sequence_ET_05_loop

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sequence_ET_05_loop_ecc

Einleitung

Der Funktionsblock sequence_ET_05_loop implementiert eine zyklische Sequenz mit fünf Zuständen. Der Übergang zwischen den einzelnen Zuständen kann entweder durch ein externes Ereignis oder nach Ablauf einer einstellbaren Zeit erfolgen. Der Baustein ist für Anwendungen konzipiert, bei denen ein Prozess schrittweise durchlaufen und dabei verschiedene Aktionen in einer festen Reihenfolge ausgelöst werden müssen, wie beispielsweise in Verpackungsmaschinen, Montageprozessen oder Waschprogrammen.

sequence_ET_05_loop

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

  • START_S1: Startet die Sequenz und führt den Übergang vom Startzustand (START) in den ersten Zustand (State_01). Überträgt die Zeitwerte für alle zeitgesteuerten Übergänge.

  • S1_S2: Löst den Übergang von State_01 nach State_02 aus.

  • S2_S3: Löst den Übergang von State_02 nach State_03 aus.

  • S3_S4: Löst den Übergang von State_03 nach State_04 aus.

  • S4_S5: Löst den Übergang von State_04 nach State_05 aus.

  • S5_S1: Löst den Übergang von State_05 zurück in State_01 aus (Zyklus).

  • RESET: Setzt die Sequenz von jedem beliebigen Zustand zurück in den Startzustand (START).

Ereignis-Ausgänge

  • CNF: Bestätigungsereignis, das bei jedem Zustandswechsel ausgelöst wird. Überträgt die aktuelle Zustandsnummer (STATE_NR).

  • EO_S1: Wird beim Eintritt in State_01 ausgelöst. Überträgt den Ausgangswert DO_S1.

  • EO_S2: Wird beim Eintritt in State_02 ausgelöst. Überträgt den Ausgangswert DO_S2.

  • EO_S3: Wird beim Eintritt in State_03 ausgelöst. Überträgt den Ausgangswert DO_S3.

  • EO_S4: Wird beim Eintritt in State_04 ausgelöst. Überträgt den Ausgangswert DO_S4.

  • EO_S5: Wird beim Eintritt in State_05 ausgelöst. Überträgt den Ausgangswert DO_S5.

Daten-Eingänge

  • DT_S1_S2 (Typ: TIME, Initialwert: NO_TIME): Zeit für den automatischen Übergang von State_01 nach State_02. Bei NO_TIME ist der zeitgesteuerte Übergang deaktiviert.

  • DT_S2_S3 (Typ: TIME, Initialwert: NO_TIME): Zeit für den automatischen Übergang von State_02 nach State_03.

  • DT_S3_S4 (Typ: TIME, Initialwert: NO_TIME): Zeit für den automatischen Übergang von State_03 nach State_04.

  • DT_S4_S5 (Typ: TIME, Initialwert: NO_TIME): Zeit für den automatischen Übergang von State_04 nach State_05.

  • DT_S5_S1 (Typ: TIME, Initialwert: NO_TIME): Zeit für den automatischen Übergang von State_05 nach State_01.

Daten-Ausgänge

  • STATE_NR (Typ: SINT): Gibt die Nummer des aktuellen Zustands aus (START = 0, State_01 = 1, …, State_05 = 5).

  • DO_S1 (Typ: BOOL): Ist TRUE, wenn State_01 aktiv ist.

  • DO_S2 (Typ: BOOL): Ist TRUE, wenn State_02 aktiv ist.

  • DO_S3 (Typ: BOOL): Ist TRUE, wenn State_03 aktiv ist.

  • DO_S4 (Typ: BOOL): Ist TRUE, wenn State_04 aktiv ist.

  • DO_S5 (Typ: BOOL): Ist TRUE, wenn State_05 aktiv ist.

Adapter

  • timeOut (Typ: ATimeOut): Ein gesteckter Adapter zur Realisierung der zeitgesteuerten Zustandsübergänge. Der FB nutzt dessen Schnittstellen START, STOP und DT (Zeitwert) sowie das Ereignis TimeOut.

Funktionsweise

Der FB ist als Basic-FB mit einer Execution Control Chart (ECC) implementiert. Die Sequenz beginnt im Zustand xSTART. Mit dem Ereignis START_S1 wird der erste Zustand sState_01 aktiviert. Bei jedem Zustandseintritt werden folgende Aktionen ausgeführt:

  1. Der Timer-Adapter wird gestoppt (timeOut.STOP).

  2. Der Ausgang des vorherigen Zustands wird zurückgesetzt (z.B. State_05_X für DO_S5).

  3. Die Zustandsnummer STATE_NR wird aktualisiert und der Timer für den nächsten Übergang konfiguriert (z.B. State_01_C).

  4. Der Ausgang des neuen Zustands wird gesetzt (z.B. State_01_E für DO_S1).

  5. Der Timer-Adapter wird mit der für diesen Übergang konfigurierten Zeit gestartet (timeOut.START).

Ein Zustandswechsel kann nun auf zwei Arten erfolgen:

  • Ereignisgesteuert: Durch das entsprechende Eingangsereignis (z.B. S1_S2).

  • Zeitgesteuert: Durch das TimeOut-Ereignis des Adapters, sofern die Zeit (DT_...) nicht auf NO_TIME gesetzt ist.

Die Sequenz durchläuft die Zustände 1 bis 5 und springt dann von State_05 wieder zurück zu State_01, wodurch ein endloser Zyklus entsteht. Das Ereignis RESET führt unabhängig vom aktuellen Zustand in den Reset-Zustand sRESET, von wo aus die Sequenz automatisch in den xSTART-Zustand zurückkehrt.

Technische Besonderheiten

  • Hybride Triggerung: Jeder Zustandsübergang kann individuell entweder ereignis- oder zeitgesteuert konfiguriert werden. Dies ermöglicht maximale Flexibilität innerhalb einer festen Sequenz.

  • Sichere Zustandsausgänge: Die booleschen Ausgänge (DO_Sx) werden beim Verlassen eines Zustands explizit über einen Exit-Algorithmus (State_XX_X) zurückgesetzt. Dies verhindert ein unbeabsichtigtes Beibehalten des TRUE-Signals.

  • Explizite Timer-Steuerung: Der Timer wird bei jedem Zustandswechsel neu gestartet und gestoppt, was eine präzise und deterministische Zeitsteuerung gewährleistet.

  • Konstanten: Der FB verwendet definierte Konstanten (sequence::State_XX, NO_TIME) aus importierten Bibliotheken, was die Wartbarkeit und Lesbarkeit des Codes erhöht.

Zustandsübersicht

Die ECC besteht aus sieben Zuständen:

  1. xSTART: Inaktiver Anfangszustand.

  2. sState_01 bis sState_05: Die fünf aktiven Sequenzzustände.

  3. sRESET: Zwischenzustand, der beim Reset alle Ausgänge zurücksetzt und die Bestätigung für den xSTART-Zustand sendet.

Anwendungsszenarien

  • Steuerung von Zyklischen Prozessen: Automatische Bearbeitungsmaschinen (z.B. Drehmaschinen mit mehreren Werkzeugen), bei denen jeder Schritt eine bestimmte Zeit dauert oder durch ein Sensorereignis abgeschlossen wird.

  • Batch-Prozesse: Chargenweise Abarbeitung in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie, wo Mischen, Erhitzen und Abfüllen nacheinander erfolgen.

  • Sicherheitssequenzen: Überwachte Start- oder Stoppprozeduren, bei denen jeder Schritt manuell freigegeben (EVENT) oder nach einer Wartezeit (TIME) automatisch weiterläuft.

  • Teststände: Automatisierte Prüfabläufe, bei denen nacheinander verschiedene Messungen oder Funktionstests durchgeführt werden.

⚖️ Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Im Vergleich zu einfachen Timer-Bausteinen oder selbsthaltenden Relaiskaskaden bietet sequence_ET_05_loop eine vordefinierte, zyklische Struktur mit integrierter Zeit- und Ereignissteuerung. Gegenüber einer Programmierung mit einzelnen Blöcken (z.B. E_SR, E_DELAY) reduziert er den Verdrahtungsaufwand und erhöht die Übersichtlichkeit. Andere Sequenzer-FBs haben möglicherweise eine variable Anzahl von Schritten oder andere Übergangslogiken (nur Zeit ODER nur Ereignis). Dieser FB zeichnet sich durch die kombinierte EVENT/TIME-Triggerung pro Schritt aus.

Fazit

Der sequence_ET_05_loop ist ein robust und klar strukturierter Funktionsblock zur Implementierung von zyklischen 5-Schritt-Sequenzen. Die Kombination aus ereignis- und zeitgesteuerten Übergängen macht ihn äußerst flexibel für eine Vielzahl von Automatisierungsaufgaben. Die explizite Steuerung der Ausgänge und des Timers sorgt für ein deterministisches und zuverlässiges Verhalten. Er ist ideal geeignet, um wiederkehrende Prozessabläufe mit fester Schrittanzahl effizient und übersichtlich in einer IEC 61499-basierten Steuerung abzubilden.