# Normkonforme Systembeschreibung -SDEA

### 📄 **Normkonforme Systembeschreibung: Selmo-Automat (erweiterter deterministischer Zustandsautomat)**

#### 1. **Grundmodell**

Das Steuerungssystem basiert auf einem **erweiterten deterministischen endlichen Automaten (DEA)** nach dem Prinzip eines **Moore-Automaten**. Das bedeutet:

* Die Steuerung ist **zustandsbasiert**.
* Alle Ausgänge werden **ausschließlich durch den aktiven Zustand definiert**.
* Zustandsübergänge erfolgen **deterministisch**, also eindeutig und vollständig nachvollziehbar.

Jeder Zustand beschreibt einen logisch abgeschlossenen Schritt im Maschinenverhalten.

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#### 2. **Funktionale Bestandteile des Automaten**

Der Automat ist definiert durch das 8-Tupel:

S=(Z,Σ,Γ,δ,λ,z0,B,M)

| Symbol | Beschreibung                                                               |
| ------ | -------------------------------------------------------------------------- |
| Z      | Endliche Menge modellierter Zustände                                       |
| Σ      | Eingabemenge aus Sensoren, Tastern, Feedback-Signalen                      |
| Γ      | Ausgabemenge an Aktoren (z. B. Ventile, Motoren)                           |
| δ      | Zustandsübergangsfunktion unter Berücksichtigung von Eingaben und Speicher |
| λ      | Zustandsausgabefunktion nach Moore                                         |
| z0     | Startzustand                                                               |
| B      | Bit-Control-Matrix mit Signalverhalten pro Zustand und Zone                |
| M      | Menge der Mem-Zonen (interner Zustandsspeicher)                            |

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#### 3. **Bit-Control-Matrix (System-Layer)**

Die Bit-Control-Matrix legt das Verhalten jeder Zone im jeweiligen Zustand fest:

* `0`: Keine Anforderung („Don’t care“)
* `S`: Sequence Check → erwartete Aktion oder Reaktion
* `I`: Interlock → sicherheitsrelevante Überwachungsanforderung mit Stop
* `M`: Monitoring → sicherheitsrelevante Überwachungsanforderung mit Dokumentation

Ein Übergang in den Folgezustand ist nur zulässig, wenn:

* alle `S`-Zonen erfüllt sind
* keine `I`-Zone eine Abweichung meldet
* keine Fehler in übergeordneten Constantly Monitoring Zones (CMZ) bestehen

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#### 4. **Zonenstruktur**

Jede Zone wird eindeutig typisiert:

* **Input-Zone**: Überwachung Input Signale
* **Output-Zone**: Ansteuerung von Outputs = Aktoren ohne Feedback
* **In-Out-Zone**: Kombination von Steuerung und Rückmeldung
* **Mem-Zone**: Zustandsinterner Speicher zur Steuerung abhängiger Abläufe

Die Zonen sind über eine systematische Matrix (Bit-Control) mit den Zuständen verbunden. So entsteht ein vollständiges Verhaltensmodell der Maschine.

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#### 5. **Speicherfunktion (Mem-Zonen)**

Mem-Zonen dienen als interne **Gedächtnisfunktion**:

* Sie werden explizit in einem Zustand mit `S` gesetzt oder zurückgesetzt.
* Sie können in Übergangsbedingungen und Logikpfaden verwendet werden.
* Ihr Status ist deterministisch im Ablaufmodell enthalten.
* Dienen für ein synchrone Ablaufsteuerung zu erfolgten Ablauf bzw. Verhindert falschen Zustand

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#### 6. **Fehlererkennung und Zustandsüberwachung**

Das System erkennt **abweichende Signalzustände automatisch**:

* `I`-Zonen überwachen sicherheitsrelevante Signale → führen bei Abweichung zum Automatik-Stop mit Fehlerdiagnose
* `S`-Zonen zeigen Bedienerführungen im HMI an → Zustand wartet aktiv, bis alle Bedingungen erfüllt sind
* **Fehlermeldungen werden automatisch generiert**, lokalisiert und im HMI angezeigt

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#### 7. **Erweiterte Sicherheitsfunktionen (Standard-Selmo)**

Zusätzlich zur Basislogik sind im Modell folgende Standardfunktionen integriert:

* **CMZ (Constantly Monitoring Zone):** dauerhafte Signalüberwachung, unabhängig vom Zustand
* **MXIC (Manual Cross Interlock):** sichere Freigabebedingungen für manuelle Bewegungen im Handbetrieb
* **Parameter-Layer:** modellierte, parametrierbare Werte (z. B. Zeiten, Zählungen, Schwellen)

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#### 8. **Normative Einordnung**

Die deterministische, formalisierte Struktur des Selmo-Automaten unterstützt eine nachvollziehbare und risikominimierte Maschinensteuerung entsprechend:

* **EN ISO 13849-1 (Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen)**
  * Funktionsüberwachung (z. B. Interlock, CMZ)
  * Fehlererkennung und definierte Reaktionen
* **IEC 61508 / IEC 62061 (Funktionale Sicherheit)**
  * Zustandsmodellierung für sichere Steuerungsabläufe
  * Determinismus, Prüfbarkeit und Validierbarkeit
* **IEC 61131-3 (Programmiernorm)**
  * Trennung von Steuerung (Zustand) und Überwachung (Bit-Control)
* **Maschinenverordnung (EU)** / CE-Konformität:
  * Nachvollziehbares, prüfbares Steuerungsverhalten
  * Automatisch erzeugbare Dokumentation durch formale Modellierung

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#### 9. **Vorteil der Formalisierung**

Die vollständige formale Definition ermöglicht:

* **Automatische Codegenerierung**
* **Automatische Validierung und Simulation**
* **Vollständige technische Dokumentation**
* **Reduzierung menschlicher Programmierfehler**
* **Erhöhte Nachvollziehbarkeit im Sinne der Produkthaftung**
