
    • Parameter: keine
    • Ereigniseingang: EI
    • Daten-Eingang: G (BOOL)
    • Ereignisausgänge: EO0 (wenn G = FALSE), EO1 (wenn G = TRUE)
    • Funktion: Leitet den eingehenden Ereignisimpuls abhängig vom Wert von G entweder auf EO0 oder EO1.

  • E_SR_I1: iec61499::events::E_SR

    • Parameter: keine
    • Ereigniseingänge: S (Set), R (Reset)
    • Ereignisausgang: EO (wird bei jedem Set- oder Reset-Ereignis ausgelöst)
    • Datenausgang: Q (BOOL – gespeicherter Zustand)
    • Funktion: Set-Reset-Flip-Flop. Wird durch ein Ereignis auf S gesetzt (Q = TRUE), durch ein Ereignis auf R zurückgesetzt (Q = FALSE). Der Ausgang EO signalisiert eine Zustandsänderung.

  • Funktionsweise des Sub-Bausteins:

  • Ein Ereignis auf IND wird durch E_SWITCH geleitet.
  • Der aktuelle Zustand Q des Flip-Flops wird als G an den Switch geführt.
    • Ist Q = FALSE, wird das Ereignis auf EO0 (Set-Pfad) gegeben → setzt E_SR.
    • Ist Q = TRUE, wird das Ereignis auf EO1 (Reset-Pfad) gegeben → setzt E_SR zurück (Toggle-Verhalten).
  • Gleichzeitig wird das Set-Ereignis (von EO0) auch auf den SET-Ausgang gelegt, um das andere Flip-Flop zu verriegeln.
  • Der externe RESET-Eingang zwingt das Flip-Flop in den Zustand Q = FALSE.

Programmablauf und Verbindungen

Die Verschaltung der Hauptapplikation (Uebung_004b3b) ist wie folgt aufgebaut:

  1. Eingänge:
    Zwei logiBUS-Digitaleingänge (DigitalInput_CLK_I1 und DigitalInput_CLK_I2) werden mit den physikalischen Eingängen Input_I1 und Input_I2 verbunden.
    Beide sind auf das Ereignis BUTTON_SINGLE_CLICK konfiguriert – ein Tastendruck löst ein Ereignis aus.

  2. Verbindung der Ereignisse:

  3. Das Ereignis IND von DigitalInput_CLK_I1 wird an den Sub-Baustein Uebung_004b3b_sub1.IND geführt.
  4. Das Ereignis IND von DigitalInput_CLK_I2 wird an Uebung_004b3b_sub2.IND geführt.
  5. Der SET-Ausgang von sub1 ist mit dem RESET-Eingang von sub2 verbunden.

  6. Der SET-Ausgang von sub2 ist mit dem RESET-Eingang von sub1 verbunden.
    Dies bewirkt die gegenseitige Verriegelung: Sobald ein Flip-Flop gesetzt wird, wird das andere zurückgesetzt.

  7. Ausgänge:

  8. Der Q-Ausgang von sub1 wird an den logiBUS-Digitalausgang DigitalOutput_Q1 (Output_Q1) übergeben.
  9. Der Q-Ausgang von sub2 wird an DigitalOutput_Q2 (Output_Q2) übergeben.
  10. Die Ausgangsimpulse (EO) der Sub-Bausteine triggern die zugehörigen Ausgangsbausteine über die REQ-Eingänge.

Ablauf Beispiel:
- Drückt man die Taste an I1, wird sub1 getoggelt: Ist Q1 aus, wird es eingeschaltet; der SET-Ausgang setzt sub2 zurück.
- Ist Q1 bereits an, schaltet es aus, ohne das andere zu beeinflussen.
- Ein Tastendruck auf I2 verhält sich analog.

Lernziele:
- Verständnis von Ereignisverdrahtung in IEC 61499
- Aufbau einer gegenseitigen Verriegelung (Radio-Button)
- Verwendung von Toggle-Flip-Flops mit externem Reset
- Arbeit mit logiBUS-Ein-/Ausgangsbausteinen

Schwierigkeitsgrad: Mittel
Vorkenntnisse: Grundlagen der ereignisgesteuerten Logik, Umgang mit 4diac-IDE und logiBUS.

Zusammenfassung

Die Übung Uebung_004b3b demonstriert eine elegante Realisierung einer Radio-Button-Logik durch zwei miteinander verriegelte Toggle-Flip-Flops.
Die Kernidee besteht darin, die SET-Ausgänge der Sub-Bausteine kreuzweise mit den RESET-Eingängen zu verbinden, sodass nur ein Ausgang gleichzeitig aktiv sein kann.
Dank der modularen Sub-Applikation lässt sich die Logik leicht auf mehrere Kanäle erweitern.