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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
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20.08.10 GRAFCET - Bernhard Plagemann 2
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
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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)
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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.
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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
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Ein konkretes Beispiel: Die Bohrmaschine
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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
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Der Leistungsteil der Bohrmaschine
• Jede steuerungstechnische Planung basiert auf den Vorgaben des Maschinenbaus
• Es wird also der Leistungsteil vorgegeben, den die Steuerungstechnik nutzt
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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
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20.08.10 GRAFCET - Bernhard Plagemann 10
1. Kurzschreibweise (1/2)
• A: 1A1: Spannen• B: 2A1: Bohren• C: 3A1: Auswerfen• D: M1: Bohrmotor
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1. Kurzschreibweise (2/2)
A+ D+ B+ B- D- A- C+ C-
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2. Weg-Schritt-Diagramm (Funktionsdiagramm)
1 2 3 4 5 6 7 89 = 1
Funktionsdiagramm der Bohrmaschine
1A1Spannen
2A1Bohren
3A1Auswerfen
4M1Bohrmotor
Bohrmaschine.ct
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3. Ablaufsprachesehr ähnlich dem Funktionsplan nach DIN 40 719 T6
Bohrmaschine.zwt
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4. Ablauf-sprache (S7) (EN 6 1131 T3)
1/2
Bohrmaschine.zip
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4. Ablauf-sprache (EN 6 1131 T3) 1/2
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5. Grafcet1/2
Bohrmaschine.sfc
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5. Grafcet2/2
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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)
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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
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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
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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
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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!)
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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
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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)
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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!
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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
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Aktion 3/3
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Kommentare
• Kommentare werden in Anführungszeichen geschrieben
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Fragen, Anregungen, Kommentare, Ergänzungen?
• [email protected]• http://www.bernhard-plagemann.de