Ablaufsteuerung

Eine Ablaufsteuerung (englisch: sequential control) oder auch Schrittkette ist eine Steuerung, die schrittweise abläuft. Dieser Ablauf erfolgt zwangsläufig, wobei das Weiterschalten von Schritt A zu Schritt B durch Weiterschaltbedingungen (Transitionen) erfolgt, z. B. ein Zylinder fährt aus, transportiert ein Werkstück, dieses wird dann gespannt. Der Entwurf von Ablaufsteuerungen kann nach DIN EN 60848 mit GRAFCET erfolgen, die Implementierung nach IEC 61131-3 mit Sequential Function Chart (SFC).

Wird eine Ablaufsteuerung durch eine SPS realisiert, dann bietet sich zur Programmierung die Ablaufsprache an.

Darstellung von Ablaufketten

Datei:Ablaufsteuerung.svg

Beispiel einer Ablaufkette

Ablaufsteuerungen können in Form von Ablaufketten grafisch dargestellt werden.

Die Basiselemente für die Ablaufkettendarstellung sind Schritte und Transitionen. Den Ablaufschritten sind Aktionen zugeordnet (z. B. Ventil öffnen). Eine Transition ist eine Schaltbedingung, die den Übergang von einem Schritt zum Nächsten bestimmt.

Der Initialisierungsschritt ist ein ausgezeichneter Wartezustand. Dieser wird verlassen, wenn die Starttransition für die Ablaufkette eintritt und der automatische Ablauf beginnt. Im Beispiel wird nach dem Schalten der Starttransition die Bearbeitung von Schritt 1 begonnen.

Neben dem linearen Ablauf von Schritten sind Alternativen, Parallelverzweigungen und Schleifen modellierbar.

Alternativverzweigung

Schritt 1 ist aktiv, bis Transition 1a oder 1b schaltet. Ist 1a wahr, so wird Schritt 1 beendet und Schritt 2a als Nächstes bearbeitet; Transition 1b führt zum Bearbeiten von Schritt 2b. Sind beide wahr, kommt eine Vorrangregel zum Zug, z. B. dass Schritt 2a bearbeitet wird.

Parallelverzweigung

Schaltet Transition 3, wird Schritt 3 beendet und Schritt 4a und 4b werden gleichzeitig bearbeitet. Tritt Transition 4 ein, werden beide gleichzeitig beendet und die Bearbeitung von Schritt 5 begonnen.

Schleife

Schritt 6 wird bearbeitet, bis 6a oder 6b eintritt. Ist Transition 6a wahr, wird in diesem Beispiel der Durchlauf der Ablaufkette komplett beendet. Tritt Transition 6b ein (und 6a ist nicht wahr), so wird Schritt 5 wieder bearbeitet.

Andere Möglichkeiten der Modellierung

Petri-Netz

Jede Ablaufkette kann als Petri-Netz dargestellt werden, jedoch nicht umgekehrt,

Continuous Function Chart

Ein Schritt kann in CFC beispielsweise als Funktionsblock modelliert werden. Das Startsignal ist ein Eingang des Funktionsblocks, auf den die Transitionsbedingung verschaltet ist. Aktionen werden mit einem Ausgang des Funktionsblocks verbunden.

Anwendungsgrenzen

Viele Prozesse haben keinen starren Ablauf. Der normale Ablauf wird auch häufig durch Störungen durcheinandergebracht. In solchen Fällen hat eine Ablaufsteuerung Nachteile.

Beispiel: Auf einer Stückguttransportanlage werden Teile von Hand in einer „zufälligen“ Reihenfolge aufgesetzt oder entfernt. Nun ist es schwierig, wieder „in Tritt“ zu kommen. Meist wird bei ablauforientierten Programmen die Anlage zunächst „leer gefahren“. Erst danach ist ein eindeutiger Neuanfang möglich.

Weiterschalten (Transition) ist einfach. Zurückschalten ist schwer und erfordert einen hohen Programmieraufwand.

Die Konzentration auf Insel- oder Detaillösungen ohne Schrittketten bringt häufig stabilere (fehlertolerante) Ergebnisse.

Siehe auch

• IEC 61131 Teil 3
• Funktionsdiagramm

Weblinks

• Vorlesung SPS-Ablaufsteuerung, Wagner, 2006, Uni Hannover (PDF-Datei, 51 KB)
• Ablaufsteuerungen, Ablaufsprache S7-Graph und zugehörige Beschreibungsarten gemäß IEC1131-3, Schumacher, 2007, FH OOW/Wilhelmshaven (PDF-Datei, 250 KB)