GRAFCET Spezifikationssprache für Funktionspläne der Ablaufsteuerung
GRAFCET specification language for sequential function charts
20.08.10
GRAFCET - Bernhard Plagemann
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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 20.08.10
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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-SchrittDiagramm 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. 20.08.10
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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 20.08.10
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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 20.08.10
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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 1B1
1B2
2B1
1A1
2B2
3B1
3A1 Auswerfen
2A1 Bohren
Spannen
2 V2
1 V2
1
+24V
3B2
3 V2
2 V3
3 K1
3 V3
4
1 V1
4
2
1M1
2 V1 1M2
5
1
3
4
2
2M1
3 V1
4
2
4 M1
3M1 5
1
3
5
1
3 0V
Bohrmaschine_P_Plan.ct 20.08.10
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M
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) Funktionsdiagramm der Bohrmaschine
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6
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9=1
1A1 Spannen
2A1 Bohren
3A1 Ausw erfen
Bohrmaschine.ct
4M1 Bohrmotor
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3. Ablaufsprache sehr ähnlich dem Funktionsplan nach DIN 40 719 T6
Bohrmaschine.zwt 20.08.10
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4. Ablaufsprache (S7) (EN 6 1131 T3) 1/2
Bohrmaschine.zip
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4. Ablaufsprache (EN 6 1131 T3) 1/2
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5. Grafcet 1/2
Bohrmaschine.sfc
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5. Grafcet 2/2
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Umsetzung des Grafcet in ein SPSProgramm 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 SPSProgramm 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 SPSProgramm mit Schrittschaltwerk • SCHRITT – WENN – DANN – – – –
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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!) 20.08.10
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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 20.08.10
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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) 20.08.10
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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
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