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Uebung_007d3: Blinker mit E_CYCLE und E_T_FF

Uebung_007d3_network

Einleitung

Diese Übung realisiert einen zufallsgesteuerten Blinker mit Hilfe der Funktionsbausteine E_CYCLE, FB_RANDOM, E_D_FF_ANY_HYS, F_MOVE und F_GT. Ein zyklischer Takt triggert die Erzeugung eines Zufallswerts, der über ein Flip‑Flop mit Hysterese und einen Komparator einen digitalen Ausgang schaltet. Der Blinker simuliert damit ein unregelmäßiges Ein‑/Ausschaltverhalten.

Verwendete Funktionsbausteine (FBs)

Bausteinname Typ Parameter Kurzbeschreibung
E_CYCLE iec61499::events::E_CYCLE DT = T#1ms Erzeugt alle 1 ms ein Ereignis am Ausgang EO.
FB_RANDOM eclipse4diac::utils::FB_RANDOM SEED = 0 Liefert bei jedem REQ‑Ereignis einen neuen REAL‑Zufallswert zwischen 0 und 1 am Ausgang VAL.
E_D_FF_ANY_HYS logiBUS::signalprocessing::hysteresis::E_D_FF_ANY_HYS HYSTERESIS = REAL#0.95 Getaktetes Flip‑Flop mit Hysterese: Der Eingang D wird mit dem Ereignis an CLK übernommen. Der Ausgang Q schaltet erst um, wenn der Wert die Hysterese überschreitet.
F_MOVE iec61131::selection::F_MOVE DataType = REAL Kopiert den Eingangswert (IN) unverändert auf den Ausgang (OUT). Dient hier der Typwandlung von BOOL → REAL.
F_GT iec61131::comparison::F_GT IN2 = REAL#0.49 Vergleicht IN1 mit der Konstanten IN2 und gibt am Ausgang OUT TRUE aus, wenn IN1 größer als 0.49 ist.
DigitalOutput_Q1 logiBUS::io::DQ::logiBUS_QX QI = TRUE, Output = Output_Q1 Digitalausgangsbaustein, der das übergebene Signal (OUT) an die physikalische Adresse Output_Q1 weitergibt.

Programmablauf und Verbindungen

  1. Taktgenerierung
    E_CYCLE erzeugt alle 1 ms ein Ereignis an seinem Ausgang EO.

  2. Zufallswert erzeugen
    Dieses Ereignis wird über die Eventverbindung an den Eingang REQ von FB_RANDOM weitergegeben. FB_RANDOM berechnet einen zufälligen REAL‑Wert zwischen 0 und 1 und gibt ihn am Datenausgang VAL aus. Gleichzeitig signalisiert es die Fertigstellung über CNF.

  3. Flip‑Flop mit Hysterese
    Das CNF‑Ereignis triggert den Takteingang CLK von E_D_FF_ANY_HYS. Der Datenwert von FB_RANDOM.VAL wird an den Dateneingang D gelegt. Durch die eingestellte Hysterese von 0.95 wird der Ausgang Q nur dann auf TRUE gesetzt, wenn der Zufallswert die vorherige Schwelle deutlich überschreitet; bei Unterschreitung erfolgt das Zurücksetzen mit entsprechender Verzögerung. Der Ausgang Q ist ein BOOL‑Wert.

  4. Typwandlung
    Nach dem Flip‑Flop wird der BOOL‑Wert über F_MOVE (mit DataType = REAL) in eine REAL‑Zahl umgewandelt (TRUE → 1.0, FALSE → 0.0). Das Ereignis dafür liefert E_D_FF_ANY_HYS.EO.

  5. Vergleich mit Schwellwert
    Der umgewandelte Wert gelangt über die Datenverbindung an den Eingang IN1 von F_GT. Dieser vergleicht ihn mit der Konstanten IN2 = 0.49. Ist IN1 größer, wird der Ausgang OUT auf TRUE gesetzt, andernfalls auf FALSE.

  6. Ausgabe an Digitalausgang
    Das Ergebnis des Vergleichs (F_GT.OUT) wird sowohl als Datenwert an den Eingang OUT des Digitalausgangsbausteins DigitalOutput_Q1 gelegt, als auch über die Eventverbindung (F_GT.CNF → DigitalOutput_Q1.REQ) die Verarbeitung angestoßen. DigitalOutput_Q1 gibt den Wert schließlich an die physikalische Leitung Output_Q1 aus.

Der gesamte Ablauf wiederholt sich mit jedem Takt von E_CYCLE (alle 1 ms), sodass am Ausgang ein unregelmäßiges Blinksignal entsteht, das durch die Hysterese verzögert und durch den Schwellwert weiter geformt wird.

Zusammenfassung

Die Übung demonstriert die Kombination von zyklischer Ereignissteuerung, Zufallswertgenerierung, Flip‑Flop mit Hysterese, Typkonvertierung und Vergleichslogik zur Erzeugung eines dynamischen Ausgangssignals. Lernziele sind das Verständnis von Ereignis‑Daten‑Verbindungen, die Parametrierung von Zeit‑ und Hysterese‑Bausteinen sowie die Zusammenschaltung mehrerer Funktionsbausteine zu einer funktionalen Einheit. Voraussetzung sind Grundkenntnisse in IEC 61499 und der 4diac‑IDE.