Verriegeln von SR- und RS-Flipflops
Steuerungen enthalten häufig die Anforderung, dass man Speicherglieder verriegeln muss. Wenn man z.B. eine Förderbandanlage mit mehreren Förderbändern hat, ein Förderband noch nicht läuft und die anderen aber bereits anfangen anzulaufen, können die auf den Förderbändern transportierten Materialien Staus verursachen. Im schlimmsten Fall entstehen große finanzielle Schäden. In solchen Fällen kann man Speicherglieder verriegeln und die Bedingung für das Setzen mit anderen Speichergliedern verknüpfen. Dabei gibt es mehrere Arten von Verriegelungen:
- Gegenseitige Verriegelung
- Reihenfolgeverriegelung
Gegenseitiges Verriegeln
Diese Variante der Verriegelung wird dann genutzt, wenn niemals zwei oder mehrere Speicherglieder gleichzeitig gesetzt werden dürfen. Wenn ein Speicherglied bereits gesetzt wurde, dürfen die anderen Speicherglieder nicht gesetzt werden. Das gesetzte Speicherglied verriegelt dabei die anderen.
Ein Beispiel wäre hierfür z.B. das Setzen zweier Elektromotoren an einem Tor. Der eine Motor hat einen Rechtslauf zum Öffnen, der andere einen Linkslauf zum Schließen des Tors. Beide Motoren dürfen hierbei nie gleichzeitig laufen, da ansonsten große Schäden entstehen können.
Reihenfolgeverriegelung
Diese Variante der Verriegelung wird dann genutzt, wenn Speicherglieder nur gesetzt (oder rückgesetzt) werden dürfen, wenn andere Speichergelieder bereits gesetzt (oder rückgesetzt) sind.
Ein Beispiel für diese Variante wäre eine Mischanlage mit zwei Ventilen zum Mischen von Materialien. Ein Ventil soll nur öffnen und den Behälter mit Materialien füllen, wenn das andere bereits Ventil geöffnet und den Behälter füllt.
Gegenseitiges Verriegeln über den Rücksetzeingang
Bei dieser Variante dürfen nur rücksetzdominante Speicherglieder (SR-Glieder) verwendet werden, da man hier die Rücksetzdominanz zu Nutze macht und die Operanden der jeweils anderen Speicherglieder an den Rücksetzeingang einträgt. Dadurch wird erreicht, dass sobald ein anderes Speicherglied gesetzt wurde, ein Speicherglied nicht mehr gesetzt werden kann. Selbst wenn am Setzeingang die Bedingung zum Setzen erfüllt wird, setzt das bereits gesetzte Speicherglied diesen aufgrund der Rücksetzdominanz der SR-Glieder zurück.
In diesem Beispiel werden die Ausgangsoperanden A0.1 und A0.2 verwendet. Ist A0.1 bereits gesetzt, kann A0.2 nicht mehr gesetzt werden. Umgekehrt verhält es sich genauso. Ist A0.2 bereits gesetzt, kann A0.1 nicht mehr gesetzt werden. Man hätte eine gegenseitige Verriegelung erreicht.
Gegenseitiges Verriegeln über den Setzeingang
Mehrere Speicherglieder können auch über den Setzeingang gegenseitig verriegelt werden. Hierfür werden die anderen Speicherglieder mit einer UND-Verknüpfung am Setzeingang eingetragen und negiert. Dadurch wird erreicht, dass ein Speicherglied nur gesetzt werden kann, wenn die Operanden der anderen Speicherglieder das Signal 0 haben und somit nicht gesetzt sind.
Der Unterschied zwischen dem Verriegeln über den Rücksetzeingang und dem Setzeingang ist, dass beim Verriegeln über den Setzeingang die Bedingung zum Setzen des Speicherglieds erst gar nicht gegeben ist. Beim Verriegeln über den Rücksetzeingang kann es der Fall sein, dass die Bedingung zum Setzen des Speicherglieds zwar gegeben ist, aber nur aufgrund der Rücksetzdominanz des Speicherglieds nicht gesetzt wird.
Reihenfolgeverriegelung über den Setzeingang
Bei dieser Variante kann ein Speicherglied nur gesetzt werden, wenn andere Speicherglieder bereits gesetzt wurden. Die Ausgangsoperanden werden UND-verknüpft an den Setzeingang eingetragen. So kann das Speicherglied nur gesetzt werden, wenn die anderen Speicherglieder bereits gesetzt wurden. In diesem Beispiel wird A0.1 am Setzeingang von A0.2 vorausgesetzt.
Reihenfolgeverriegelung über Rücksetzeingang
Bei dieser Variante wird eine Reihenfolgeverriegelung über den Rücksetzeingang realisiert. Die Speicherglieder, die vorausgesetzt werden, trägt man ODER-verknüpft am Rücksetzeingang und negiert diese. Haben die vorausgesetzten Speicherglieder nicht das Signal 1, kann ein Speicherglied aufgrund der Rücksetzdominanz nicht gesetzt werden. In diesem Beispiel kann A0.2 nicht gesetzt werden, solange A0.1 ein Signal 0 liefert.
Der Unterschied zwischen den beiden Varianten zur Reihenfolgeverriegelung ist, dass beim Verriegeln über den Setzeingang die Bedingung zum Setzen erst gar nicht gegeben ist, wenn die vorausgesetzten Speicherglieder nicht gesetzt wurden. Beim Verriegeln über den Rücksetzeingang kann die Voraussetzung zum Setzen gegeben sein, wird jedoch nur durch das rücksetzdominante Verhalten nicht gesetzt, wenn die vorausgesetzten Speicherglieder nicht gesetzt wurden.
Außerdem kann beim Verriegeln über den Rücksetzeingang der Fall eintreten, dass ein Speicherglied zurückgesetzt wird, wenn ein anderes Speicherglied das Signal 0 liefert. Beim Verriegeln über den Setzeingang wird das Speicherglied nicht mehr vom 0 Signal des vorausgesetzten Speicherglieds zurückgesetzt, wenn es einmal gesetzt wurde. Man muss also bei der Auswahl entscheiden, was passieren soll, wenn nach dem Setzen der Speicherglieder ein vorausgesetztes Speicherglied den Signalzustand von 1 auf 0 ändert.
Setz- und Rücksetzdominanz der Speicherglieder
Bei den gezeigten Beispielen wird davon ausgegangen, dass ein SR-Glied rücksetzdominant und ein RS-Glied setzdominant ist. Das ist z.B. bei der S7-300 Reihe der Fall. Es gibt auch Geräte, da ist es umgekehrt. Hierbei wird auch meistens eine 1 am dominanten Eingangsbuchstaben geführt (S1 oder R1).