GRAFCET: Wiederholung und Übungsaufgaben

GRAFCET: Wiederholung und Übungsaufgaben

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GRAFCET, DIN EN 60848, Ablaufsteuerung, Transitionsbedingung, Aktionen, Alternativverzweigung, Parallelverzweigung, SPS, Übungsaufgaben, Prüfungsvorbereitung

tl/dr; (ca. 89 min Lese- und Bearbeitungszeit): Wiederholung und Übungsaufgaben zu GRAFCET nach DIN EN 60848 – von Schritten und Transitionen über Transitionsbedingungen, Aktionen und Verzweigungen bis zur Umsetzung als Schrittkette in der SPS und einer Mischanlage als Anwendungsbeispiel. Zu jeder der 17 Aufgaben lässt sich eine Lösung einblenden [AI-Assisted]. (Zuletzt geändert am 13.11.2026)

Diese Übungsaufgaben gehören zum Artikel Ablaufsteuerungen mit GRAFCET: Schritte, Transitionen, Aktionen und Verzweigungen. Weitere Aufgaben nach Kompetenzstufen findest Du in den Übungsaufgaben zu Ablaufsteuerungen mit GRAFCET.

Schon fit in diesem Thema? Nutze die Kann-Liste und die Leitfragen unter dem Artikel als Checkliste, ob Du die relevanten Kompetenzen bereits hast. Hier klicken, um Kann-Liste ein- oder auszublenden

GRAFCET gehört zum Kernwissen der Geräte- und Systemtechnik. Typische Aufgaben sind: Symbole benennen, Transitionsbedingungen normgerecht formulieren, Impulsdiagramme zu zeitverzögerten oder speichernden Aktionen zeichnen oder auswerten, Verzweigungen deuten oder den Schrittspeicher im Funktionsplan erkennen.

Dieser Artikel ist in sechs Schritten mit steigender Komplexität aufgebaut: von den Grundelementen über Transitionsbedingungen, Aktionen und Verzweigungen bis zur Umsetzung in der SPS. Schritt 6 verbindet alles in einer Anwendung mit Technologieschema und Ablaufbeschreibung. Grundlage ist die DIN EN 60848. Jeder Schritt beginnt mit einer kurzen Wiederholung, danach folgen Aufgaben:

• gebundene Aufgaben (Auswahlaufgaben): Genau eine der fünf Antworten ist richtig.

• ungebundene Aufgaben: Die Lösung wird begründet oder gezeichnet.

Die Lösung lässt sich unter jeder Aufgabe einblenden. Probiere es aber erst selbst.

Die Betriebsmittel sind nach DIN EN 81346-2 gekennzeichnet: S Taster, B Sensor, Q Schütz, MB Magnetventil, M Motor, P Meldeleuchte.

Hinweise zur Bearbeitung: Die Beispiellösungen sind immer gleich aufgebaut: Unter Geg. steht, was gegeben ist (bei mehreren Teilaufgaben gemeinsam in der ersten), unter Ges., was gesucht ist; darunter folgen Lösungsweg und Ergebnis. Bei Auswahlaufgaben ist genau eine Antwort richtig. GRAFCETs zeichnest Du nach DIN EN 60848 und schreibst Transitionsbedingungen mit \cdot (UND), + (ODER), Überstrich (NICHT), ↑/↓ (Flanken) und Zeitangaben wie \mathrm{5s/X2}. Eine Variable mit dem Wert 1 bedeutet „meldet“ bzw. „betätigt“, unabhängig davon, ob der Geber als Schließer oder Öffner angeschlossen ist. Signalverläufe gibst Du als Zeitabschnitte an oder zeichnest sie im vorgegebenen Zeitraster. Bei „nennen“ und „angeben“ genügen Stichworte, bei „beschreiben“, „erklären“, „begründen“ und „beurteilen“ antwortest Du in ganzen Sätzen. Schreib Deine Lösung zuerst vollständig auf, bevor Du die Beispiellösung einblendest.

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Bauplan: Halte Dich an Aufbau, Kompetenzstufen, Operatoren,
Anforderungsbereiche, Punkte und Zeitschätzung, die im Artikel
https://oer-informatik.de/aufgaben-aufbau beschrieben sind.

Fachliche Grundlage:
- https://oer-informatik.de/ablaufsteuerung-grafcet
- Stilbeispiel: https://oer-informatik.de/grafcet-uebungsaufgaben

Die Aufgaben sollen Inhalte zu diesen Schlagwörtern abdecken:
- GRAFCET
- DIN EN 60848
- Ablaufsteuerung
- Transitionsbedingung
- Aktionen
- Alternativverzweigung
- Parallelverzweigung
- SPS

Kompetenzstufe: Kernkompetenz (alternativ: Basiskompetenz, Profilkompetenz, Expertise)
Anzahl: 1 Aufgabe mit Teilaufgaben
Bearbeitungszeit in Minuten ca.: <5 bis 30 min>
Szenario: eines der Szenarien aus dem Bauplan

Vorgehen:
1. Lies zuerst die verlinkten Artikel. Kannst Du keine Webseiten
   abrufen, sag mir das, statt zu raten.
2. Steht bei einer Angabe noch ein Platzhalter in <…>, frag mich
   zuerst danach. Richte Punkte und Zahl der Teilaufgaben nach der
   Bearbeitungszeit (ca. 0,9 min je Punkt).
3. Gib je Aufgabe Titel mit Kompetenzstufe, Ausgangssituation und
   Teilaufgaben mit Operator und Punktzahl aus, dazu die geschätzte
   Bearbeitungszeit.
4. Gib die Beispiellösungen mit Punkteverteilung erst aus, wenn ich
   danach frage.

1 Grundelemente und Ablaufregeln

Grundlagen

Ein GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande Étape Transition) beschreibt das Verhalten einer Ablaufsteuerung unabhängig davon, ob sie später mit einer SPS, mit Relais oder pneumatisch umgesetzt wird. Er ersetzt den früheren Funktionsplan nach DIN 40719-6.

Ablaufregeln (vereinfacht):

1. Beim Start sind die Anfangsschritte aktiv.

2. Eine Transition ist freigegeben, wenn alle unmittelbar vorangehenden Schritte aktiv sind.

3. Eine freigegebene Transition schaltet, sobald ihre Transitionsbedingung erfüllt ist.

4. Beim Schalten werden die nachfolgenden Schritte aktiviert und die vorangehenden Schritte gleichzeitig deaktiviert.

5. Mehrere Transitionen, die gleichzeitig schalten können, schalten gleichzeitig.

Aufgabe 1.1 (ungebunden, 7 Punkte)

Im abgebildeten GRAFCET sind fünf Stellen mit den Buchstaben A bis E markiert.

1. Lege eine Tabelle an und trage zu jedem Buchstaben ein, welches Element markiert ist und an welchem zeichnerischen Merkmal Du es erkennst. (5 Punkte)

2. Beim Abzeichnen des Plans hat ein Kollege Schritt 0 nur mit einfachem Rahmen gezeichnet. Erkläre, was beim Einschalten passiert, wenn die Steuerung genau nach dieser Zeichnung programmiert wird. (2 Punkte)

Aufgabe 1.2 (gebunden)

Unter welcher Voraussetzung schaltet im GRAFCET zu Aufgabe 1.1 die Transition mit der Bedingung \mathrm{B2}?

1. Sobald \mathrm{B2} = 1 ist, unabhängig davon, welcher Schritt aktiv ist.

2. Wenn Schritt 1 aktiv ist und \mathrm{B2} = 1 ist.

3. Wenn Schritt 2 aktiv ist und \mathrm{B2} = 1 ist.

4. Wenn Schritt 1 aktiv ist, \mathrm{B2} = 1 ist und \mathrm{Q1} eingeschaltet ist.

5. Wenn die Schritte 0 und 1 gleichzeitig aktiv sind.

Aufgabe 1.3 (ungebunden, 10 Punkte)

Eine Stempelpresse wird durch den folgenden GRAFCET beschrieben.

1. Beschreibe den Ablauf in Worten. (4 Punkte)

2. Welcher Schritt ist aktiv, während der Stempel nach oben fährt? (1 Punkt)

3. Der Bediener betätigt \mathrm{S1}, obwohl kein Werkstück eingelegt ist. Was geschieht? (2 Punkte)

4. Während Schritt 1 aktiv ist, lässt der Bediener \mathrm{S1} los. Hat das eine Auswirkung? Begründe. (2 Punkte)

5. Schritt 2 hat keine Aktion. Erkläre, was das für den Stempel bedeutet. (1 Punkt)

2 Transitionsbedingungen

Grundlagen

Die Transitionsbedingung steht rechts neben der Transition. Sie ist ein logischer Ausdruck, der den Wert 1 (erfüllt) oder 0 (nicht erfüllt) annimmt.

Die Zeichen \wedge, \vee oder \neg sowie Logikgatter sind in GRAFCET-Transitionsbedingungen nicht vorgesehen.

Aufgabe 2.1 (gebunden)

Eine Transition soll schalten, wenn der Starttaster \mathrm{S1} betätigt ist und die Schutztür geschlossen ist. Der Sensor \mathrm{B4} meldet „Schutztür offen“. Welche Transitionsbedingung ist normgerecht?

1. \mathrm{S1} \wedge \neg\mathrm{B4}

2. \mathrm{S1} + \overline{\mathrm{B4}}

3. \mathrm{S1} \cdot \overline{\mathrm{B4}}

4. \mathrm{S1}\ \&\ \mathrm{B4}

5. \overline{\mathrm{S1} \cdot \mathrm{B4}}

Aufgabe 2.2 (gebunden)

Was bedeutet die Transitionsbedingung \mathrm{12s/X5}?

1. Die Transition schaltet 12 s nach dem Aktivieren eines beliebigen Schrittes.

2. Schritt 5 darf höchstens 12 s aktiv sein, danach wird die Steuerung angehalten.

3. Schritt 5 wird erst 12 s nach dem Schalten der vorangehenden Transition aktiv.

4. Die Bedingung ist erfüllt, sobald Schritt 5 seit mindestens 12 s aktiv ist.

5. Die Bedingung ist erfüllt, solange Schritt 5 seit höchstens 12 s aktiv ist.

Aufgabe 2.3 (ungebunden, 10 Punkte)

Formuliere die folgenden Transitionsbedingungen normgerecht nach DIN EN 60848.

1. Der Taster \mathrm{S1} oder der Taster \mathrm{S2} ist betätigt. (1 Punkt)

2. Der Taster \mathrm{S3} wird gedrückt (Reaktion nur im Moment des Drückens). (1 Punkt)

3. Der Behälter ist voll (\mathrm{B3} betätigt), und Schritt 7 ist seit mindestens 5 s aktiv. (2 Punkte)

4. Die Lichtschranke \mathrm{B5} ist seit mindestens 2 s unterbrochen (\mathrm{B5} = 1 bei Unterbrechung). (2 Punkte)

5. Schritt 12 ist aktiv, und der Taster \mathrm{S6} ist nicht betätigt. (2 Punkte)

6. Die Transition soll ohne weitere Bedingung schalten, sobald sie freigegeben ist. Gib die Bedingung an und nenne einen Anwendungsfall. (2 Punkte)

3 Aktionen

Grundlagen

Aktionen stehen rechts neben dem Schritt. Mehrere Aktionen eines Schrittes werden nebeneinander angeordnet und wirken gleichzeitig.

• Kontinuierlich wirkende Aktion: Die Variable hat den Wert 1, solange der Schritt aktiv ist, sonst 0. Eine Variable kann in mehreren Schritten kontinuierlich angesteuert werden.

• Mit Zuweisungsbedingung: Die Bedingung steht an einem senkrechten Strich über dem Aktionsrechteck. Die Variable ist 1, wenn der Schritt aktiv und die Bedingung erfüllt ist.

• Zeitverzögert: Die Bedingung \mathrm{3s/X2} wird erst 3 s nach dem Aktivieren von Schritt 2 erfüllt; die Aktion beginnt also verzögert und endet mit dem Deaktivieren des Schrittes.

• Zeitbegrenzt: Mit negierter Zeitbedingung \overline{\mathrm{3s/X2}} wirkt die Aktion nur in den ersten 3 s nach dem Aktivieren.

• Speichernd wirkende Aktion (Zuweisung mit :=): Der zugewiesene Wert bleibt erhalten, bis ihm an anderer Stelle ein neuer Wert zugewiesen wird. Ein Pfeil nach oben bedeutet „bei Aktivierung des Schrittes“, ein Pfeil nach unten „bei Deaktivierung des Schrittes“. Daneben gibt es speichernde Aktionen bei einem Ereignis.

• Zähler: \mathrm{C} := \mathrm{C} + 1 als speichernde Aktion bei Aktivierung erhöht den Zählerstand bei jeder Aktivierung des Schrittes um 1.

Aufgabe 3.1 (ungebunden, 9 Punkte)

Der abgebildete Schritt 6 gehört zur Schrittkette einer Tauchlackieranlage. \mathrm{MB2} öffnet das Ventil für die Umwälzung des Lackbads, \mathrm{P3} meldet „Umwälzung angefordert“. In einem Durchlauf sind die Schritte nacheinander aktiv und haben diese Aktionen:

Ab 16 s beginnt mit Schritt 5 der nächste Durchlauf.

1. Gib an, in welchen Zeitabschnitten des ersten Durchlaufs \mathrm{MB2}, \mathrm{P3} und \mathrm{M2} den Wert 1 haben. (3 Punkte)

2. Erkläre, warum sich der Verlauf von \mathrm{MB2} nicht allein aus der Aktivzeit von Schritt 6 ablesen lässt, der von \mathrm{M2} aber schon aus der von Schritt 7. (2 Punkte)

3. Im SPS-Programm wurde die Aktion von Schritt 9 vergessen. Beschreibe den Verlauf von \mathrm{MB2} ab dem zweiten Durchlauf und beurteile die Folge für die Anlage. (2 Punkte)

4. \mathrm{MB2} soll weiterhin von 2 s bis 16 s angesteuert werden, aber ohne speichernd wirkende Aktionen. Gib an, wie Du die Aktion im GRAFCET einträgst. (2 Punkte)

Aufgabe 3.2 (ungebunden, 8 Punkte)

An einer Folienschweißmaschine hat Schritt 4 („Folie schweißen“) drei kontinuierlich wirkende Aktionen, jede mit einer eigenen Zuweisungsbedingung. Im ersten Durchlauf ist Schritt 4 von 2 s bis 13 s aktiv. Dabei wurden diese Verläufe aufgezeichnet:

1. Bestimme für jede der drei Aktionen die Zuweisungsbedingung und notiere sie normgerecht. (5 Punkte)

2. Im zweiten Durchlauf bricht der Bediener ab, und Schritt 4 ist nur von 20 s bis 23 s aktiv. Gib an, in welchen Zeitabschnitten \mathrm{P2}, \mathrm{E1} und \mathrm{MB1} dann den Wert 1 haben. (3 Punkte)

Aufgabe 3.3 (ungebunden, 10 Punkte)

Die Schritte des abgebildeten GRAFCET sind wie im folgenden Impulsdiagramm aktiv. Der Sensor \mathrm{B1} hat den angegebenen Verlauf.

1. Ergänze im Impulsdiagramm die Signalverläufe von \mathrm{P1}, \mathrm{Q1}, \mathrm{MB1} und \mathrm{P2}. (8 Punkte)

2. Wie ändert sich der Verlauf von \mathrm{Q1}, wenn die Aktion \mathrm{Q1} in Schritt 2 ohne die Zuweisungsbedingung \mathrm{B1} eingetragen wäre? (2 Punkte)

Geg.: GRAFCET mit Aktionen in den Schritten 1 bis 4; Verläufe von \mathrm{X1} bis \mathrm{X4} und \mathrm{B1}

a) Ges.: Verläufe von \mathrm{P1}, \mathrm{Q1}, \mathrm{MB1} und \mathrm{P2}

Signalverläufe zu Aufgabe 3.3

Variable	Aktion	Verlauf
\mathrm{P1}	kontinuierlich in Schritt 1	1 von 0 s bis 2 s
\mathrm{Q1}	in Schritt 2 mit Bedingung \mathrm{B1}; in Schritt 4 kontinuierlich	1 von 4 s bis 6 s (\mathrm{X2} \cdot \mathrm{B1}) und von 12 s bis 16 s (\mathrm{X4})
\mathrm{MB1}	:= 1 bei Aktivierung von Schritt 2, := 0 bei Aktivierung von Schritt 4	1 von 2 s bis 12 s
\mathrm{P2}	in Schritt 3 mit Bedingung \mathrm{2s/X3}	1 von 10 s bis 12 s

Der zweite Impuls von \mathrm{B1} (13 s bis 15 s) hat keine Wirkung, weil Schritt 2 dann nicht aktiv ist.

b) Ges.: Verlauf von \mathrm{Q1} ohne Zuweisungsbedingung

Ohne Bedingung ist \mathrm{Q1} während des gesamten Schrittes 2 eingeschaltet: \mathrm{Q1} = 1 von 2 s bis 8 s und weiterhin von 12 s bis 16 s (Schritt 4).

4 Verzweigungen

Grundlagen

Alternativverzweigung (Ablaufauswahl, ODER): Nach einem Schritt wird genau einer von mehreren Zweigen ausgeführt. Verzweigung und Zusammenführung sind einfache waagerechte Linien. Jeder Zweig beginnt mit einer eigenen Transition; die Transitionsbedingungen müssen sich gegenseitig ausschließen, sonst würden mehrere Zweige gleichzeitig aktiv.

Parallelverzweigung (Gleichzeitigkeit, UND): Nach einer gemeinsamen Transition werden alle Zweige gleichzeitig aktiviert und laufen unabhängig voneinander ab. Verzweigung und Zusammenführung sind Doppellinien. Die gemeinsame Transition nach der Zusammenführung ist erst freigegeben, wenn die letzten Schritte aller Zweige aktiv sind (Synchronisation).

Rückführung und Sprung: Eine Wirkverbindung kann zu einem früheren Schritt zurückführen (Schleife) oder Schritte überspringen. Führt sie nach oben, erhält sie einen Richtungspfeil.

Aufgabe 4.1 (gebunden)

Welche Aussage über den dargestellten GRAFCET ist richtig?

1. Er enthält eine Parallelverzweigung.

2. Die Schritte 1 und 2 werden gleichzeitig aktiv.

3. Werden \mathrm{S1} und \mathrm{S2} gleichzeitig betätigt, wird keiner der beiden Zweige gestartet.

4. Schritt 0 wird erst wieder aktiv, wenn die Schritte 1 und 2 aktiv waren.

5. Die Transitionsbedingungen sind nicht normgerecht dargestellt.

Aufgabe 4.2 (gebunden)

Unter welcher Bedingung wird Schritt 7 aktiv?

1. Sobald Schritt 4 aktiv ist und \mathrm{B4} = 1 ist.

2. Sobald Schritt 4 oder Schritt 6 aktiv ist und \mathrm{B4} = 1 ist.

3. Sobald \mathrm{B2} und \mathrm{B3} gleichzeitig den Wert 1 haben.

4. Unmittelbar nachdem Schritt 6 aktiv geworden ist.

5. Wenn die Schritte 4 und 6 aktiv sind und \mathrm{B4} = 1 ist.

Aufgabe 4.3 (ungebunden, 10 Punkte)

Eine Sortieranlage trennt kleine und große Teile. Der Entwurf des GRAFCET ist unten dargestellt.

1. Welche Art der Verzweigung liegt nach Schritt 1 vor? (1 Punkt)

2. Erkläre, welches Problem beim Eintreffen eines großen Teils auftritt. (3 Punkte)

3. Korrigiere die beiden Transitionsbedingungen nach Schritt 1. (2 Punkte)

4. Welche Schritte sind aktiv, während ein kleines Teil ausgeschleust wird? (2 Punkte)

5. Welche Auswirkung hat das auf das Förderband? Schlage eine Änderung vor, falls das Band weiterlaufen soll. (2 Punkte)

Geg.: GRAFCET-Entwurf der Sortieranlage; \mathrm{B1} = 1 bei jedem Teil, \mathrm{B2} = 1 nur bei großen Teilen

a) Ges.: Art der Verzweigung

Einfache Verzweigungslinie mit je einer Transition pro Zweig: Alternativverzweigung (Ablaufauswahl).

b) Ges.: Problem bei einem großen Teil

Bei einem großen Teil sind \mathrm{B1} = 1 und \mathrm{B2} = 1. Beide Transitionen nach Schritt 1 sind freigegeben und erfüllt; nach den Ablaufregeln schalten sie gleichzeitig. Dadurch würden die Schritte 2 und 3 gleichzeitig aktiv, beide Weichen (\mathrm{MB1} und \mathrm{MB2}) würden angesteuert. Das widerspricht dem Sinn der Alternativverzweigung: Die Bedingungen schließen sich nicht gegenseitig aus.

c) Ges.: korrigierte Transitionsbedingungen

Korrigierte Transitionsbedingungen der Sortieranlage

Zweig	Bedingung	Bedeutung
kleine Teile (Schritt 2)	\mathrm{B1} \cdot \overline{\mathrm{B2}}	Teil erkannt, aber nicht hoch
große Teile (Schritt 3)	\mathrm{B1} \cdot \mathrm{B2}	Teil erkannt und hoch

d) Ges.: aktive Schritte beim Ausschleusen eines kleinen Teils

Nur Schritt 2. Schritt 1 wurde beim Schalten der Transition deaktiviert.

e) Ges.: Auswirkung auf das Förderband und Änderungsvorschlag

\mathrm{Q1} ist nur in Schritt 1 als kontinuierliche Aktion eingetragen. Während des Ausschleusens (Schritt 2 oder 3) steht das Band. Soll das Band weiterlaufen, wird \mathrm{Q1} zusätzlich als Aktion in die Schritte 2 und 3 eingetragen.

5 Umsetzung in der SPS

Grundlagen

Ein GRAFCET wird in der SPS häufig als Schrittkette mit Schrittspeichern umgesetzt. Jeder Schritt erhält einen rücksetzdominanten Speicher (RS), dessen Ausgang die Schrittvariable \mathrm{X}n ist.

• Setzen: vorangehender Schritt aktiv und Transitionsbedingung erfüllt, z. B. \mathrm{S}_{\mathrm{X2}} = \mathrm{X1} \cdot \mathrm{B1}.

• Rücksetzen: nachfolgender Schritt aktiv, z. B. \mathrm{R}_{\mathrm{X2}} = \mathrm{X3}, zusätzlich die Initialisierung \mathrm{Init} (Grundstellung beim Anlauf).

• Der Anfangsschritt wird zusätzlich durch \mathrm{Init} gesetzt; alle anderen Schrittspeicher werden durch \mathrm{Init} zurückgesetzt.

• Kontinuierliche Aktionen werden als Zuweisung programmiert. Wird eine Variable in mehreren Schritten angesteuert, werden die Schrittvariablen ODER-verknüpft, z. B. \mathrm{Q1} = \mathrm{X2} + \mathrm{X4}.

• Zeitbedingungen wie \mathrm{3s/X2} werden mit einer Einschaltverzögerung (TON) realisiert: Eingang \mathrm{X2}, Zeitwert 3 s.

Aufgabe 5.1 (gebunden)

Welcher Schrittspeicher ist im Funktionsplan dargestellt (Ausgang „?“)?

1. Schritt 2

2. Schritt 3

3. Schritt 4

4. Schritt 5

5. Anfangsschritt

Aufgabe 5.2 (ungebunden, 12 Punkte)

Die Stempelpresse aus Aufgabe 1.3 soll in einer SPS als Schrittkette mit RS-Speichern programmiert werden.

1. Gib für die Schrittspeicher \mathrm{X0} bis \mathrm{X3} jeweils die Setz- und die Rücksetzbedingung als logische Gleichung an. (6 Punkte)

2. Wie wird die Transitionsbedingung \mathrm{3s/X2} in der SPS realisiert? (2 Punkte)

3. Gib die Zuweisungen für die Ausgänge \mathrm{Q1} und \mathrm{Q2} an. (2 Punkte)

4. Zeichne den Funktionsplan für den Schrittspeicher \mathrm{X1}. (2 Punkte)

Geg.: GRAFCET der Stempelpresse (Aufgabe 1.3); Umsetzung mit RS-Speichern (rücksetzdominant)

a) Ges.: Setz- und Rücksetzbedingungen der Schrittspeicher

Setz- und Rücksetzbedingungen der Schrittspeicher

Schrittspeicher	Setzen (\mathrm{S})	Rücksetzen (\mathrm{R1})
\mathrm{X0} (Anfangsschritt)	\mathrm{X3} \cdot \mathrm{B2} + \mathrm{Init}	\mathrm{X1}
\mathrm{X1}	\mathrm{X0} \cdot \mathrm{S1} \cdot \mathrm{B1}	\mathrm{X2} + \mathrm{Init}
\mathrm{X2}	\mathrm{X1} \cdot \mathrm{B3}	\mathrm{X3} + \mathrm{Init}
\mathrm{X3}	\mathrm{X2} \cdot \mathrm{T1.Q}	\mathrm{X0} + \mathrm{Init}

Der Anfangsschritt wird beim Anlauf durch \mathrm{Init} gesetzt, alle anderen Schrittspeicher durch \mathrm{Init} zurückgesetzt. So befindet sich die Steuerung nach dem Einschalten sicher in der Grundstellung.

b) Ges.: Realisierung von \mathrm{3s/X2}

Mit einem einschaltverzögerten Zeitglied (TON) \mathrm{T1}: Eingang \mathrm{IN} = \mathrm{X2}, Zeitwert \mathrm{PT} = 3\ \text{s}. Der Ausgang \mathrm{T1.Q} wird 3 s nach dem Aktivieren von Schritt 2 gleich 1 und wird in der Setzbedingung von \mathrm{X3} verwendet.

c) Ges.: Ausgangszuweisungen

\mathrm{Q1} = \mathrm{X1} \qquad \mathrm{Q2} = \mathrm{X3}

d) Ges.: Funktionsplan für \mathrm{X1}

6 GRAFCET in der Anwendung: Mischanlage

Grundlagen

In Aufgaben wird ein GRAFCET meist aus einer Ablaufbeschreibung und einem Technologieschema entwickelt. Bewährt hat sich folgendes Vorgehen:

1. Grundstellung festlegen (Anfangsschritt) und Startbedingung formulieren.

2. Den Ablauf in einzelne Zustände zerlegen; jeder Zustand wird ein Schritt mit seinen Aktionen.

3. Für jeden Übergang die Transitionsbedingung aus Sensoren, Zeiten oder Zählerständen bilden.

4. Verzweigungen erkennen: „entweder … oder“ → Alternativverzweigung, „gleichzeitig“ → Parallelverzweigung.

5. Prüfen: Schließen sich alternative Bedingungen aus? Sind alle Ausgänge in jedem Schritt richtig angesteuert?

Anlage: Technologieschema und Ablaufbeschreibung

Ablaufbeschreibung:

• In der Grundstellung ist der Behälter leer. Ein Mischvorgang startet mit \mathrm{S1}, aber nur, wenn der Behälter leer ist.

• Zuerst wird Komponente A über \mathrm{MB1} eingefüllt, bis der Füllstand „halb“ erreicht ist.

• Danach wird Komponente B über \mathrm{MB2} eingefüllt, bis der Behälter voll ist. Während dieser Zeit läuft bereits das Rührwerk.

• Anschließend wird 20 s lang gerührt.

• Danach wird der Behälter über \mathrm{MB3} entleert; das Rührwerk läuft dabei weiter. Zu Beginn des Entleerens wird der Zähler \mathrm{C} um 1 erhöht.

• Ist der Behälter leer, kehrt die Anlage in die Grundstellung zurück. Nach der fünften Charge leuchtet stattdessen \mathrm{P2}, bis mit \mathrm{S2} quittiert wird. Beim Einschalten der Wartungsmeldung wird der Zähler auf 0 gesetzt. Nach dem Quittieren geht die Anlage in die Grundstellung.

• \mathrm{P1} leuchtet während des gesamten Mischvorgangs (Füllen, Rühren, Entleeren).

Aufgabe 6.1 (gebunden)

Mit welcher Transitionsbedingung wird der Rührvorgang (Schritt 3) normgerecht nach 20 s beendet?

1. \mathrm{20s/X3}

2. \mathrm{X3} + \mathrm{20s}

3. \mathrm{T} = \mathrm{20s}

4. \mathrm{X3/20s}

5. \overline{\mathrm{20s/X3}}

Aufgabe 6.2 (ungebunden, 16 Punkte)

Erstelle den GRAFCET der Mischanlage nach der Ablaufbeschreibung. Verwende Schritt 0 als Anfangsschritt und die Betriebsmittelkennzeichnungen aus der Tabelle. (16 Punkte)

Geg.: Technologieschema, Betriebsmitteltabelle und Ablaufbeschreibung der Mischanlage

Ges.: GRAFCET

Erläuterung der Lösung:

Schritte des GRAFCET der Mischanlage

Schritt	Zustand	Aktionen	Transition danach
0	Grundstellung	–	\mathrm{S1} \cdot \overline{\mathrm{B1}} (Start bei leerem Behälter)
1	Komponente A füllen	\mathrm{MB1}, \mathrm{P1}	\mathrm{B2} (halb)
2	Komponente B füllen, rühren	\mathrm{MB2}, \mathrm{Q1}, \mathrm{P1}	\mathrm{B3} (voll)
3	Rühren	\mathrm{Q1}, \mathrm{P1}	\mathrm{20s/X3}
4	Entleeren, rühren	\mathrm{MB3}, \mathrm{Q1}, \mathrm{P1}, \uparrow \mathrm{C} := \mathrm{C} + 1	Alternativverzweigung: \overline{\mathrm{B1}} \cdot [\mathrm{C} < 5] → Schritt 0; \overline{\mathrm{B1}} \cdot [\mathrm{C} = 5] → Schritt 5
5	Wartungsmeldung	\mathrm{P2}, \uparrow \mathrm{C} := 0	\mathrm{S2} → Schritt 0

Hinweis zur Bewertung: Gleichwertige Lösungen sind möglich, z. B. die Zählerabfrage [\mathrm{C} \geq 5] statt [\mathrm{C} = 5]. Wichtig sind die normgerechte Darstellung (Anfangsschritt, Transitionen, Rückführung mit Richtungspfeil, einfache Linie bei der Alternativverzweigung) und sich gegenseitig ausschließende Bedingungen.

Aufgabe 6.3 (ungebunden, 6 Punkte)

1. Warum muss die Transition nach dem Anfangsschritt neben \mathrm{S1} auch den Füllstand abfragen? (2 Punkte)

2. Nach dem Entleeren verzweigt der Ablauf. Welche Bedingung müssen die beiden Transitionen erfüllen, und wie wird das in Deiner Lösung sichergestellt? (2 Punkte)

3. \mathrm{Q1} ist in den Schritten 3 und 4 als kontinuierliche Aktion eingetragen. Bleibt das Rührwerk beim Übergang von Schritt 3 zu Schritt 4 kurz stehen? Begründe. (2 Punkte)

Leitfragen

1. Woran erkennt man im GRAFCET einen Anfangsschritt, und wann ist eine Transition freigegeben? Antwort

Der Anfangsschritt ist ein Quadrat mit Doppelrahmen und beim Start der Steuerung aktiv. Eine Transition ist freigegeben, wenn alle unmittelbar vorangehenden Schritte aktiv sind; sie schaltet, sobald zusätzlich ihre Transitionsbedingung erfüllt ist, siehe Abschnitt „1 Grundelemente und Ablaufregeln“ und Aufgabe 1.2 (gebunden).

2. Wie werden UND, ODER, Negation, Flanken und Zeitbedingungen in Transitionsbedingungen geschrieben? Antwort

UND schreibst Du mit Malpunkt (\mathrm{S1} \cdot \mathrm{B1}), ODER mit Plus (\mathrm{S1} + \mathrm{S2}) und die Negation mit Überstrich (\overline{\mathrm{B4}}); Flanken werden mit Pfeil nach oben bzw. unten notiert (\uparrow\mathrm{S3}). Zeitbedingungen haben die Form \mathrm{5s/X7} (Schritt 7 seit mindestens 5 s aktiv) bzw. \mathrm{2s/B5}; Zeichen wie \wedge, \vee oder \neg sind nicht vorgesehen, siehe Abschnitt „2 Transitionsbedingungen“ und Aufgabe 2.3 (ungebunden, 10 Punkte).

3. Worin unterscheiden sich kontinuierlich wirkende und speichernd wirkende Aktionen? Antwort

Eine kontinuierlich wirkende Aktion hat den Wert 1, solange der Schritt aktiv ist, und endet mit seiner Deaktivierung. Eine speichernd wirkende Aktion (Zuweisung mit :=, z. B. bei Aktivierung mit Pfeil nach oben) behält den zugewiesenen Wert, bis ihr an anderer Stelle ein neuer Wert zugewiesen wird, siehe Abschnitt „3 Aktionen“ und Aufgabe 3.1 (ungebunden, 9 Punkte).

4. Wie wirkt eine Zuweisungsbedingung wie \mathrm{3s/X2} an einer Aktion? Antwort

Die Aktion ist nur 1, wenn der Schritt aktiv und die Zuweisungsbedingung erfüllt ist. \mathrm{3s/X2} wird erst 3 s nach dem Aktivieren von Schritt 2 erfüllt, die Aktion beginnt also verzögert und endet mit dem Deaktivieren des Schrittes (bei \mathrm{X2} = 1 von 1 s bis 11 s ist die Aktion von 4 s bis 11 s aktiv), siehe Abschnitt „3 Aktionen“ und Aufgabe 3.2 (ungebunden, 8 Punkte).

5. Wie unterscheiden sich Alternativ- und Parallelverzweigung in Darstellung und Verhalten? Antwort

Die Alternativverzweigung hat einfache waagerechte Linien und je Zweig eine eigene Transition; es wird genau einer der Zweige ausgeführt. Die Parallelverzweigung hat Doppellinien und eine gemeinsame Transition davor, alle Zweige laufen gleichzeitig; die Transition nach der Zusammenführung ist erst freigegeben, wenn die letzten Schritte aller Zweige aktiv sind, siehe Abschnitt „4 Verzweigungen“ und Aufgabe 4.2 (gebunden).

6. Warum müssen sich die Bedingungen einer Alternativverzweigung gegenseitig ausschließen? Antwort

Sind mehrere freigegebene Transitionen gleichzeitig erfüllt, schalten sie gleichzeitig, und mehrere Zweige würden zugleich aktiv, z. B. würden bei der Sortieranlage beide Weichen angesteuert. Du schließt das aus, indem Du die Bedingungen gegeneinander verriegelst, etwa \mathrm{B1} \cdot \overline{\mathrm{B2}} und \mathrm{B1} \cdot \mathrm{B2}, siehe Abschnitt „4 Verzweigungen“ und Aufgabe 4.3 (ungebunden, 10 Punkte).

7. Wie werden Setz- und Rücksetzbedingung eines Schrittspeichers in der SPS gebildet? Antwort

Jeder Schritt erhält einen rücksetzdominanten RS-Speicher: Gesetzt wird er, wenn der vorangehende Schritt aktiv und die Transitionsbedingung erfüllt ist (z. B. \mathrm{X1} \cdot \mathrm{B1}), zurückgesetzt durch den nachfolgenden Schritt und \mathrm{Init}. Der Anfangsschritt wird zusätzlich durch \mathrm{Init} gesetzt, Zeitbedingungen realisierst Du mit einem TON-Zeitglied, siehe Abschnitt „5 Umsetzung in der SPS“ und Aufgabe 5.2 (ungebunden, 12 Punkte).

Links und weitere Informationen

• Wikipedia: GRAFCET

• DIN EN 60848: GRAFCET, Spezifikationssprache für Funktionspläne der Ablaufsteuerung (DIN Media)

• fischertechnik: Einführung in GRAFCET am Beispiel einer Biegemaschine (PDF)

Hinweis zur Nachnutzung als Open Educational Resource (OER)

Dieser Artikel und seine Texte, Bilder, Grafiken, Code und sonstiger Inhalt sind - sofern nicht anders angegeben - lizenziert unter CC BY 4.0. Nennung gemäß TULLU-Regel bitte wie folgt: “GRAFCET: Wiederholung und Übungsaufgaben” von oer-informatik.de (H. Stein), Lizenz: CC BY 4.0. Der Artikel wurde unter https://oer-informatik.de/grafcet-uebungsaufgaben veröffentlicht, die Quelltexte sind in weiterverarbeitbarer Form verfügbar im Repository unter https://gitlab.com/oer-informatik/elektrotechnik/steuerungstechnik. Erstellt mit KI-Assistenz; von mir umfassend redaktionell überarbeitet, geprüft und freigegeben. Stand: 13.11.2026.

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