Beispielmodell: Starttaste + Zylinder (Selmo)

Dieses Beispiel zeigt die vollständige Überführung eines einfachen PTFs in ein Selmo-Modell:

• Starttaste löst einen Zyklus aus

• Zylinder fährt aus bis Endlage „ausgefahren“

• Plausibilität (Pair-Check) überwacht widersprüchliche Endlagen

• CMZ schützt systemkritische Bedingungen

• MXIC erlaubt sichere manuelle Bewegungen im Handbetrieb

Ziel: Ein minimaler, aber vollständiger Selmo-Kern, der deterministisch, diagnostizierbar und bedienbar ist.

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1) Struktur (Plant → Hardware-Zone → Sequence → Zone)

Plant

PLANT_01 – Gesamtanlage (für dieses Beispiel minimal)

Plant-Aufgaben:

• plantweite Zustände (optional)

• plantweite CMZ (optional)

Für dieses Beispiel wird die Plant bewusst schlank gehalten.

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Hardware-Zone

HWZ_01 – Station_01

Aufgaben:

• Betriebsarten (Hand / Automatik)

• Automatikfreigabe

• Startkoordination (zentral)

• HW-Zonen-CMZ

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Sequence

SEQ_01 – ExtendCylinder

Aufgabe:

• Starttaste auswerten

• Zylinder ausfahren

• Endlage „ausgefahren“ erreichen

• Zyklus abschließen (bereit für nächsten Start)

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2) Zonen (Technik & Bedeutung)

Jede relevante Technik wird als Zone beschrieben.

Z_01 – Starttaste

• Typ: Input-Zone

• Signal(e):

  • I_Start (Taster Start)

• HMI-Text: „Starttaste drücken“

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Z_02 – Zylinder (Ausfahren)

• Typ: In-Out-Zone

• Signal(e):

  • Output: Q_Extend (Ventil: Ausfahren)

  • Input: I_Extended (Endlage ausgefahren)

  • Input: I_Retracted (Endlage eingefahren)

• HMI-Text (S-Führung):

  • beim Ausfahren: „Zylinder fährt aus“

  • Ziel erreicht: „Zylinder ausgefahren“

Pair-Check (Plausibilität):

• Paar: (I_Extended, I_Retracted)

• Regel: beide gleichzeitig TRUE ist physikalisch unmöglich → Diagnose

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Z_03 – AirPressureOK

• Typ: Input-Zone

• Signal(e):

  • I_AirOK (Druckluft i.O.)

• HMI-Text: „Druckluft i.O.“

Diese Zone wird als HW-Zonen-CMZ verwendet (siehe CMZ).

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Z_04 – CycleDone (optional)

• Typ: Mem-Zone

• Signal(e):

  • M_CycleDone

• HMI-Text: „Zyklus abgeschlossen“

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3) Logic-Layer (Zustandsmodell)

Der Logic-Layer beschreibt den Ablauf als Zustandsautomat.

Zustände

• S0 – Idle / WaitStart Wartet auf Startanforderung

• S1 – ExtendCommand Zylinder ausfahren (Befehl + Erwartung)

• S2 – Done Zyklus abgeschlossen, bereit für nächsten Start (oder Reset-Logik nach Bedarf)

Übergänge (vereinfacht)

• S0 → S1, wenn Startanforderung erfüllt

• S1 → S2, wenn Zylinder ausgefahren ist

• S2 → S0, wenn Starttaste losgelassen (oder Reset/Quittierung, je nach Stil)

Hinweis: Die technische Erfüllung wird nicht im Logic-Layer beschrieben, sondern im System-Layer über Bit-Control.

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4) System-Layer (Bit-Control / Kreuztabelle)

Operanden:

• 0 = Don’t care

• S = Sequence Check (Erwartung / Führung)

• i = Interlock (zwingende Bedingung, bei Abweichung Automatikfreigabe entzogen)

Bit-Control-Matrix

Zone \ Zustand	S0 WaitStart	S1 ExtendCommand	S2 Done
Z_01 Starttaste (Input)	S	0	0
Z_02 Zylinder (In-Out)	0	S	0
Z_03 AirPressureOK (Input)	i	i	i
Z_04 CycleDone (Mem)	0	0	S

Interpretation:

• In S0 wird Z_01 als S geführt: das System erwartet eine Startanforderung.

• In S1 wird Z_02 als S geführt: Output wird gesetzt (Q_Extend) und Feedback I_Extended wird erwartet.

• Z_03 ist in allen Zuständen i: fällt I_AirOK weg, wird Automatikfreigabe entzogen und die Sequence stoppt.

• In S2 wird Z_04 als S gesetzt (optional): der Zyklus markiert sich als abgeschlossen.

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5) Parameter-Layer (optional, aber sauber)

Parameter ändern Werte, nicht Logik.

• P_ExtendTimeout (Zeitlimit für Ausfahren, falls benötigt)

• P_DoneHoldTime (Anzeige-/Haltezeit in Done, optional)

Wenn ihr „Timeout“ modelliert, gehört die Logik dafür in einen Timer-State – der Wert kommt aus dem Parameter-Layer.

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6) CMZ (Constantly Monitoring Zone)

HW-Zonen-CMZ: Z_03 AirPressureOK

• Ebene: Hardware-Zone

• Regel: I_AirOK muss immer korrekt anliegen

• Wirkung bei Fehler:

  • Automatikfreigabe entziehen

  • alle Sequences der HW-Zone stoppen

  • keine manuelle Bewegung möglich (CMZ-Regel)

Diese CMZ macht klar: Ohne Druckluft kein sicherer Betrieb – weder Automatik noch Hand.

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7) Pair-Check (Plausibilität)

Für Z_02 Zylinder

• Paar: (I_Extended, I_Retracted)

• Unmöglich: beide TRUE gleichzeitig

• Reaktion:

  • automatische Diagnose „Zylinder-Endlagen widersprüchlich“

  • Ablauf kann nicht fortgesetzt werden

Der Pair-Check ist kein Ablaufbaustein, sondern Plausibilitätsüberwachung mit eindeutiger Diagnose.

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8) MXIC (Manual Cross Interlock) – Handbetrieb

Ziel:

• Manuelle Bewegung nur, wenn sie modellkonform und sicher ist

• Im Zweifel: Diagnose statt Bewegung

Manuelle Aktionen (Buttons)

• BTN_Extend → steuert Zone Z_02 (Ausfahren)

• BTN_Retract → steuert Zone Z_02 (Einfahren) (wenn Einfahren im Beispiel erlaubt sein soll)

MXIC-Bedingungen (Beispielregeln)

• BTN_Extend ist erlaubt, wenn:

  • kein CMZ-Fehler aktiv ist (AirPressureOK muss stimmen)

  • (optional) der aktuelle Zustand S0 oder S1 ist (kein willkürliches Fahren in Done)

• BTN_Retract ist erlaubt, wenn:

  • kein CMZ-Fehler aktiv ist

  • (optional) der Ablauf nicht in kritischem Zustand ist

Wenn Bedingung nicht erfüllt:

• Bewegung wird verhindert

• Diagnose: „Manuelle Bewegung nicht erlaubt: “

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9) HMI-Verhalten (kurz, modellbasiert)

• In S0:

  • Anzeige Z_01 mit S → „Starttaste drücken“ (Führung)

• In S1:

  • Anzeige Z_02 mit S → „Zylinder fährt aus“

  • sobald I_Extended erfüllt → Übergang nach S2

• Bei i-Abweichung (I_AirOK weg):

  • Automatikfreigabe entzogen, Stop, Diagnose an Z_03

• Bei Pair-Check-Fehler:

  • Diagnose an Z_02 („Endlagen widersprüchlich“)

Grundprinzip: Meldungen entstehen dort, wo das Modell Erwartung und Abweichung kennt (Zustand + Zone + Operand).

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10) Zusammenfassung: Was dieses Modell zeigt

Dieses Beispiel ist vollständig, weil es:

• Struktur (Plant/HWZ/Sequence/Zone) definiert

• Ablauf (Logic-Layer) eindeutig beschreibt

• Verhalten (System-Layer/Bit-Control) formal festlegt

• Sicherheit/Integrität (CMZ) integriert

• Plausibilität (Pair-Check) automatisch überwacht

• Handbetrieb (MXIC) sicher begrenzt

• Diagnose/HMI aus dem Modell ableitbar macht

Damit ist das Beispiel ein minimaler „Selmo-Standardfall“: klein, aber vollständig.