Grafcet-FAQ 6

Diese Rubrik bietet die Antworten auf die am häufigsten gestellten Fragen zum Thema GRAFCET.
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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 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 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.

Fehlerteufel 10

Angenommen, eine Schützspule wird im Schritt 1 speichernd wirkend eingeschaltet und im Schritt 3 speichernd wirkend abgeschaltet.
Darf die gleiche Schützspule im Schritt 4 durch eine kontinuierlich wirkende Aktion wieder eingeschaltet werden?

Lösung:

Nein, denn die Norm schreibt vor, dass eine Ausgangsvariable, welche speichernd wirkend verwendet wurde somit nicht mehr als kontinuierlich wirkende Aktion verwendet werden darf.

Grafcet Normverletzung

GRAFCET Normverletzung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im ersten Moment werden viele Leser behaupten, der linke GRAFCET wäre doch eindeutig:

Die Schützspule würde mit Schritt 1 eingeschaltet, mit Schritt 3 abgeschaltet und mit Schritt 4 wieder eingeschaltet.

Jedoch wurde bei dieser Betrachtung ein wichtiger Aspekt (bezüglich kontinuierlich wirkende Aktionen) nicht beachtet:

In Schritt 4 wurde Q0 als kontinuierlich wirkende Aktion abgebildet. Für eine kontinuierliche Aktion gilt, sie ist maximal so lange aktiv, wie der zugehörige Schritt aktiv ist.

Es hilft hier die Vorstellung, dass eine kontinuierlich wirkende Aktion die Ausgangsvariable zu jeder Zeit beschreibt (und nicht einmalig, wie eine speichernd wirkende Aktion).

Deshalb gilt, dass immer dann wenn der zugehörige Schritt NICHT AKTIV ist, diese Aktion inaktiv sein MUSS.

Somit entsteht im Schritt 1 nun ein Konflikt der Ausgangswertigkeit!

Der rechte GRAFCET löst dieses “Problem”, in dem er ausschließlich kontinuierlich wirkende Aktionen verwendet.

Die 10 goldenen GRAFCET-Regeln

Regel 1

Ein GRAFCET besteht aus Schritten, Transitionen (Weiterschaltbedingungen), Wirkverbindungen und aus Aktionen.

Im erweiterten Sinn können auch spezielle Befehle Bestandteil eines GRAFCETs sein.

Regel 2

Ein Schritt wird durch eine Wirkverbindung mit einem anderen Schritt verbunden, wobei eine Transition als Weiterschaltbedinung von einem zum andern Schritt fungiert.

Eine Transition gilt als freigegeben, wenn der (die) unmittelbar vor ihr liegende(n) Schritt(e) aktiv ist (sind). Ist eine Transition freigegeben und ist ihre Transitionsbedinung=true, so löst diese Transition aus.

Regel 3

Es muss immer folgende Reihenfolge eingehalten werden: Schritt-Transition-Schritt-Transition-Schritt- usw.

Das bedeutet: Niemals kann ein Schritt direkt auf einen anderen Schritt folgen, und niemlas kann eine Transition direkt auf eine Transition folgen!

Regel 4

Einem Schritt können beliebig viele Aktionen zugeordnet werden. Man unterscheidet Aktionen die nur solange aktiv sind, wie der zugehörige Schritt (sog. kontinuierlich wirkende Aktionen) von Aktionen, die einmal aktiviert werden-dann für viele Schritte aktiv sind-und an späterer Stelle wieder deaktiviert werden (sog. speichernd wirkende Aktionen).

Nicht jedem Schritt muss eine Aktion zugeordnet werden, Schritte ohne Aktionen nennt man Leerschritte. Sie werden oftmals benötigt um Regel 3 nicht zu verletzen.

Regel 5

In der Regel wird ein Schritt dann aktiv, wenn sein vorheriger Schritt aktiv ist UND die unmittelbar vor ihm liegende Transition auslöst.

(I.d.R deshalb, weil Schritte in speziellen Fällen auch von anderen Schritten bzw. Befehlen aktiviert werden können)

Regel 6

Wird ein Schritt aktivert, so deaktivert er den unmittelbar vor ihm liegenden Schritt automatisch.

Wird ein aktiver Schritt während der Ausführung deaktiviert und gleichzeitig aktiviert (z.B. durch eine Schleife auf sich selbst), so bleibt er in diesem Fall aktiv.

Anmerkung zu Regel 5 und Regel 6: Die Norm gibt an, dass eine ausgelöste Transition  den Schritt vor ihr deaktiviert und gleichzeitig den ihr nachfolgenden Schritt aktiviert. Obige Logik der Aktivierung und Dektivierung von Schritten ergibt sich also aus der logischen Anwendung der Norm.

Regel 7

Eine GRAFCET kann sich verzweigen. Eine Alternativverzweigung lässt einen GRAFCET nur in einem Teil des Abzweiges weiter laufen. Eine parallele Verzweigung hingegen lässt den GRAFCET gleichzeitig in mehreren (parallelen) Zweigen weiter laufen (somit sind hier sehr wohl auch mehrere Schritte gleichzeitig aktiv!)

Vergleichen Sie Regel 6!

Regel 8

Ein Schritt, welcher doppelt umrandet ist, nennt man Initialschritt. Dieser Schritt ist automatisch zu Beginn des ersten Ablauf (=Anfangssituation) des GRAFCETs als aktiv zu sehen.

Regel 9

Die in der deutschsprachigen Literatur meist aufgeführte Regel, in einem GRAFCET ohne Verzweigung dürfe immer nur ein Schritt (niemals aber mehrere Schritte gleichzeitig) aktiv sein, ist nicht korrekt.

Besitzt ein GRAFCET eine Quelltransition und dient deren Flanke als Transition für alle weiteren Schritte, so bildet dieser GRAFCET das Verhalten eines Schieberegisters nach. Es entstehen somit Zustände, in denen u.U. alle Schritte dieser Schrittkette gleichzeitig aktiv sein können! Siehe hierzu Grafcet 16.

Anmerkung: Der hier dargestellte Fall des Schieberegisters wird in der DIN EN 60848 als "häufiger Fall" dargestellt. Diese Betrachtung kann jedoch wohl getorst als überzogen angesehen werden.

In einer Schrittkette ohne Verzweigung ist i.d.R. immer nur ein Schritt aktiv!

Regel 10

Ein Leben ohne GRAFCET ist möglich, aber sinnlos. (Loriot)