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Uebung_004b5: Toggle Flip-Flop mit IX / E_SWITCH + E_T_FF

Uebung_004b5_network

Einleitung

Diese Übung demonstriert die Realisierung eines Toggle-Flipflops (T-FF) mithilfe der Funktionsbausteine E_R_TRIG (Flankenerkennung steigend) und E_T_FF (Toggle-Flipflop). Ein digitaler Eingang (IX) wird als Taster verwendet – jede steigende Flanke am Eingang schaltet den digitalen Ausgang (QX) um (toggle). Der Aufbau eignet sich z. B. zum Ein- und Ausschalten einer Leuchte mit einem einzelnen Taster.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Die Subapplikation besteht aus vier Funktionsbausteinen:

  • DigitalInput_I1: Typ logiBUS::io::DI::logiBUS_IX
  • Beschreibung: Liest einen digitalen Eingang vom Feldbus (z. B. einen Taster).
  • Parameter: QI = TRUE (Qualität des Eingangs aktiv), Input = Input_I1 (physikalischer Kanal).
  • Ereignisausgänge: IND (wird ausgelöst, wenn sich der Eingangszustand ändert).

  • Datenausgang: IN (aktueller digitaler Wert).

  • E_R_TRIG: Typ iec61499::events::E_R_TRIG

  • Beschreibung: Erkennt eine steigende Flanke des Eingangssignals.
  • Eingänge:
    • Ereignis: EI (Start der Verarbeitung).
    • Daten: QI (Qualität des Eingangswerts, hier mit DigitalInput_I1.IN verbunden).

  • Ausgänge:

    • Ereignis: EO (wird genau bei einer steigenden Flanke von QI ausgelöst).

  • E_T_FF: Typ iec61499::events::E_T_FF

  • Beschreibung: Toggle-Flipflop – bei jedem Ereignis am Eingang CLK wird der interne Zustand invertiert.
  • Eingänge:
    • Ereignis: CLK (Takt, hier von E_R_TRIG.EO gespeist).

  • Ausgänge:

    • Ereignis: EO (wird nach Zustandswechsel einmal ausgelöst).
    • Daten: Q (aktueller Zustand des Flipflops, TRUE/FALSE).

  • DigitalOutput_Q1: Typ logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX

  • Beschreibung: Setzt einen digitalen Ausgang am Feldbus (z. B. eine Leuchte).
  • Parameter: QI = TRUE (Ausgang freigegeben), Output = Output_Q1 (physikalischer Kanal).
  • Ereigniseingänge: REQ (Anforderung zum Beschreiben des Ausgangs).
  • Dateneingang: OUT (gewünschter digitaler Wert).

Programmablauf und Verbindungen

Die Subapplikation ist als ereignisgesteuerte Kette realisiert:

  1. Eingangsänderung: Der Baustein DigitalInput_I1 überwacht den physikalischen Eingang. Sobald sich der Zustand ändert, wird das Ereignis IND ausgelöst.
  2. Flankenerkennung: Das Ereignis IND wird an den Ereigniseingang EI von E_R_TRIG weitergeleitet (Event-Verbindung: DigitalInput_I1.IND → E_R_TRIG.EI). Parallel dazu wird der aktuelle digitale Wert (DigitalInput_I1.IN) an den Dateneingang QI von E_R_TRIG übergeben (Data-Verbindung: DigitalInput_I1.IN → E_R_TRIG.QI).
    E_R_TRIG prüft, ob der Wert von QI eine steigende Flanke (Wechsel von FALSE auf TRUE) aufweist. Ist dies der Fall, wird am Ausgang EO ein Ereignis erzeugt.
  3. Toggle-Flipflop: Das Ereignis EO von E_R_TRIG triggert den Takteingang CLK von E_T_FF (Event-Verbindung: E_R_TRIG.EO → E_T_FF.CLK). Bei jedem Takt wechselt der Zustand des Flipflops. Das Ergebnis steht am Datenausgang Q zur Verfügung. Gleichzeitig wird das Ausgangsereignis EO von E_T_FF ausgelöst.
  4. Ausgang setzen: Das Ereignis EO von E_T_FF wird an den REQ-Eingang von DigitalOutput_Q1 weitergeleitet (Event-Verbindung: E_T_FF.EO → DigitalOutput_Q1.REQ). Der Flipflop-Zustand (E_T_FF.Q) wird als Sollwert an den Dateneingang OUT von DigitalOutput_Q1 übergeben (Data-Verbindung: E_T_FF.Q → DigitalOutput_Q1.OUT). Dadurch wird der physikalische Ausgang entsprechend gesetzt.

Lernziele:
- Verständnis ereignisgesteuerter Abläufe in 4diac.
- Einsatz eines Flankenerkennungsbausteins (E_R_TRIG).
- Realisierung eines Toggle-Flipflops mit E_T_FF.
- Kopplung von digitalen Ein-/Ausgängen über logiBUS.

Schwierigkeitsgrad: Einsteiger (nach Kenntnis grundlegender FB-Typen).

Vorkenntnisse: Grundlegender Umgang mit 4diac‑IDE, Kenntnis von Event- und Datenverbindungen.

Zusammenfassung

Mit dieser Übung wurde eine typische Taster‑Schalter‑Funktion (Toggle) umgesetzt. Durch die Kombination von E_R_TRIG und E_T_FF wird jede steigende Flanke am Eingang erkannt und der Ausgangszustand umgeschaltet. Die Bausteine sind lose gekoppelt – ein Vorteil der ereignisgesteuerten Programmierung. Die Subapplikation kann direkt in ein 4diac-Projekt eingebunden und auf einem entsprechenden Zielsystem (mit logiBUS‑Anbindung) ausgeführt werden.