In Teil 1 habt ihr den Ablauf der alten Steuerung als Tabelle aufgeschrieben. Jetzt wird daraus ein GRAFCET nach DIN EN 60848, und aus dem GRAFCET wird die Schrittkette, die Stapler 4 steuert.
Schritt 3 von 5. Du ergänzt den GRAFCET G1 „Stapeln“, legst Aktionen und Verzweigungen fest und setzt ihn als Schrittkette mit Speichergliedern oder in ST mit CASE um, mit Hand, Automatik und Stopp am Taktende.
Danach: Rechenwege und Lösungen zu Teil 4
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ein Schritt ist ein Zustand, eine Transition ist eine Frage: Weitergeschaltet wird nur, wenn der Schritt davor aktiv ist und die Antwort Ja lautet.
Am Ende hast du: den GRAFCET G1 „Stapeln“ und die Schrittkette dazu, mit Hand, Automatik und Stopp am Taktende.
Karte „GRAFCET lesen“: Alle Zeichen einer Ablaufbeschreibung nach DIN EN 60848 auf einer Seite: Schritt, Transition, Aktionen, Verzweigung. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe mit Ablauf.
Erst du, dann die anderen
Bevor ihr den GRAFCET ergänzt: Wie kommt ihr vom Ablauf in Worten zu Schritten und Transitionen? Den Weg gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Von der Anlage her. Am Übersichtsplan jede Bewegung nachfahren: Was bewegt sich, welcher Sensor meldet das Ende? Jede Bewegung wird ein Schritt, jedes gemeldete Ende eine Transition. Anschaulich, aber Zähler, Stopp und Betriebsarten geraten dabei leicht aus dem Blick.
- Von der Tabelle aus Teil 1 her. Die Funktionsbeschreibung der alten Steuerung Zeile für Zeile übersetzen. Schnell, weil die Arbeit schon getan ist. Dafür fuhr die alte Steuerung nach Zeit statt nach Endlage und stapelte fünf statt sechs: Jede übernommene Zeile muss geprüft werden.
- Von der Simulation her. Stapler 4 im Auftrag beobachten, Schritte mitschreiben, dann zeichnen. Nah am wirklichen Ablauf. Dafür zeigt die Simulation nur, was passiert, nicht weshalb, und seltene Fälle wie Stopp oder Rückstau kommen kaum vor.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Gegebene Werte: Ablauf und Betriebsarten · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Ablauf und Betriebsarten
- Bewegungen und Endlagen
- Zuführband -M1 über -Q1, Stopper senkt sich mit -Y2 · Hubtisch auf mit -Q2 bis -B4, ab mit -Q3 bis -B3 · Klinken öffnen mit -Y1 (-B5 offen, -B6 geschlossen, stromlos zu) · Stapelband -M3 über -Q4, Stapel ausgefahren an -B7
- Beruhigungszeit an -B2
- 0,2 s: So lange muss die Wanne ruhig auf dem Stapelplatz stehen, bevor der Hubtisch sie anhebt
- Nachlauf Stapelband
- 1,0 s nach -B7; in dieser Zeit schließen die Klinken
- Rückstau (A4)
- B8 = 0, solange das Stapelband belegt ist; dann darf kein Stapel auf das Band, -P3 leuchtet gelb
- Zähler
- Stapelzähler C1, Tageszähler C2 und geprüfte Stapelhöhe N aus Lernangebot 7
- Start (A6, A7)
- mit steigender Flanke an -S1, nur in Automatik (S3 = 1), aus der Grundstellung (Hubtisch unten, Klinken zu), mit Druckluft (-B9), ohne ausgelösten Motorschutz (-F1), ohne Not-Halt (-S0) und ohne Störung
- Stopp
- Stopp-Merker HALT aus Teil 3: gesetzt durch Stopp (-S2, Öffner) oder Hand, rückgesetzt durch Start. Der Stapler soll keine Wanne halb gehoben und keinen Stapel halb abgesenkt stehen lassen.
- Hand (S3 = 0)
- Hubtisch mit -S5 und -S6 im Tippbetrieb, gegenseitig verriegelt, bis zur Endlage
- Störung (A5)
- Merker STOERUNG aus Teil 3: Zeitüberwachung 3,0 s je Hubtischfahrt, Not-Halt, Motorschutz oder fehlende Druckluft
- Zykluszeit -KF1
- typisch 10 ms
Alle Werte zu Stapler 4 sind Unterrichtswerte. Zahlen zum Flughafen sind öffentliche Größenordnungen, gerundet.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
GRAFCET G1 „Stapeln“ und Schrittkette
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- dem GRAFCET G1 nach DIN EN 60848 mit den Schritten 0 bis 8, allen Transitionsbedingungen, Aktionen mit Aktionsart und den beiden Alternativverzweigungen
- der Umsetzung als Schrittkette, mit Speichergliedern oder in ST mit CASE, mit Begründung der Wahl
- der Ausgabezuweisung an einer Stelle des Programms, mit Verriegelung und Endlagen
- den Betriebsarten Hand und Automatik und dem Stopp am Taktende
- einer Kurzbeschreibung für die Instandhaltung: Woran sieht man, in welchem Schritt der Stapler steht und worauf er wartet?
Zur Dokumentation
Der GRAFCET wird normgerecht gezeichnet, von Hand oder am Werkstattrechner, mit Datum und Versionsstand. Im Programm steht an jedem Schritt sein Name als Kommentar, so wie im GRAFCET. Jede Entscheidung (Speicherglieder oder CASE, Stopp am Taktende) mit einem Satz Begründung.
Zusammen mit den Zählern aus Lernangebot 7 ist das Meilenstein M3. Abgenommen wird er im Kreuzreview durch ein anderes Team, danach zeichnet die Projektleitung ab.
8.1Lies den Rahmen des GRAFCET G1 in der Lückenfassung
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Aufgabe 8.1
Lies den Rahmen des GRAFCET G1 in der Lückenfassung:
- Benenne die Elemente Schritt, Anfangsschritt, Transition, Wirkverbindung und Aktion an je einem Beispiel aus G1.
- Erkläre, weshalb Schritt 0 anders gezeichnet ist als die übrigen Schritte.
- Erkläre die Regel, nach der sich Schritte und Transitionen abwechseln.
- Beschreibe, was die Schrittvariable X3 bedeutet.
- Erkläre, weshalb die Rückführungen einen Pfeil tragen.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: GRAFCET · DIN EN 60848 · Schritt · Transition · Wirkverbindung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
8.2Ergänze die Transitionsbedingungen im GRAFCET G1
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Aufgabe 8.2
Ergänze die Transitionsbedingungen im GRAFCET G1:
- Bestimme für jeden Schritt den Sensor oder die Größe, die das Ende des Schritts meldet.
- Formuliere die Bedingungen der Transitionen b, c, g, h, i und k.
- Formuliere die Startbedingung a mit allen Freigaben.
- Schreibe die Beruhigungszeit an -B2 als Zeitbedingung.
- Prüfe jede Bedingung am Übersichtsplan: Meldet der Sensor wirklich das Ende der Bewegung?
| Transition | von Schritt | nach Schritt | Bedingung |
|---|---|---|---|
| a | |||
| b | |||
| c | |||
| d | |||
| e | |||
| f | |||
| g | |||
| h | |||
| i | |||
| k | |||
| l | |||
| m |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Transitionsbedingung · Zeitbedingung · Flankenauswertung · Endlage
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8.3Lege die Aktionen der Schritte 3, 4, 5, 6 und 8 fest
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Aufgabe 8.3
Lege die Aktionen der Schritte 3, 4, 5, 6 und 8 fest:
- Ordne jedem dieser Schritte die Ausgänge zu, die in ihm 1 sein müssen.
- Entscheide für jede Aktion die Aktionsart: kontinuierlich wirkend, gespeichert wirkend bei Aktivierung oder mit Zeitbegrenzung.
- Trage die Zähler C1 und C2 als Aktionen ein.
- Begründe die Aktionsart, die du für das Zählen gewählt hast.
- Zeichne die Aktionen normgerecht in die Lückenfassung.
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| Schritt | Aktion | Aktionsart | Begründung |
|---|---|---|---|
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Aktion · kontinuierlich wirkende Aktion · speichernd wirkende Aktion · Zuweisungsbedingung
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8.4Lege fest, wie es nach Schritt 3 und nach Schritt 8 weitergeht
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Aufgabe 8.4
Lege fest, wie es nach Schritt 3 und nach Schritt 8 weitergeht:
- Beschreibe die drei Wege nach Schritt 3 in Worten.
- Formuliere die Bedingungen d, e und f.
- Formuliere die Bedingungen l und m.
- Prüfe, ob sich die Bedingungen nach Schritt 3 gegenseitig ausschließen.
- Begründe, weshalb ein Stopp erst am Taktende wirkt und nicht sofort.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Alternativverzweigung · Zusammenführung · Schrittkette
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8.5Setze den GRAFCET G1 als Schrittkette mit Speichergliedern um
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Aufgabe 8.5
Setze den GRAFCET G1 als Schrittkette mit Speichergliedern um:
- Stelle für jeden Schritt die Setzbedingung auf.
- Stelle für jeden Schritt die Rücksetzbedingung auf.
- Ergänze, was an den Schritten 0 und 1 anders ist als im Muster, weil mehrere Wege in sie hineinführen.
- Entscheide für die Schritte 1 bis 8 und für den Anfangsschritt 0 jeweils zwischen SR (setzdominant) und RS (rücksetzdominant).
- Lege fest, wie Schritt 0 im ersten Zyklus nach dem Einschalten aktiv wird.
- Zeichne den Schrittmerker X1 in FUP.
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| Schritt | Setzen (S) | Rücksetzen (R) | SR oder RS |
|---|---|---|---|
| X0 | |||
| X1 | |||
| X2 | |||
| X3 | |||
| X4 | |||
| X5 | |||
| X6 | |||
| X7 | |||
| X8 |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Schrittkette · Ablaufsteuerung · RS-Speicher · SR-Speicher · Anfangsschritt
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8.6Setze den GRAFCET G1 in ST mit CASE um
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Aufgabe 8.6
So beginnt eine Schrittkette in ST. Die Variable schritt hält die Nummer des aktiven Schritts.
CASE schritt OF
0: (* Grundstellung *)
IF (* Bedingung a *) THEN
schritt := 1;
END_IF;
1: (* Wanne einfahren *)
(* … *)
END_CASE;
Setze den GRAFCET G1 in ST mit CASE um:
- Schreibe für jeden Schritt den Zweig mit seinen Transitionen.
- Setze die Aktionen bei Aktivierung (C1, C2) so um, dass sie genau einmal ausgeführt werden.
- Lege fest, an welcher Stelle im Programm die Zeiten T4 und T1 aufgerufen werden.
- Weise alle Ausgänge an einer Stelle des Programms zu.
- Vergleiche den Aufwand mit deiner Umsetzung aus Aufgabe 8.5.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: CASE-Anweisung · Strukturierter Text · Schrittkette · TON
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8.7Baue Hand, Automatik und Stopp in die Schrittkette ein
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Aufgabe 8.7
Baue Hand, Automatik und Stopp in die Schrittkette ein:
- Beschreibe, was geschehen soll, wenn der Wahlschalter -S3 in Schritt 5 auf Hand gedreht wird.
- Prüfe, ob dein Stopp-Merker HALT aus Teil 3 dafür passt.
- Lege fest, in welchem Schritt -S5 und -S6 den Hubtisch fahren dürfen.
- Formuliere die Bedingungen für -Q2 und -Q3 aus Automatik und Hand mit Verriegelung und Endlagen.
- Beschreibe, wann -P1 und wann -P3 leuchtet.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Betriebsart · Handbetrieb · Tippbetrieb · Verriegelung
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8.8Stellt euer Lernprodukt „GRAFCET G1 und Schrittkette“ fertig
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Aufgabe 8.8
Stellt euer Lernprodukt „GRAFCET G1 und Schrittkette“ fertig:
- Zeichnet den GRAFCET G1 vollständig und normgerecht.
- Entscheidet, ob eure Schrittkette mit Speichergliedern oder in ST mit CASE umgesetzt wird.
- Begründet die Wahl mit Lesbarkeit für die Instandhaltung und Änderbarkeit.
- Taktet die Kette in der Simulation des Programmierwerkzeugs Schritt für Schritt durch.
- Schreibt die Kurzbeschreibung für die Instandhaltung.
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Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: GRAFCET · Programmdokumentation · Simulation
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Ausblick: Parallelverzweigung und Zwangssteuerung
Stapler 4 braucht beides nicht, große Anlagen schon. Eine Parallelverzweigung wird mit einer doppelten waagerechten Linie gezeichnet und startet mehrere Teilabläufe gleichzeitig, zum Beispiel wenn ein zweites Band die nächste Wanne schon vorfährt, während der Hubtisch noch fährt. Sie endet in einer Synchronisation, ebenfalls doppelt gezeichnet: Weiter geht es erst, wenn alle Zweige fertig sind.
Eine Zwangssteuerung setzt einen ganzen GRAFCET von außen in eine bestimmte Situation, geschrieben zum Beispiel G1 {0}: Ein übergeordneter GRAFCET für Betriebsarten und Störungen zwingt G1 bei einer Störung in den Anfangsschritt. In eurem Programm erledigt das die Abfrage von STOERUNG vor der Kette; in großen Anlagen trennt man das in eigene GRAFCETs.
Die Lage ändert sich
Die Schichtleitung will vor Schichtende keinen halben Stapel im Schacht zurücklassen. Sie wünscht einen Taster „Stapel jetzt abgeben“, der einen unvollständigen Stapel auf das Stapelband schickt.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, an welchen Stellen deines GRAFCET der neue Taster wirken muss.
- Ergänze die Transitionen, die sich dadurch ändern.
- Beurteile, was geschehen soll, wenn der Taster bei leerem Schacht gedrückt wird.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.