Definition und Zweck:
Eine Schrittkette (oder sequenzielle Steuerung, Zustandsmaschine) ist eine Methode zur Strukturierung und Programmierung von Automatisierungsabläufen, bei denen eine Reihe von Aktionen in einer festgelegten, sequenziellen Reihenfolge ausgeführt werden müssen. Das System durchläuft dabei diskrete „Schritte“ und wechselt von einem Schritt zum nächsten, wenn bestimmte „Übergangsbedingungen“ erfüllt sind.
Schrittketten sind eine intuitive Art, Prozesse zu beschreiben, die eine klare Abfolge von Zuständen und Aktionen haben.
Darstellung und Implementierung:
Schrittketten werden oft mit grafischen Sprachen dargestellt und programmiert:
- GRAFCET: Eine internationale Darstellungsnorm (EN 60848), die grafisch Schritte, Transitionen und Aktionen darstellt.
- Ablaufsprache (AS) / Sequential Function Chart (SFC): Eine der IEC 61131-3 Programmiersprachen, die direkt auf dem GRAFCET-Modell basiert und in SPSen implementiert wird.
- Grafische Editoren (z.B. Siemens GRAPH): Bieten spezielle Editoren, die die Erstellung und Diagnose von Schrittketten vereinfachen.
- Software-Implementierung: Kann auch manuell in textbasierten Sprachen (z.B. Strukturierter Text – ST) mit CASE-Strukturen oder IF/ELSE-Verzweigungen programmiert werden, die die Schritte und Übergänge nachbilden.
Wesentliche Elemente:
- Schritte: Repräsentieren stabile Zustände, in denen Aktionen ausgeführt werden.
- Transitionen: Logische Bedingungen, die den Übergang von einem Schritt zum nächsten ermöglichen.
- Aktionen: Operationen, die ausgeführt werden, wenn ein Schritt aktiv ist.
Relevanz in der Automatisierung:
Schrittketten sind unverzichtbar für die Steuerung vieler industrieller Prozesse:
- Maschinenzyklen: Steuerung des gesamten Arbeitszyklus einer Maschine (z.B. Beladen, Bearbeiten, Entladen).
- Montageautomaten: Ablauf der einzelnen Montageschritte.
- Verpackungsmaschinen: Abfolge von Füll-, Siegel- und Etikettierschritten.
- Chargenprozesse: Phasensteuerung in der Prozessindustrie (z.B. Mischen, Heizen, Kühlen).
- Roboterabläufe: Steuerung der Sequenz von Roboterbewegungen und -aktionen.
- Fehlerbehandlung: Definierte Zustände und Übergänge für die Fehlerreaktion.
Schrittketten bieten eine übersichtliche und diagnosefreundliche Methode zur Implementierung komplexer sequenzieller Steuerungen.
→ Siehe auch: SFC (Sequential Function Chart), GRAFCET, Ablaufsprache (AS), Zustandsautomat, Programmierung, IEC 61131-3
