S1*S4*1B1*2B1*3B1 S1* S4*1B1*2B1*3B1

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1 Zusammenfassung DIN EN GRAFCET GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition 1 Seminarunterlage S1*S4*1B1*2B1*3B1 S1* S4*1B1*2B1*3B1 2A 1M1:=1 2B 2M1:=1 1B2 2B2 3 3M1:=1 02/2005

2 Benennung: SEM.UNT.GRAFCET Bezeichnung: D:SEMU-GRAFCET-DE Stand: 02/2005 Autoren: Gerhard Schmidt Grafik: Doris Schwarzenberger Layout: , Beatrice Huber Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, 2005 Internet: Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere das Recht, Patent-, Gebrauchsmuster- oder Geschmacksmusteranmeldungen durchzuführen.

3 Inhalt 1. Ablaufbeschreibungen im historischen Rückblick 5 2. Warum eine neue Norm? 7 3. Die Grundfunktionen der Norm 8 4. Hierarchische GRAFCETs 18 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 3

4 4 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

5 1. Ablaufbeschreibungen im historischen Rückblick Nein, es war nicht immer so wie heute. Früher, in der sogenannten guten alten Zeit, gab es weniger Regeln und Vorschriften. Warum auch. Es gab nur wenige kleine, und somit übersichtliche Maschinen und Anlagen. Für die meisten bestand keinerlei Dokumentation. Die Entwicklung einer Maschine wurde selten am Reißbrett durchgeführt. Üblich war eine Entwicklung am Produktionsstandort, indem Stück für Stück von der reinen Handarbeit in Richtung Automatisierung gebastelt wurde. Die Marschrichtung war dabei klar und denkbar einfach: Probieren, ob es klappt! Wenn ja: gut so! (Rücke vor bis auf Los! Ziehe 4000M ein!) Wenn nein: Weiter probieren! (Gehe 3 Felder zurück! Gehe nicht über Los! Ziehe nicht 4000M ein!) Das Problem einer nicht vorhandenen Dokumentation existierte auch überhaupt nicht, waren die Maschinen und Anlagen doch ausschließlich für den eigenen Gebrauch bestimmt. Und außerdem: in der guten alten Zeit wechselte ohnehin kaum jemand den Arbeitsplatz. Das Wissen über die Funktionen und Besonderheiten der Maschinen war dadurch jederzeit parat. Aber die Zeiten änderten sich! Man baute Maschinen nicht mehr nur für den Eigenbedarf, oder man kaufte fertige Maschinen ein. Und plötzlich gab es ein Problem: Maschinen mussten von Personen gewartet, repariert und optimiert werden, die diese Maschinen zum ersten Mal in ihrem Leben sahen! Somit entstand ein Bedarf an einer Beschreibung über die Funktion der Anlage, an einem verständlichen Schaltplan, eben an einer einheitlichen Dokumentation. Es entstanden Normen über Schaltzeichen der (damals existierenden) Geräte und eine Norm über Funktionsdiagramme. Mit dieser Norm wurde der damalige Stand der Automatisierungstechnik voll und ganz abgedeckt. Die Abläufe waren damals linear, es gab keine Zeitfunktionen, keine Zählfunktionen und keine Programmvarianten. Aber die Zeit blieb nicht stehen. Im Gegenteil, es ging immer schneller voran. War die Zeitfunktion noch recht leicht in einem Weg-Schritt-Diagramm darzustellen, stellten beispielsweise Schleifenzähler oder Programmvarianten trotz Verbesserung der Norm praktisch unüberwindbare Hindernisse dar. Die Automatisierungstechnik forderte neue Möglichkeiten der grafischen Ablaufbeschreibung. Aus diesen Bedürfnissen war zwischenzeitlich die Ablaufbeschreibung Funktionsplan geboren worden. Klar, auch sie hatte am Anfang ihre Macken, Ungereimtheiten und Schwachstellen. Als der Funktionsplan Anfang 1992 wesentlich verbessert wurde und von der Industrie auch akzeptiert wurde, gab sich das Funktionsdiagramm geschlagen. Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 5

6 1. Ablaufbeschreibungen im historischen Rückblick Die Automatisierungstechnik entwickelte sich aber immer weiter und weiter. Und das Gute wurde ein Opfer des Besseren. Das ist übrigens nicht neu. Es gilt schon seit der Erfindung des Faustkeils. So traf es auch die Norm Funktionsplan. Ihr Nachfolger ist europaweit gültig und heißt GRAFCET. Im Vergleich zum Funktionsplan mag GRAFCET auf den ersten Blick verwirrend wirken. Beim genaueren Hinsehen fällt auf, dass Einiges klarer definiert und vereinfacht wurde. Die fehlende Strukturierung bis hin zu den Betriebsarten ist nun auch klar genormt. Also stehen wir wieder an einer Stelle, an der es heißt, von vertrautem Abschied zu nehmen und sich mit dem aktuellen Stand der Automatisierungstechnik auseinander zu setzen. Denn wie heißt es so schön: Wer auf dem Stand von heute stehen bleibt, ist morgen von gestern. Historie* Bis 31 Januar 1963 Unbekannte graue Vorzeit 1. Februar 1963 VDI 3260 Funktionsdiagramme erscheint (neu oder aktualisiert?) und normt WSD/WZD/Funktionsdiagramm 1. Dezember 1966 VDI 3226 pneumatische Schaltpläne erscheint und verweist auf Funktionsdiagramme 1. März 1977 DIN Teil 6 Funktionsplan erscheint (neu oder aktualisiert?) 1. Juli 1977 VDI 3260 Funktionsdiagramme erscheint in aktualisierter Form 1. November 1991 Zurücknahme der VDI 3226 pneumatische Schaltpläne 1. Februar 1992 DIN Teil 6 Funktionsplan erscheint in aktualisierter Form mit seinem heutigen Ausgabestand 1. Dezember 1994 Zurücknahme der VDI 3260 Funktionsdiagramme mit der Bemerkung: Der Regelsetzer empfiehlt die Anwendung von DIN ( ) 1. April 2002 DIN EN GRAFCET wird Norm und ersetzt DIN Teil 6 Beide Normen sind für eine Übergangsfrist von 3 Jahren parallel gültig. 31. März 2005 Letzter Gültigkeitsstag der DIN Teil 6 Funktionsplan * Ohne Anspruch auf Vollständigkeit 6 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

7 2. Warum eine neue Norm? Kein Mensch wird sich ernsthaft die Mühe machen, eine Norm nur so zum Spaß zu erstellen. Es gibt mindestens 3 wichtige Gründe eine Norm zu überarbeiten oder gar neu zu erstellen. 1. Unklare, verwirrende oder gar widersprüchliche Stellen in der gültigen Norm 2. Fehlende, nicht genormte Inhalte 3. Internationalisierung des Gültigkeitsbereich Bei der Umstellung von DIN (Funktionsplan) auf DIN EN (GRAFCET) fällt eines sofort an der Bezeichnung auf: der Gültigkeitsbereich. War der Funktionsplan eine deutsche Norm, so ist der GRAFCET in ganz Europa gültig. Die europäische Herkunft ist auch am Namen erkennbar. GRAFCET ist eine Abkürzung, die aus dem französischen stammt: GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. Ins deutsche übersetzt bedeutet dies: Darstellung der Steuerungsfunktion mit Schritten und Weiterschaltbedingungen. Beim Vergleich alt <=> neu fällt auf, dass es beispielsweise statt dem bisherigen Buchstabensalat bei den Aktionen nur noch einige wenige, aber eindeutige Pfeile gibt. Das Sortiment an Kennzeichnungsbuchstaben ist somit entfallen. Ebenso die Buchstaben der Rückmeldungen mit all ihren Bezeichnungen. Auch der allgemeine speichernde Befehl wird jetzt auch einfache Art exakt beschrieben und ist einen nicht unerheblichen Schritt näher am SPS-Programm. Also eine klare Vereinfachung. Es gibt somit viel weniger Diskussionen und Rückfragen, wenn ein GRAFCET beispielsweise in ein S7-GRAPH-Programm übernommen werden muss. Hierarchie-Ebenen, notwendig für exakt definierte Grob-Fein-Strukturen und für alle Betriebsarten bis hin zu NOT-AUS suchten sie in der DIN bisher vergebens. Bei GRAFCET werden sie auch in dieser Beziehung fündig. Dies ist keine Nachlässigkeit früherer Norm-Verantwortlichen. Dies ist ein Beweis für die Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik. Denn die Praxis zeigt: Je weiterentwickelter die Maschine, desto wichtiger sind Betriebsarten und deren Hierarchien. Damit sind die Lücken in der Normung geschlossen worden. Zumindest für heute, auch wenn damit zu rechnen ist, dass sich in der Zukunft neue Lücken auftun werden. Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 7

8 3. Die Grundfunktionen der Norm Nachfolgend sind die wichtigsten Teile der Norm zusammengefasst: Schritte Die Abläufe werden in Schritte unterteilt. Jeder Schritt wird als Kästchen dargestellt, wobei das Quadrat dem Rechteck vorzuziehen ist. In der oberen Mitte des Schrittfeldes muss eine alphanumerische Kennzeichnung stehen B Startschritt Zu jeder Schrittkette gehört ein Startschritt. Es ist die Grundstellung der Steuerung, der Schritt, in dem die Steuerung (nicht die Maschine!) unmittelbar nach dem Einschalten der Steuerung steht. Er ist erkennbar am doppelten Rahmen. 1 Übergangsbedingung Um von einem Schritt zum nächsten Schritt zu kommen muss eine Bedingung erfüllt werden. Sie heißt Übergangsbedingung oder Transition. Üblicherweise liegt sie auf einer von oben nach unten führenden Wirklinie zwischen 2 Schritten, darf aber, wenn es die Übersichtlichkeit erfordert auch auf einer waagrechten Wirklinie liegen, die zu einem anderen Schritt führt. 7 S4 ( Presse hoch) S1*1B1 8 Die Weiterschaltbedingung steht auf der rechten Seite der Transition. Die Transition darf mit einen Transitionsnamen versehen werden. Um Verwechslungen zu vermeiden, ist er links anzuordnen und muss in Klammern stehen. Die Weiterschaltbedingung darf in Textform, mit einem booleschen Ausdruck oder mit Hilfe grafischer Symbole dargestellt werden. Allerdings ist zu beachten, dass sämtliche Beispiele in der Norm mit booleschen Ausdrücken beschrieben sind. 8 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

9 3. Die Grundfunktionen der Norm Zur Erinnerung: Der Punkt, bzw. der dafür verwendete Stern beschreibt eine UND- Verknüpfung, das Plus-Zeichen beschreibt eine ODER-Verknüpfung. Negationen werden mit einem Strich über dem Variablennamen beschrieben. Soll nach Ablauf einer festgelegen Zeit in den nächsten Schritt weitergeschaltet werden, so ist als Weiterschaltbedingung die Zeit und der boolsche Zustand des aktiven Schritts, getrennt durch einen Schrägstrich, anzugeben (x Z Bool) s/X9 Wichtigste Regel Um einen fehlerfreien Ablauf zu erstellen, müssen sich Schritte und Transitionen immer abwechseln! Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 9

10 3. Die Grundfunktionen der Norm Aktionen An einen Schritt kann eine oder mehrere Aktionen angehängt werden. Eine Aktion wird als Rechteck mit beliebigem Seitenverhältnis dargestellt. Empfehlung der Norm: gleiche Höhe wie Schrittfeld. Unterschiedliches Verhalten der Aktionen werden mit unterschiedlichen Zusätzen dargestellt. Mehrere Aktionen können nach folgendem Muster an einen Schritt angeschlossen werden. Die Reihenfolge der Darstellung ist keine zeitliche Reihenfolge! 77 Aktion 1 Aktion 2 Aktion 3 77 Aktion 1 Aktion 2 Aktion 3 77 Aktion 1 77 Aktion 1 Aktion 2 Aktion 2 Aktion 3 Aktion 3 Die Aktionen können unterschiedliches Verhalten annehmen. Die Unterscheidung erfolgt durch die Darstellung und Beschreibung. Kontinuierlich wirkende Aktion Bei der kontinuierlichen Aktion wird für die Dauer der Aktivierung des Schrittes der beschriebenen Variable der Wert 1 (TRUE) zugewiesen. 4 Schalte Ventilspule 3M2 4 Ventilspule 3M2 4 3M2 (Falls sie sich über den Buchstaben M wundern und ein Y erwartet hätten: Im Dezember 2000 wurde die DIN durch die DIN EN ersetzt. Seit diesem Datum heißen Spulen normgerecht M.) 10 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

11 3. Die Grundfunktionen der Norm Aktion mit Zuweisungsbedingung Der in der Aktion beschriebenen Variable wird nur dann der Wert 1 (TRUE) zugewiesen, wenn die Zuweisungsbedingung (im Beispiel B12) erfüllt ist (TRUE). Andernfalls wird der Variable der Wert 0 (FALSE) zugewiesen, auch wenn der Schritt (im Beispiel Schritt 3) aktiv ist. 3 B12 1M2 Speichernde Aktion bei Aktivierung des Schrittes Zum Zeitpunkt der Aktivierung des Schrittes (Steigende Flanke => Pfeil nach oben) wird der beschriebenen Variable der angegebene Wert zugewiesen. Der Wert bleibt solange gespeichert, bis er durch eine Aktion überschrieben wird. 9 4M1:=1 11 C:=C+1 Im oberen Beispiel wird bei Aktivierung des Schrittes 9 die Ventilspule 4M1 eingeschaltet. Im unteren Beispiel wird bei Aktivierung des Schrittes 11 der Stand der Variable C um 1 erhöht. Speichernde Aktion bei Deaktivierung des Schrittes Zum Zeitpunkt der Deaktivierung des Schrittes (Fallende Flanke => Pfeil nach unten) wird der beschriebenen Variable der angegebene Wert zugewiesen. Der Wert bleibt solange gespeichert, bis er durch eine Aktion überschrieben wird. 12 4M1:=0 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 11

12 3. Die Grundfunktionen der Norm Speichernde Aktion bei Ereignis Der in der Aktion beschriebenen Variable wird nur dann der angegebene Wert zugewiesen, wenn bei aktivem Schritt an der Zuweisungsbedingung (im Beispiel 2B1) eine steigende Flanke auftritt (Pfeil an der Variable nach oben => steigende Flanke). Eine fallende Flanke ist ebenso möglich und wird durch einen Pfeil nach unten angezeigt. 6 2B1 Teil_ok:=1 Verzögerte Aktion Soll eine Aktion zeitverzögert ausgeführt werden, so kann die Aktion mit Zuweisungsbedingung mit einer Zeit erweitert werden. Als Zusatzbedingung wird der aktive Schritt angegeben. Im folgenden Beispiel steht X27 für den Zustand (TRUE) des aktiven Schrittes 27. (X = BOOL) Die links von der Zuweisungsbedingung (durch einen Schrägstrich getrennt) stehende Zeit sagt, dass die steigende Flanke der Zusatzbedingung bei der Ausführung um genau diese Zeit verzögert wird. Die gleiche Art der Darstellung wird auch verwendet, wenn nach Ablauf einer Zeit in einen nächsten Schritt weitergeschaltet werden soll. (siehe Übergangsbedingungen ) 27 2s/X27 4M1 Schritt 27 4M s 12 2 s Die dargestellten Zeitdiagramme gehören nicht zum GRAFCET und werden in einem GRAFCET nicht dargestellt! Sie dienen hier lediglich dem Verständnis der Aktion. 12 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

13 3. Die Grundfunktionen der Norm Zeitbegrenzte Aktion Die zeitbegrenzte Aktion ergibt sich durch eine Negation der Bedingung der verzögerten Aktion. 29 5s/X29 5M2 Schritt 29 5M s 12 5 s Die dargestellten Zeitdiagramme gehören nicht zum GRAFCET und werden in einem GRAFCET nicht dargestellt! Sie dienen hier lediglich dem Verständnis der Aktion. Zeitabhängige Zuweisungsbedingung Anstelle des aktiven Schrittes kann auch eine beliebige Variable eingesetzt werden. Die links stehende Zeit wird jetzt durch die steigende Flanke der angegebenen Variable gestartet. Nach Ablauf der Zeit wird die Aktion ausgeführt. Eine rechts stehende Zeit wird durch die abfallende Flanke der Variable gestartet und verlängert die Aktionsdauer. Voraussetzung dafür ist, das der Schritt aktiv bleibt. Eine nicht benötigte Verzögerung (t = 0) wird nicht angegeben. Siehe Punkt Aktion mit Zuweisungsbedingung 31 2s/B9/4s 2M1 Schritt 31 B9 2M s 12 4 s 2 s Die dargestellten Zeitdiagramme gehören nicht zum GRAFCET und werden in einem GRAFCET nicht dargestellt! Sie dienen hier lediglich dem Verständnis der Aktion. Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 13

14 3. Die Grundfunktionen der Norm Zeitabhängige, speichernde Aktion Speichernde Aktionen, die zusätzlich zeitabhängig sind, sind in der Norm nicht extra beschrieben. Bei Bedarf ist einfach bei der speichernden Aktion bei Ereignis die Zeit als Ereignis zu definieren s/X42 Heizung:=1 Ablaufauswahl Bietet ein Ablauf mehrere alternative Möglichkeiten, so wird dies durch einfache Verzweigungen dargestellt. Ein Ablauf kann sich in beliebig viele Alternativabläufe verzweigen. Für jede Alternative gibt es eine eigene Weiterschaltbedingung. Diese müssen so eindeutig beschrieben werden, dass niemals mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein können (gegenseitige Verriegelung). Nachdem die einzelnen Alternativzweige mit je einer eigenen Transition abgeschlossen sind, führt eine einfache Zusammenführung direkt in den nächsten Schritt. Die Grundregel: Schritt Transition Schritt Transition... bleibt somit unangetastet. 1 S1*S4*1B1*2B1*3B1 S1* S4*1B1*2B1*3B1 2A 1M1:=1 2B 2M1:=1 1B2 2B2 3 3M1:=1 14 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

15 3. Die Grundfunktionen der Norm Parallele Ablaufketten Bei parallelen Ablaufketten werden von einer Transition mehrere parallele Verzweigungen gleichzeitig gestartet. Dabei wird jeweils der erste Schritt aktiviert. Die einzelnen Ketten laufen völlig unabhängig voneinander weiter. Erst wenn alle Teilketten abgelaufen sind (jeweils letzter Schritt ist aktiv) schaltet eine gemeinsame Transition in den nächsten Schritt und deaktiviert alle parallelen Schritte. Die parallelen Verzweigungen und die dazugehörigen Zusammenführungen werden durch 2 parallele Linien dargestellt, die seitlich überstehen. 3 3M1:=1 3B2 4A 4M1 4B 5M1 4B2 5B2 5A 5B 4B1*5B1 6 3M1:=0 Kommentare Dem Verständnis dienende Erläuterungen können als Kommentare an beliebige Stellen des Grafcets geschrieben werden. Sie müssen wie in den beiden Beispielen in Anführungszeichen (vorn unten, hinten oben) geschrieben werden. Grundstellung Teil ablegen Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 15

16 3. Die Grundfunktionen der Norm Rückführungen und Sprünge Da Abläufe üblicherweise eine Schleife darstellen, die mehrmals durchlaufen wird, führt zwangsläufig eine Linie von unten nach oben. Die Richtung des Ablauf ist dem üblichen Ablauf von oben nach unten entgegengesetzt und muss somit durch einen Richtungspfeil angezeigt werden. Über die Ausführungen des Pfeils macht die Norm keine Angaben, es sind dort sogar verschiedene Ausführungen zu sehen. Allerdings steht wörtlich in der Norm: Wenn eine Wirkverbindung unterbrochen werden muss (zum Beispiel in komplizierten Plänen oder wenn sich ein Plan über mehrere Seiten erstreckt), muss das Kennzeichen des Zielschrittes und die Nummer der Seite, auf der er erscheint, angegeben werden. Das Wort muss sagt aus, dass zwingende Gründe vorliegen müssen, die eine Wirkverbindung noch oben unmöglich machen. Nur dann darf ein Sprung mit Zielhinweis eingesetzt werden. Eine Beschriftung des ankommenden Schrittes ist nicht erforderlich Schritt 10 Seite 2 16 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

17 3. Die Grundfunktionen der Norm Beispiel eine Ablaufs Grundablauf MPS Station Verteilen 1 P1 1B2* 2B1*3B1 "Grundstellung" S1*1B2* 2B1*3B1* B4 "Startbedingung" "Grundstellungsanzeige" 2 3M1:=0 3M2:=1 "Zur Folgestation" 3B2 "Position Folgestation" 3 1M1:=1 "Teil ausschieben" 1B1 "Teil ausgeschoben" 4 3M1:=1 3M2:=0 "Zum Magazin" 3B1 "Position Magazin" 5 2M1 " Vakuum aufbauen" 2B1 "Vakuum aufgebaut" 6 1M1:=0 "Teil freigeben" 1B2 "Teil freigegeben" 7 3M1:=0 3M2:=1 "Zur Folgestation" 3B2 "Position Folgenstation" 8 2M2 "Teil ablegen" 2B1 "Vakuum nicht mehr aufgebaut" 9 3M1:=1 3M2:=0 "Zum Magazin" 3B1 "Position Magazin" Die beschriebenen Elemente reichen aus, um Abläufe ohne Hierarchieebenen exakt und präzise zu beschreiben. Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 17

18 4. Hierarchische GRAFCETs Wird ein GRAFCET in mehrere Teile aufgeteilt, müssen die Teile benannt werden. Dem Namen muss dabei ein G vorgestellt werden. Zwangsbefehle Ein übergeordneter GRAFCET steuert untergeordnete GRAFCETs mit sogenannten Zwangsbefehlen. Zwangsbefehle sind an der Doppellinie (wie Initialisierungsschritt) zu erkennen. 12 G4{ } 7 G2{INIT} 5 G9{100} 9 G1{ } Generell sind 4 Einträge, wie in obigen Beispielen dargestellt, möglich. In der geschweiften Klammer stehen immer die Schritte, die zwangsweise gesteuert werden. 1. Wird Schritt 12 aktiv, wird kein Schritt des Teil-GRAFCETs 4 aktiviert, oder anders herum ausgedrückt: alle Schritte von Teil-GRAFCET 4 werden deaktiviert. 2. Wird Schritt 7 aktiv, wird Teil-GRAFCET 2 initialisiert. Das bedeutet, sein als Initialisierungsschritt gekennzeichneter Schritt wird aktiviert, alle anderen Schritte werden deaktiviert. 3. Wird Schritt 5 aktiv, wird im Teil-GRAFCET 9 der Schritt 100 aktiviert, alle anderen Schritte werden deaktiviert. In einer Struktur mit einer Parallelverzweigung können auch mehrere Schritte zwangsweise gesetzt werden. Diese werden einfach hintereinander geschrieben. z. B.: G9{100, 200, 300}. Teil-GRAFCET 9 braucht keinen Initialisierungsschritt. 4. Wird Schritt 9 aktiv, wird Teil-GRAFCET 1 in seiner aktuellen Situation so lange eingefroren, bis Schritt 9 wieder verlassen ist. In der geschweiften Klammer steht ein Eiskristall Schrift: Symbol 18 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

19 4. Hierarchische GRAFCETs In der Praxis gibt Zwangsbefehle nur in der oberen hierarchischen Ebene: 1 G10{ } 2 G100{INIT} NOT-AUS*S_Manuell G10{INIT} NOT-AUS "Manuell/Richten" NOT-AUS*Richten_OK*S_Automatik 3 G100{ } NOT-AUS+S_Manuell "Automatik" G1: Teil-GRAFCET der Betriebsarten (obere hierarchische Ebene) In der unteren hierarchischen Ebene gibt es G10, den Teil-GRAFCET für den Automatikbetrieb. Er entspricht exakt dem bei den Grundfunktionen dargestellten Ablaufbeispiel. In gleicher Art gibt es noch G100, den Teil-GRAFCET für den Manuell/Richtbetrieb. Beide sind nachfolgend abgebildet. Alle 3 GRAFCETs werden gleichzeitig gestartet. G1 deaktiviert durch Zwangsbefehle G10 und zwingt G100 in seinen Initialisierungsschritt. Nach erfolgter Freigabe von G1 können diese dann frei arbeiten. Doch wie funktioniert alles im einzelnen: G1 startet wie jeder GRAFCET im Initialisierungsschritt 1. Dort führt er 2 Zwangsbefehle aus: G10, der Automatik-Ablauf wird zwangsweise komplett deaktiviert und bleibt deaktiviert solange G1 im Schritt 1 steht. Zwangsbefehl: { } G100, der Richt-Ablauf wird in seinen Initialisierungsschritt gezwungen und dort solange G1 im Schritt 1 steht festgehalten. Zwangsbefehl: {INIT} Nach Entriegeln von NOT-AUS und Wahl der Betriebsart Manuell schaltet G1 in den Schritt 2. Dort gibt er einen Zwangsbefehl aus: G10, der Automatik-Ablauf wird in seinen Initialisierungsschritt gezwungen und dort solange G1 im Schritt 2 steht festgehalten. Zwangsbefehl: {INIT} Für den Teil-GRAFCET G100 gibt es im Schritt 2 keinen Zwangsbefehl mehr. Er wird dadurch freigegeben und kann gemäß seinen Transitionen ablaufen. Wird durch die Variable Richten_OK der erfolgreiche Richtablauf gemeldet, NOT-AUS nicht betätigt und die Betriebsart Automatik gewählt, schaltet G1 in den Schritt 3 weiter. Wird im Schritt 2 NOT-AUS betätigt, springt G1 zurück in seinen Initialisierungsschritt 1. Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 19

20 4. Hierarchische GRAFCETs Im Schritt 3 gibt es erneut einen Zwangsbefehl: G100, der Richt-Ablauf wird zwangsweise deaktiviert und bleibt solange deaktiviert wie der Schritt 3 aktiv bleibt. Für G10, den Teil-GRAFCET für das Automatikprogramm gibt es keinen Zwangsbefehl mehr im Schritt 3. Es ist dadurch freigegeben. Der Automatik-Ablauf kann gestartet werden. 1B2* 2B1*3B1 10 P1 100 P2 Blinktakt Richten_OK:=0 NOT-AUS*S_Automatik*S1*1B2* 2B1*3B1* B4 NOT-AUS*S_Manuell*S4 11 3M1:=0 3M2:= B2 12 1M1:= B1 13 3M1:=1 3M2:= B1 14 2M B1 1M1:=0 1B2 2M1 1s/X102 3M1:=0 3B2 2M2 2B1 3M2:=1 15 1M1:= M1:=1 3M2:=0 1B2 1B2* 2B1*3B1 16 3M1:=0 3M2:=1 106 Richten_OK:=1 17 3B2 2B1 2M2 G100: Teil-GRAFCET des Manuell/Richtbetriebs (untere hierarchische Ebene) 18 3B1 3M1:=1 3M2:=0 G10: Teil-GRAFCET des Automatikbetriebs (untere hierarchische Ebene) Werden im G1 die Teil-GRAFCETs G10 und G100 allgemein mit dem Zwangsbefehl initialisiert, brauchen sie unbedingt eigene Initialisierungsschritte. Wären im G1 die Schritte genau benannt, könnte im G10 und G100 auf Initialisierungsschritte verzichtet werden. 20 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

21 4. Hierarchische GRAFCETs Einschließende Schritte Eine weitere Möglichkeit zur Strukturierung ist der einschließende Schritt: 12 Diese Darstellung eines Schrittes bedeutet, dass Schritt 12 weitere Schritte einschließt. Er wird wie ein normaler Schritt in einen GRAFCET eingebunden. Die eingeschlossenen Schritte sind mit Schrittnummer (oben) und Schrittnamen (unten) in einem rechteckigen Rahmen darzustellen. Der zuerst aufgerufene eingeschlossene Schritt (es ist kein Startschritt!!!) ist mit einem Stern * gekennzeichnet. Wir hätten unser Beispiel auch wie folgt mit einschließenden Schritten darstellen können: 2 * 100 P2 Blinktakt Richten_OK:=0 S M1:=0 NOT-AUS*S_Manuell 1B2 2 "Manuell/Richten" 102 2M1 NOT-AUS 1s/X102 Richten_OK*S_Automatik 103 3M1:=0 3M2:=1 3 "Automatik" NOT-AUS+S_Manuell 104 3B2 2M2 2B M1:=1 3M2:=0 1B2* 2B1*3B1 106 Richten_OK:=1 Richten Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 21

22 4. Hierarchische GRAFCETs Die eingeschlossenen Schritte von Schritt 2 sind im Rahmen 2 (Richten) dargestellt. Die eingeschlossenen Schritte von Schritt 3 sind im Rahmen 3 (Schleife) dargestellt. Dieser enthält wiederum einen einschließenden Schritt 8. Die eingeschlossenen Schritte von Schritt 8 sind im Rahmen 8 (Ablauf) dargestellt. 8 * 10 3M1:=0 3M2:=1 3B M1:=1 * 7 P1 1B2* 2B1*3B1 12 1B1 3M1:=1 3M2:=0 S1*1B2* 2B1*3B1* B4 3B1 8 "Zyklus läuft" 13 2M1 X17*3B1 2B1 Schleife 14 1B2 1M1:= M1:=0 3B2 2M2 2B1 3M1:=1 3M2:=1 3M2:=0 Ablauf 22 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET

23 4. Hierarchische GRAFCETs Makroschritte Eignen sich die beiden bisher dargestellten Möglichkeiten besonders für Hierarchien, ist die 3. und letzte Variante der Strukturierung hauptsächlich auf Grob- Fein-Strukturen ausgelegt. Es sind Makroschritte. M4 Ein Makroschritt unterscheidet sich vom einschließenden Schritt, dass er nur verlassen werden kann, wenn sein Inhalt komplett abgearbeitet ist. Es gibt keine Hierarchie. Schritt 3 kann im folgenden Beispiel nur aktiviert werden, wenn Schritt S2 in der Expansion des Makroschrittes M2 aktiv ist und als Übergangsbedingung die Variable S_Automatik 1 ist. Makroschritte haben eine teilweise festgelegte Nummerierung. Der Makroschritt selbst beginnt immer mit einem M und einem alphanumerischen Namen. In der Expansion hat der erste Schritt den gleichen Namen wie der Makroschritt, allerdings mit einem vorgestellten E (Entrée = franz.: Eingang). Der letzte Schritt hat auch den gleichen Namen wie der Makroschritt, allerdings mit einem vorgestellten S (Sortie = franz.: Ausgang). Die Schritte dazwischen können wie sonst auch beliebig benannt werden. Das folgende Beispiel unterscheidet sich von den beiden bisherigen Beispielen in der Funktion und ist somit nicht vergleichbar. 1 S_Manuell M2 3 "Manuell/Richten" S_Automatik P1 1B2* 2B1*3B1 S1*1B2* 2B1*3B1* B4 M4 "Automatik" S_Automatik Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET 23

24 4. Hierarchische GRAFCETs Hier sehen sie die Expansionsdarstellungen der Makroschritte M2 und M4: E2 P2 Blinktakt Richten_OK:=0 E4 3M1:=0 3M2:=1 S4 21 1M1:=0 41 1B2 22 2M1 42 1s/X M1:=0 3M2:=1 43 3B2 24 2M2 44 2B1 25 3M1:=1 3M2:=0 45 1B2* 2B1*3B1 S2 Richten_OK:=1 3M2:=1 46 3B2 1M1:=1 1B1 3M1:=1 3B1 2M1 2B1 1M1:=0 1B2 3M1:=0 3B2 2M2 3M2:=0 3M2:=1 Makroschritt M2 "Richten" S4 2B1 3M1:=1 3M2:=0 Makroschritt M4 "Automatik" Nun haben sie auch die Highlights von GRAFCET kennen gelernt. Ich denke, ich habe nichts wichtiges vergessen. Möglicherweise kommen sie auch nicht drum herum, sich die Original-Norm DIN EN 60848, bzw. in Österreich die OEVE/OENORM EN oder die entsprechende nationale Ausgabe ihres Landes zu besorgen. Das war s, liebe Seminarteilnehmer, an dieser Stelle zum Thema GRAFCET. Jetzt sind sie am Zug! Das Grundwissen zum Erstellen von GRAFCETs besitzen sie, nur müssen sie sich auch dazu trauen. 24 Festo Didactic GmbH & Co. KG GRAFCET