SchieberControl

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SchieberControl_ecc

Einleitung

Der Funktionsblock SchieberControl ist ein Basis-Funktionsblock (Basic FB) gemäß IEC 61499 zur Steuerung eines Schieber-Antriebs (z. B. pneumatisch). Er realisiert eine vollständige Zustandsmaschine (ECC), die die Bewegung (Öffnen/Schließen), Haltezustände und Fehlerzustände eines Schiebers verwaltet. Der Baustein bietet eine umfassende Schnittstelle zur Parametrierung, zur Bedienung über Taster (Button), Softkeys und Hilfssteuerungen (Auxiliary) sowie zur Ausgabe von Steuersignalen für die Aktorik.

SchieberControl

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

  • INIT: Initialisierungsanforderung. Setzt alle Werte. Ein vollständiges De-Initialisieren wird nicht vollständig unterstützt. Wird mit den Daten QI, DT_Opening, DT_Closing und START verknüpft.

  • Open: Startet den Öffnungsvorgang des Schiebers.

  • Close: Startet den Schließvorgang des Schiebers.

  • RESET: Setzt den internen Zustand auf „Unknown“ (Unbekannt) zurück.

  • INPUT_DATA: Überträgt die konfigurierten Eingangsdaten für Taster, Softkeys und Hilfssteuerung. Wird mit den Daten BT, SK und AUXC verknüpft.

Ereignis-Ausgänge

  • INITO: Initialisierungsbestätigung. Wird mit dem Datenausgang QO verknüpft.

  • EO: Allgemeines Ausgangsereignis, das den aktuellen Systemzustand und die konfigurierten Ausgangswerte liefert. Wird mit Button, Softkey, Auxiliary und STATE verknüpft.

  • EO_POWERED: Steuersignal zum Betätigen des „Öffnen“-Ventils für die Pneumatik. Wird mit DO_POWERED verknüpft.

  • EO_OPEN: Steuersignal zum Betätigen des „Öffnen“-Ventils. Wird mit DO_OPEN verknüpft.

  • EO_CLOSE: Steuersignal zum Betätigen des „Schließen“-Ventils. Wird mit DO_CLOSE verknüpft.

  • EO1: Zusätzliches Ausgangsereignis ohne Daten.

Daten-Eingänge

  • QI (BOOL): Qualifizierer für das INIT-Ereignis.

  • BT (SchieberStruct): Konfiguration für die Taster-Bedienelemente.

  • SK (SchieberStruct): Konfiguration für die Softkey-Bedienelemente.

  • AUXC (SchieberAuxInStruct): Konfiguration für die Hilfssteuerung (Bild und Farbe).

  • DT_Opening (TIME): Zeitdauer für den Öffnungsvorgang.

  • DT_Closing (TIME): Zeitdauer für den Schließvorgang.

  • START (UINT): Definiert den gewünschten Startzustand nach der Initialisierung (z. B. START::STARTClosed, START::STARTOpened, START::STARTUnknown).

Daten-Ausgänge

  • QO (BOOL): Qualifizierer für das INITO-Ereignis.

  • Button (UINT): Aktueller Wert für die Taster-Ausgabe, abhängig vom Zustand.

  • Softkey (UINT): Aktueller Wert für die Softkey-Ausgabe, abhängig vom Zustand.

  • Auxiliary (SchieberAuxOutStruct): Aktuelle Werte für die Hilfssteuerungs-Ausgabe (Bild und Farbe).

  • DO_POWERED (BOOL): Binäres Signal zum Betätigen des „Öffnen“-Ventils für die Pneumatik.

  • DO_OPEN (BOOL): Binäres Signal zum Betätigen des „Öffnen“-Ventils.

  • DO_CLOSE (BOOL): Binäres Signal zum Betätigen des „Schließen“-Ventils.

  • STATE (STRING): Zeichenkette, die den aktuellen internen Zustand des FB beschreibt (z. B. „Closed“, „Opening“).

Adapter

  • timeOut (ATimeOut): Ein Stecker-Adapter vom Typ ATimeOut. Wird zur Realisierung der zeitgesteuerten Zustandsübergänge (Öffnen/Schließen) verwendet. Der FB startet (START) und stoppt (STOP) den Timer und reagiert auf dessen TimeOut-Ereignis.

Funktionsweise

Der SchieberControl-FB arbeitet als zustandsgesteuerte Sequenz. Der interne Ablaufsteuerungsgraph (ECC) definiert die Zustände Closed (Geschlossen), Opened (Geöffnet), Opening (Öffnend), Closing (Schließend), verschiedene STOP-Zustände und Unknown (Unbekannt). Bei jedem Zustandswechsel wird ein entsprechender Algorithmus ausgeführt, der die Datenausgänge (wie DO_OPEN, STATE, Button) setzt und bei Bedarf den Timer-Adapter startet. Die Bewegung zwischen Closed und Opened erfolgt zeitgesteuert über die Zustände Opening und Closing. Während einer Bewegung kann durch das gegenteilige Ereignis (Open während Closing oder Close während Opening) ein Stopp eingeleitet werden, der in einen entsprechenden STOP-Zustand überführt. Von jedem Zustand aus kann ein RESET den FB in den Unknown-Zustand versetzen.

Technische Besonderheiten

  • Zustandsinitialisierung: Über den START-Eingang kann nach INIT der gewünschte Anfangszustand (Closed, Opened oder Unknown) vorgegeben werden. Dies erfordert das nachfolgende Eintreffen des INPUT_DATA-Ereignisses.

  • Adapter-Nutzung: Die Zeitsteuerung ist vollständig in den Adapter timeOut ausgelagert, was eine klare Trennung der Funktionalität und potenzielle Wiederverwendbarkeit ermöglicht.

  • Datenkonfiguration: Die Ausgabewerte für Benutzerschnittstellen (Button, Softkey, Auxiliary) werden nicht hartkodiert, sondern über entsprechende Eingangsstrukturen (BT, SK, AUXC) konfiguriert, was eine flexible Anpassung an verschiedene HMI erlaubt.

  • Power-Signal: Das Signal DO_POWERED wird nur in den Zuständen Opening und Opened aktiviert, was auf eine spezifische pneumatische Ansteuerlogik hindeutet (z. B. Halten der Druckluft im geöffneten Zustand).

Zustandsübersicht

Die ECC umfasst folgende Hauptzustände:

  1. START: Inaktiver Ausgangszustand.

  2. Init/INIT3: Initialisierungssequenz.

  3. Closed: Endzustand „geschlossen“. Aktiviert DO_CLOSE.

  4. Opened: Endzustand „geöffnet“. Aktiviert DO_OPEN und DO_POWERED.

  5. Opening/Closing: Bewegungszustände. Starten den Timer mit DT_Opening/DT_Closing und aktivieren die entsprechenden Aktorsignale sowie DO_POWERED (nur bei Opening).

  6. Opening_STOP/Closing_STOP: Stopp-Zustände während einer Bewegung, ausgelöst durch den gegenteiligen Befehl. Deaktivieren DO_OPEN/DO_CLOSE und stoppen den Timer.

  7. Opening_STOP_R/Closing_STOP_R: Stopp-Zustände während einer Bewegung, ausgelöst durch RESET. Führen zum Unknown-Zustand.

  8. Unknown: Fehler- oder unbekannter Zustand. Setzt alle Aktorsignale zurück.

Anwendungsszenarien

  • Steuerung pneumatischer Schieber in Verpackungs-, Förder- oder Sortieranlagen.

  • Integration in übergeordnete Sequenzer für Materialfluss-Steuerungen.

  • Anbindung an Bedienpanels (HMI), da strukturierte Daten für Taster, Softkeys und Anzeigen bereitgestellt werden.

  • Protokollierung und Visualisierung des Schieberzustands über den STATE-String-Ausgang.

⚖️ Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Im Vergleich zu einfacheren binären Aktor-Bausteinen (z. B. einem einfachen Zylinder-FB) bietet SchieberControl eine deutlich höhere Funktionalität:

  • Vollständige Zustandsmaschine mit Bewegungs-, End- und Stopp-Zuständen.

  • Integrierte Zeitsteuerung für die Bewegung.

  • Umfangreiche HMI-Schnittstelle zur Konfiguration von Bedienelementen.

  • Explizite Behandlung eines „Unbekannt“-Zustands (RESET-Funktionalität). Er ist spezialisierter und komplexer als ein generischer E_SR (Flip-Flop) oder ein einfacher Timer-Baustein, da er diese Funktionalitäten kombiniert und auf die Steuerung eines Schieberantriebs zuschneidet.

Fazit

Der SchieberControl ist ein robust ausgelegter und funktional umfassender Steuerbaustein für Schieber-Antriebe. Seine Stärken liegen in der klaren Zustandslogik, der flexiblen Konfigurierbarkeit der Benutzerschnittstelle und der sauberen Trennung von Steuerlogik und Zeitgeber-Funktionalität durch Adapter. Er eignet sich gut für den Einsatz in mittleren bis komplexen Steuerungsanwendungen, bei denen eine zuverlässige und überwachbare Ansteuerung eines Schiebers erforderlich ist.