Grafcet 23 – speichernd wirkenden Aktion bei Ereignis

Im gezeigten GRAFCET sei Schritt 3 aktiv. Wird der Motor M5 speichernd wirkend eingeschaltet, wenn der Sensor B1 seinen Signalzustand von 0 auf 1 ändert?

Grafcet: speichernd wirkende Aktion bei einem Ereignis

GRAFCET: speichernd wirkende Aktion bei einem Ereignis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Antwort:

Nein, wenn Senso B1 eine steigende Signalflanke liefert wird dadurch nur Schritt 4 aktiv. Das Ereignis, welches den M5 speichernd wirkend einschaltet liegt nun in der Vergangenheit, weshalb die Abfrage “Flanke B1” am Fähnchen als Antwort “false” liefert.

Erst ein erneuter Wechsel des Signalzustandes des Sensors B1 von 0 auf 1 schaltet nun (Schritt 4 ist bereits aktiv) den Motor M5 speichernd wirkend ein.

 

Grafcet-FAQ 6

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Grafcet-FAQ 6
Wenn kontinuierlich wirkende Aktionen ständig ihre Variablen beschreiben, so muss doch folgender GRAFCET immer einen Konflikt der Ausgangswertigkeit erzeugen?

kontinuierlich wirkende Aktion

kontinuierlich wirkende Aktion

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Antwort:
Nein, das ist nicht so.

Erklärung:
Es werden nur die Variablen von kontinuierlich wirkenden Aktionen durch inaktive Schritte mit dem Wert false beschrieben, welche nicht bei dem aktuell aktiven Schritt vorkommen.
Im betrachteten GRAFCET wird also bei aktivem Schritt X1 der Variablen Q0 der Wert 1 zugewiesen. Durch X2 und X4 erhält Q0 nicht den Wert 0, da Q0 ja beim aktiven Schritt X1 vorkommt.

Grafcet-FAQ 5

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Grafcet-FAQ 5
Kann eine kontinuierlich wirkende Aktion nur boolesche Ausgangsvariablen beschreiben?

Antwort:
Ja, wenn eine boolesche Ausgangsvariable nicht zwingend mit einem physikalischen Ausgang gleichgesetzt wird. Bei dieser Fragestellung ist es wichtig darüber nachzudenken, wann eine Variable zu einer booleschen Variable wird.

Erklärung:
Eine kontinuierlich wirkende Aktion ordnet einer Variablen lediglich den booleschen Wert 0 (False) oder 1 (True) zu. In der klassischen Programmiertechnik kann man zwar nur booleschen Variablen boolesche Werte zuordnen, jedoch ist GRAFCET keine Programmiersprache, sondern eine Entwurfssprache.
So ist beispielsweise “Richtungswechsel” eine gültige Variable für eine kontinuierlich wirkende Aktion. Die Aktion “Richtungswechsel” kann also ausgeführt werden oder aber nicht.

Dadurch, dass die Variable “Richtungswechsel” nur die Zustände True oder False annehmen kann, wird die Variable “Richtungswechsel” zur booleschen Variablen. Wenn der Variablen Richtungswechsel der Wert False zugeordnet wird, so behält der Antrieb seine aktuelle Drehrichtung. Hier bleibt kein Raum für Spekulationen.


Würde es sich beim beschriebenen Antrieb um einen Drehstrommotor handeln, so wären passende boolesche Variablen “Q1” bzw “Q2” für die Bezeichnung der Lastschütze denkbar.
Eine Verwendung der booleschen Variablen “Q1” und “Q2” würde in diesem Fall eine Umsetzung des GRAFCETs in ein SPS Programm stark vereinfachen.

Trotzdem müssen hier nicht zwingend zwei unterschiedliche boolesche Variablen verwendet werden, die GRAFCET Norm ist vielfältiger, sie beschreibt lediglich das logische Verhalten eines Systems (siehe Norm / C.2: Seite 53).

Beachten Sie zusätzlich Grafcet 21.

Grafcet-FAQ 4

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Grafcet-FAQ 4
Wie endet ein GRAFCET, wenn dieser keine Rückführung besitzt?

Antwort:

Ein GRAFCET kann mit einem Schritt enden. Dieser Schritt wird dann als Schlussschritt bezeichnet.

Ein GRAFCET kann aber auch mit einer Transition enden. Diese Transition wird dann als Schlusstransition bezeichnet

Erklärung:

Damit dieser GRAFCET wieder erneut ablaufen kann, kann z.B. ein zwangssteuernder Befehl eingesetzt werden.

Grafcet-FAQ 3

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Grafcet-FAQ 3
Muss ein GRAFCET immer geschlossen sein, also eine Rückführung vom Ende zum Anfang besitzen?

Antwort:

Nein, das muss nicht zwangsläufig immer so sein.

 

Erklärung:

Sehr viele Grafctes besitzen trotzdem diese Rückführung, da oftmals ein mit GRAFCET beschriebener Prozess mehrmals durchlaufen wird.

Um eine komplexe Anlage beschreiben zu können, genügt es meist nicht, nur einen einzigen GRAFCET zu erstellen. Es werden mehrere Teil-GRAFCETs erstellt. Hierbei kann es leicht vorkommen, dass z.B. einzelne Teil-GRAFCETs keine Rückführung besitzen.

Wie endet ein GRAFCET ohne Rückführung?

Grafcet-FAQ 2

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Grafcet-FAQ 2
Eine Transition soll 5 Sekunden nachdem der Sensor B3 bedämpft wurde auslösen. Löst die Transition nach 5s auch aus, wenn B3 nur für sehr kurze Zeit (im Millisekundenbereich) bedämpft wird?

Antwort:

Die zugehörige Transitionsbedingung hierfür lautet 5s/B3.

Nein, die Transition löst nicht aus.

Erklärung:

Die 5s starten mit einer positiven Flanke von B3. Die 5s laufen jedoch nur dann (fehlerfrei) ab, wenn B3 den Wert True beibehält. Wechselt B3 nach wenigen Millisekungen jedoch seinen zustand von True auf False, so läuft die Zeit nicht weiter ab. Die Transition kann also nicht auslösen.

Wechselt jetzt B3 seinen Zustand abermals von False auf True (B3 liefert also wieder eine steigende Flanke), so beginnen die 5s erneut von vorne abzulaufen.

Möchten man oben beschriebenes Verhalten jedoch trotzdem in seine Anlage implementieren, so bietet folgender GRAFCET (über einen kleinen Umweg) eine mögliche Lösung:

Ein kurzer Impuls von B3 lässt die Zeit von 5s fehlerfrei ablaufen.

Ein kurzer Impuls von B3 lässt die Zeit von 5s fehlerfrei ablaufen.

 

Schritt 2a führt keine konkrete Aktion innnerhalb der Analge aus. Der Anlagenbediener wird diesen Schritt während des Prozesses niemals wahrnehmen, denn für den Anlagenbediener gelangt die Steuerung von Schritt 2 (automatisch nach 5s) in den Schritt 3.

Da der Leerschritt nicht als wirklicher Produktionsschritt existiert, wurde als Bezeichnung 2a gewählt. Der Ersteller des GRAFCETs hat hier freie Wahl. Jedoch ist es ratsam, den GRAFCET immer so zu gestalten, dass er lesefreundlich ist. Denn nur so kann er seinen Zweck (Erfassung der Anlagenfunktion) gut erfüllen.

Grafcet – FAQ 1

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Grafcet-FAQ 1
Darf man speichernd wirkende Aktionen mit kontinuierlich wirkende Aktionen vermischen?

Antwort:
Ja und nein!
Ja, ein Vermischen innerhalb eines GRAFCETs ist möglich, wenn man dabei verschiedene Ausgangsvariablen (hier Q0 und Q3) verwendet.

Speichernd wirkende und kontinuierlich wirkende Aktionen vermischen kann zulässig sein.

Speichernd wirkende und kontinuierlich wirkende Aktionen zu vermischen kann zulässig sein.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nein, ein Vermischen ist nicht möglich, wenn man sich dabei auf nur eine Ausgangsvariable (hier nur Q0) bezieht.

Hier ein kurzes Video zur Erklärung:

 

Der Inhalt des Videos nochmals in schriftlicher Form:

Grafcet Normverletzung

GRAFCET Normverletzung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Erklärung:

Wir betrachten den fehlerhaften GRAFCET. Im Schritt 4 wird die kontinuierlich wirkende Aktion “Q0” ausgeführt. Das bedeutet, dass Q0 immer genau dann aktiv ist, wenn Schritt 4 aktiv ist. So weit, so gut.

Jeder Leser stimmt zu, dass die Variable Q0 genau dann den Wert 1 zugewiesen bekommt, wenn X4=1 ist.

Was aber viele Leser nicht bedenken ist, dass eine kontinuierlich wirkende Aktion der Variablen (hier Q0) immer dann den Wert 0 zuordnet, wenn der zugehörige Schritt nicht aktiv ist. Folgender GRAFCET soll dies verdeutlichen:

Einer kontinuierlich wirkende Aktion wird immer ein Wert (True oder False) zugeordnet.

Einer kontinuierlich wirkende Aktion wird immer ein Wert (True oder False) zugeordnet.

 

Würde man nun an den Schritt 1 eine speichernd wirkende Aktion (Q3:=1) anhängen, so würde ein Konflikt entstehen, die Variable Q3 würde dann an zwei Stellen gleichzeitig mit sich widersprechenden Werten beschrieben. Denn nach den Gesetzmäßigkeiten einer kontinuierlich wirkenden Aktion müsste die Ausgangsvariable Q3 den Zustand False erhalten, nach den Gestzmäßigkeiten der speichernd wirkenden Aktion müsste Q3 jedoch den Wert True erhalten. Welchen Wert soll nun Q3 erhalten? Es ist nicht so, dass der Zustand True Vorrang vor dem Zustand False hat!

Um diesen Konflikt der Ausgangswertigkeit zu vermeiden, verbietet die Norm die Vermischung von speichernd wirkenden und kontinuielrich wirkenden Aktionen für ein und die selbe Variable.

Grafcet 21 – Ausgangsvariable kennzeichnen

Ist es zulässig eine Lampe P1 als Blinklicht darzustellen, in dem man in das Aktionskästchen neben der Ausgangsvariablen P1 noch den Hinweis blinkend ergänzt? “P1 (blinkend)”

 

Lösung:

Ja, das ist zulässig, aber man muss hier weitere Aspekte beachten. Die Norm gibt an, das Kennzeichen für eine kontinuierlich wirkende Aktion ist die BENENNUNG der Ausgangsvariablen. Der Ausgangsvariablen wird dann der Wert TRUE zugewiesen. Weiter gilt, dass der Text der Kennzeichnung eine hinweisende Form besitzen kann. Im gezeigten Beispiel steht “blinkend” für die hinweisende Form.

Wichtig ist lediglich der exakte Bezug zum Ausgang!

Grafcet-Blinklicht

 

[Die Umsetzung der linken Variante ist in einem kurzen Video auf YouTube zu sehen]

Welches Problem kann bei der rechten Variante “P1 blinkend” entstehen?

Bei Inaktivität von Schritt 4, wird der Variablen “P1 (blinkend)” der Zustand False zugeschrieben. Das bedeutet, P1 blinkt nicht mehr.

a) Wenn P1 innerhalb der Anlage als reines Blinklicht definiert wäre, würde man eine Inaktivität von Schritt 4 mit einer dunklen Signallampe P1 gleichsetzen, das Blinklicht wäre inaktiv.

b) Wenn jedoch P1 innerhalb der Anlage drei Zustände (dauerleuchtend, blinkend und aus) annehmen könnte, so müsste man nun konsequent jeden Schritt mit einer kont. wirkenden Aktion von P1 verknüpfen. Diese Überlegung zeigt, dass “P1” alleine nun nicht mehr als boolesche Variable betrachtet werden kann. Es wären drei boolesche Variablen (“P1 leuchtet”, “P1 blinkt”, “P1 aus”) vorhanden, die den gleichen pysiklaischen Ausgang beschreiben.

Man könnte noch argumentieren, dass es sich nur um zwei boolesche Variablen handelt (“P1 leuchtet”, “P1 blinkt”), da “P1 aus” aus der Inaktivität der anderen beiden Fällen hervorgeht. Bei dieser Betrachtungsweise wäre ein Leerschritt mit einer ausgeschalteten Lampe gleichzusetzen, die weder blinkt noch leuchtet (also dunkel ist). 

Das Verhalten von P1 ist ständig eindeutig.

Das Verhalten von P1 ist ständig eindeutig.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im linken GRAFCET wurde auf die kontinuierlich wirkende Aktion “P1 Dauerlicht” verzichtet.

Dies führt zum Problem:

Das Verhalten von P1 ist im Schritt 0 nicht vollständig definiert.

Das Verhalten von P1 ist im Schritt 0 nicht vollständig definiert.

Grafcet mit Blinklicht: eindeutiges Verhalten von P1

GRAFCET mit Blinklicht: eindeutiges Verhalten von P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fazit: Werden vormals boolesche Variablen um textuelle Beschreibungen in ihrer Funktion ergänzt, muss damit sehr vorsichtig umgegangen werden.

Ein Videobeitrag zur weiteren Erklärung finden Sie unter Grafcet 22.

Grafcet 20 – Transienter Ablauf

Im abgebildeten GRAFCET ist Schritt 2 aktiv und die Transitionsbedingung “B1” ist ständig erfüllt.

Welchen Zustand nehmen die Signallampen P1 und P2 an, nachdem Taster S3 betätigt wurde?

Transienter Ablauf

Transienter Ablauf

Lösung:

Da die Transition B1 schon erfüllt ist, bevor S3 betätigt wird, wird Schritt 3 nach Betätigung von S3 als “virtuell aktiviert” betrachtet. Der GRAFCET befindet sich danach im Schritt 4.

Die Lampe P1 ist speichernd wirkende Aktion realisiert und wird deshalb auch von einem “virtuell aktiven” Schritt eingeschaltet.

Die Lampe P2 hingegen ist als kontinuierlich wirkende Akion ausgeführt und behält deshalb während des Übergangs von Schritt 2 zu Schritt 4 ständig den inaktiven Zustand.

Ein virtuell aktivierter Schritt hat keinerlei Auswirkungen auf eine kontinuierlich wirkende Aktion.

Fazit: Schritt 4 ist aktiv, Lampe P1 leuchtet und Lampe P2 hat nie (auch nicht kurz) geleuchtet.