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20.08.10 GRAFCET - Bernhard Plagemann 1

GRAFCETGRAFCETSpezifikationssprache für Spezifikationssprache für

Funktionspläne der AblaufsteuerungFunktionspläne der Ablaufsteuerung

GRAFCETspecification language for sequential function

charts


Herzlich Willkommen zum GRAFCET Seminar

Bernhard Plagemann• Industriemeister Elektrotechnik und Dipl.-Ing

Maschinenbau• Lehrer am Berufskolleg Opladen (Leverkusen) für

Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (Mechatroniker, Berufsfachschule (FHR)

• 25 Jahre Berufserfahrung in Steuerungstechnik, Schulung und Marketing bei Bullmer, Edwards, WAZ, Festo, Festo Didactic, Beck IPC


Die Norm

• GRAFCET: IEC 60848 vom April 2002• GRAFCET: EN 60848 vom Dezember 2002• löst DIN 40719 T. 6 zum 1. 4. 2005 endgültig ab• DIN 40719 T. 6 hatte die VDI Richtlinie Weg-Schritt-

Diagramm abgelöst• GRAFCET existiert neben der Ablaufsprache nach

EN 6 1131 T. 3 (SPS-Programmiersprache)


Die Problematik

• Beschreibung einer Ablaufsteuerung:– „Eine Ablaufsteuerung ist eine Steuerung mit zwangsläufig

schrittweisem Ablauf, bei der der Übergang von einem Schritt auf den oder die folgenden abhängig von Übergangsbedingungen erfolgt.“ (DIN 19 226 T5, 02/1994)

– Beispiele: Handhabungsgerät, Montageautomat usw.• Gegensatz: Verknüpfungssteuerung

– „Eine Verknüpfungssteuerung ordnet den Zuständen der Eingangssignale durch Boolesche Verknüpfungen definierte Zustände der Ausgangssignale zu.“(DIN 19 226 T5, 02/1994)

– Beispiele: Kransteuerung, Baggersteuerung, Alarmanlage usw.


Beschreibung einer Ablaufsteuerung

• Kurzschreibweise • Weg-Schritt-Diagramm (frühere VDI-Richtlinie),

Funktionsdiagramm• Funktionsplan (DIN 40719 T. 6)• Ablaufsprache (EN 6 1131 T. 3)• GRAFCET (EN 60848)• S7-Programm mit Merkern• S7-Programm mit Sprungverteiler• SPS-Programm mit Schrittschaltwerk


Ein konkretes Beispiel: Die Bohrmaschine


Ablaufbeschreibung

Bei der Bohrmaschine wird• ein Teil ausgeschoben und zugleich gespannt• der Bohrmotor eingeschaltet• das Teil gebohrt• der Bohrer in Grundstellung gefahren• der Bohrmotor ausgeschaltet• das Werkstück entspannt• das Werkstück ausgeworfen• der Auswerfer in Grundstellung gefahren


Der Leistungsteil der Bohrmaschine

• Jede steuerungstechnische Planung basiert auf den Vorgaben des Maschinenbaus

• Es wird also der Leistungsteil vorgegeben, den die Steuerungstechnik nutzt


Der Leistungsteil der Bohrmaschine

4 2

51

31M1 1M2

4 2

51

32M1

4 2

51

33M1

1B1 1B2 2B1 2B2 3B1 3B2

1A1 Spannen

2A1 Bohren

3A1 Auswerfen

1V1 3V1

1V2 2V2 2V3 3V2 3V3

2V1M

K1

3

4

+24V

0V

4M1

1

Bohrmaschine_P_Plan.ct


1. Kurzschreibweise (1/2)

• A: 1A1: Spannen• B: 2A1: Bohren• C: 3A1: Auswerfen• D: M1: Bohrmotor


1. Kurzschreibweise (2/2)

A+ D+ B+ B- D- A- C+ C-


2. Weg-Schritt-Diagramm (Funktionsdiagramm)

1 2 3 4 5 6 7 89 = 1

Funktionsdiagramm der Bohrmaschine

1A1Spannen

2A1Bohren

3A1Auswerfen

4M1Bohrmotor

Bohrmaschine.ct


3. Ablaufsprachesehr ähnlich dem Funktionsplan nach DIN 40 719 T6

Bohrmaschine.zwt


4. Ablauf-sprache (S7) (EN 6 1131 T3)

1/2

Bohrmaschine.zip


4. Ablauf-sprache (EN 6 1131 T3) 1/2


5. Grafcet1/2

Bohrmaschine.sfc


5. Grafcet2/2


Umsetzung des Grafcet in ein SPS-Programm mit Merkern

• Die löschende Taktkette– Jeder Schritt besteht aus einer Selbsthaltung mit

einem Merker– SETZEN durch vorheriger Schritt UND Bedingungen– RÜCKSETZEN durch nachfolgenden Schritt– Bedingung für den Initialisierungsschritt: ALLE anderen

Schritte NICHT aktiv (außer Sprungschritt)


Umsetzung des Grafcet in ein SPS-Programm mit Sprungverteiler

• Die zählende Kette– Sprungverteiler ist S7-eigene Funktion– Sprungschritt nur in AWL verfügbar– Überspringt alle nicht aktiven Schritte


Umsetzung des Grafcet in ein SPS-Programm mit Schrittschaltwerk

• SCHRITT – WENN – DANN – Festo eigene Funktion– Nur in AWL verfügbar– Überspringt alle nicht aktiven Schritte– Flexibel, weil Einfügungen und Löschungen problemlos

möglich sind


Hinweise zu eingesetzter Software

• Funktionsdiagramm: FluidSIM Version 4 oder FluidDraw

• Funktionsplan DIN 40719 T. 6: Multiprog• Ablaufsprache: Graph7• GRAFCET: sfcedit oder FluidSIM ab Version 4.2


Die Grundregeln des Grafcet (wie Ablaufsprache)

• Jeder GRAFCET hat einen Initialisierungsschritt (doppelt umrandet)

• Es folgen immer Schritt auf Transition und umgekehrt– es darf niemals zwei Transitionen hintereinander

(ohne Schritt dazwischen) geben– es darf niemals zwei Schritte hintereinander (ohne

Transition dazwischen) geben• In der Automatisierungstechnik benötigen wir in der

Regel einen Sprung (ein GRAFCET, das mit einem Schritt endet, kann nur EIN Teil produzieren!)


Verzweigungen im GRAFCET (wie Ablaufsprache)

Wir kennen:• den geradlinigen Ablauf (siehe das Beispiel

Bohrmaschine)• parallele Ketten (Doppellinie: Eine Transition aktiviert

mehrere Schritte)– Beispiel: Rundschalttisch

• alternative Ketten (einfache Linie, für jede Kette eine eigene Transition)– Beispiel: Links- oder Rechtslenker


Transition

• im GRAFCET wird die Übergangsbedingung sprachlich formuliert– z.B.: Tür geschlossen und kein Druck vorhanden

• oder die Symbole ·, + für UND, ODER benutzt– z.B.: [t > 8°C] · k

• zusätzlich sind für steigende und fallende Flanke möglich• zusätzlich sind Ein-/Ausschaltverzögerung möglich

z.B.: 5s/4S1• Wird der Schritt als Variable gewünscht, so wird vor die

Schrittnummer ein X gestellt: z.B. 2s/X12 (Schritt 12 muss 2 Sekunden aktiv sein)


Aktion (1/3)

• Die Aktion besteht nur aus EINEM Feld (anders als Ablaufsprache!)

• Die kontinierlich wirkende Aktion (das, was S7-Programmierer die Zuweisung nennen) benutzt das einfache Rechteck– Beispiel:

• Die speichernde Aktion benutzt die Schreibweise des Strukturierten Textes: 1M1 := 1

• ACHTUNG: die speichernde Aktion muss immer auch den Zeitpunkt der Speicherung angeben!


Aktion (2/3)

• Die Aktion kann ergänzt werden durch , um Aktionen zu definieren, die bei Schrittbeginn oder Schrittende vorgesehen sind

• Die Aktion kann ergänzt werden um | eine Bedingung zuzufügen


Aktion 3/3


Kommentare

• Kommentare werden in Anführungszeichen geschrieben


Fragen, Anregungen, Kommentare, Ergänzungen?

• [email protected]• http://www.bernhard-plagemann.de

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