sequence_T_04

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sequence_T_04_ecc

Einleitung

Der Funktionsblock sequence_T_04 ist ein zeitgesteuerter Sequenzer mit vier definierten Zuständen (State_01 bis State_04) und einem Startzustand (START). Er ermöglicht die zyklische oder einmalige Abarbeitung einer festen Reihenfolge, wobei die Verweildauer in jedem Zustand über konfigurierbare Zeitwerte gesteuert wird. Der Übergang zwischen den Zuständen erfolgt automatisch nach Ablauf der eingestellten Zeit. Der Baustein eignet sich ideal für zeitlich getaktete Ablaufsteuerungen, wie sie z.B. in Förderanlagen, Verpackungsmaschinen oder Waschprozessen vorkommen.

sequence_T_04

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

  • START_S1: Startet die Sequenz. Ein Ereignis an diesem Eingang bewirkt den Übergang vom Zustand START oder sState_00 in den ersten aktiven Zustand State_01. Es werden die Zeitdaten DT_S1_S2, DT_S2_S3, DT_S3_S4 und DT_S4_START mitgelesen.

  • RESET: Setzt die Sequenz von jedem beliebigen Zustand sofort in den Ruhezustand (sState_00) zurück. Alle Ausgänge (DO_S1 bis DO_S4) werden dabei deaktiviert.

Ereignis-Ausgänge

  • CNF: Bestätigungsereignis (Execution Confirmation). Wird bei jedem Zustandswechsel ausgelöst und liefert die aktuelle Zustandsnummer STATE_NR.

  • EO_S1: Wird bei Eintritt in den Zustand State_01 ausgelöst und liefert den zugehörigen Datenausgang DO_S1.

  • EO_S2: Wird bei Eintritt in den Zustand State_02 ausgelöst und liefert den zugehörigen Datenausgang DO_S2.

  • EO_S3: Wird bei Eintritt in den Zustand State_03 ausgelöst und liefert den zugehörigen Datenausgang DO_S3.

  • EO_S4: Wird bei Eintritt in den Zustand State_04 ausgelöst und liefert den zugehörigen Datenausgang DO_S4.

Daten-Eingänge

  • DT_S1_S2 (TIME): Verweildauer im Zustand State_01, bevor der automatische Übergang zu State_02 erfolgt. Initialwert: NO_TIME.

  • DT_S2_S3 (TIME): Verweildauer im Zustand State_02, bevor der automatische Übergang zu State_03 erfolgt. Initialwert: NO_TIME.

  • DT_S3_S4 (TIME): Verweildauer im Zustand State_03, bevor der automatische Übergang zu State_04 erfolgt. Initialwert: NO_TIME.

  • DT_S4_START (TIME): Verweildauer im Zustand State_04, bevor der automatische Übergang zum Ruhezustand sState_00 erfolgt. Initialwert: NO_TIME.

Daten-Ausgänge

  • STATE_NR (SINT): Gibt die Nummer des aktuell aktiven Zustands aus. START = 0, State_01 = 1, State_02 = 2, State_03 = 3, State_04 = 4.

  • DO_S1 (BOOL): Logischer Ausgang, der TRUE ist, solange sich der FB im Zustand State_01 befindet.

  • DO_S2 (BOOL): Logischer Ausgang, der TRUE ist, solange sich der FB im Zustand State_02 befindet.

  • DO_S3 (BOOL): Logischer Ausgang, der TRUE ist, solange sich der FB im Zustand State_03 befindet.

  • DO_S4 (BOOL): Logischer Ausgang, der TRUE ist, solange sich der FB im Zustand State_04 befindet.

Adapter

  • timeOut (Plug, Typ: iec61499::events::ATimeOut): Ein standardisierter TimeOut-Adapter, der für die zeitgesteuerten Zustandsübergänge verwendet wird. Der FB startet (timeOut.START) den Timer beim Eintritt in einen aktiven Zustand und reagiert auf dessen TimeOut-Ereignis.

Funktionsweise

Der FB arbeitet als Basic Function Block (BFB) mit einer definierten Execution Control Chart (ECC). Die Sequenz durchläuft die Zustände in der festen Reihenfolge: START -> State_01 -> State_02 -> State_03 -> State_04 -> sState_00.

  1. Start: Ein START_S1-Ereignis (aus den Zuständen xSTART oder sState_00) aktiviert State_01.

  2. Zustandsaktivierung: Beim Eintritt in einen Zustand (State_01-04) werden folgende Aktionen ausgeführt:

    • Der entsprechende Datenausgang (DO_Sx) wird auf TRUE gesetzt (Entry-Algorithmus State_x_E).

    • Das zugehörige Ereignis (EO_Sx) wird ausgelöst.

    • Die Zustandsnummer STATE_NR wird aktualisiert (Confirmation-Algorithmus State_x_C).

    • Die für den nächsten Übergang konfigurierte Zeit (DT_...) wird an den timeOut-Adapter übergeben und der Timer gestartet.

    • Das allgemeine Bestätigungsereignis CNF wird ausgelöst.

  3. Zeitgesteuerter Übergang: Nach Ablauf der im Timer eingestellten Zeit löst der Adapter das TimeOut-Ereignis aus. Dies ist die Bedingung für den Übergang zum nächsten Zustand in der Sequenz.

  4. Zustandsverlassen: Beim Verlassen eines Zustands wird der zugehörige Datenausgang (DO_Sx) durch den Exit-Algorithmus (State_x_X) auf FALSE zurückgesetzt.

  5. Zyklusende und Reset: Nach State_04 wechselt der FB in den Zustand sState_00 (Ruhezustand). Von hier aus kann die Sequenz durch ein erneutes START_S1-Ereignis neu gestartet werden. Ein RESET-Ereignis von jedem Zustand aus führt sofort in den sRESET-Zustand, deaktiviert alle Ausgänge und geht dann in sState_00 über.

Technische Besonderheiten

  • Initialwerte: Die Zeitdaten-Eingänge sind standardmäßig mit der Konstante NO_TIME vorbelegt. Ein Wert von NO_TIME führt dazu, dass der FB nach dem Eintritt in den Zustand unendlich lange wartet, bis ein RESET erfolgt.

  • Zustand sState_00: Dieser Zustand ist der stabile Ruhezustand nach Abschluss eines Zyklus. Im Gegensatz zum initialen xSTART ist er Teil der ECC und kann Algorithmen ausführen (hier die Zustandsnummer 0 setzen).

  • Adapter-Nutzung: Die Zeitsteuerung ist komplett in den standardisierten ATimeOut-Adapter ausgelagert, was Wiederverwendbarkeit und Klarheit erhöht.

Zustandsübersicht

Zustandsname

Beschreibung

Aktive Ausgänge

Übergangsbedingung zum nächsten Zustand

xSTART

Initialer Idle-Zustand.

Keine

START_S1

sState_01

Erster aktiver Schritt.

DO_S1=1, STATE_NR=1

timeOut.TimeOut (nach DT_S1_S2)

sState_02

Zweiter aktiver Schritt.

DO_S2=1, STATE_NR=2

timeOut.TimeOut (nach DT_S2_S3)

sState_03

Dritter aktiver Schritt.

DO_S3=1, STATE_NR=3

timeOut.TimeOut (nach DT_S3_S4)

sState_04

Vierter aktiver Schritt.

DO_S4=1, STATE_NR=4

timeOut.TimeOut (nach DT_S4_START)

sState_00

Ruhezustand nach Sequenzende.

STATE_NR=0

START_S1 (für neuen Zyklus)

sRESET

Zwischenzustand für Reset-Vorgang.

Keine

Immer (Condition=1)

Globale Übergangsbedingung: Von den Zuständen sState_01 bis sState_04 führt ein RESET-Ereignis immer in den sRESET-Zustand.

Anwendungsszenarien

  • Steuerung von Zyklusmaschinen: Automatische Abfolge von Bearbeitungsschritten wie Bohren, Fräsen, Entgraten mit einstellbaren Bearbeitungszeiten.

  • Verpackungsanlagen: Steuerung des zeitlichen Ablaufs: Produkt zuführen -> Verpackung schließen -> Etikett aufbringen -> Palettieren.

  • Reinigungsprozesse: Steuerung einer Sprühkabine: Vorspülen (State_01) -> Hauptreinigung (State_02) -> Nachspülen (State_03) -> Trocknen (State_04).

  • Teststände: Automatisierte Prüfsequenz, bei der jeder Testschritt eine feste Dauer hat.

⚖️ Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • Einfache Timer (TON): Einzelne Timerbausteine müssten für eine Sequenz verkettet und die Logik für die Zustandsübergänge und Ausgänge separat programmiert werden. sequence_T_04 kapselt diese komplette Logik.

  • Zähler-basierte Sequenzer: Sequenzer, die mit Ereignissen (nicht Zeit) weiterschalten, bieten eine andere Art der Steuerung. sequence_T_04 ist speziell für zeitkritische Abläufe ohne externe Trigger gedacht.

  • SPS-spezifische Ablaufsprachen (S7-GRAFCET): Dieser FB implementiert ein ähnliches Prinzip wie eine Grafcet-Step-Kette, jedoch innerhalb des portablen IEC 61499-Standards.

Fazit

Der sequence_T_04 ist ein robustes und einfach zu konfigurierendes Werkzeug für zeitgesteuerte Ablaufsteuerungen mit bis zu vier Schritten. Durch die klare Trennung von Zustandslogik (ECC) und Zeitsteuerung (Adapter) sowie die vollständige Kapselung des Verhaltens ist er wartungsfreundlich und reduziert den Programmieraufwand im übergeordneten Application-Netzwerk erheblich. Die Möglichkeit eines sofortigen Resets von jedem Zustand aus gewährleistet zudem eine hohe Betriebssicherheit.