SFC-Befehle: Ablaufsteuerung mit Schritten und Transitionen für SPS

SFC (Sequential Function Chart, auf Deutsch auch Ablaufsprache genannt) ist die grafische Ablaufsprache der Norm IEC 61131-3 für speicherprogrammierbare Steuerungen. Während sich Ladder-Diagramm, Structured Text und FBD auf einzelne Logik- und Regelaufgaben konzentrieren, beschreibt SFC den Ablauf einer Maschine: welcher Schritt gerade aktiv ist und welche Bedingung zum nächsten Schritt führt.

Aufbau: Schritte und Transitionen

Ein SFC-Diagramm besteht aus zwei Grundelementen, die sich abwechseln:

  • Schritte (Steps): Rechtecke, die den Zustand der Steuerung repräsentieren. Jeder Schritt ist aktiv oder inaktiv; nur aktive Schritte führen ihre zugeordneten Aktionen aus. Der Initialschritt (doppelt umrandet) ist beim Start aktiv.
  • Transitionen (Transitions): Querbalken zwischen zwei Schritten mit einer booleschen Bedingung. Wird die Bedingung wahr, wird der Folgeschritt aktiviert und der Vorgängerschritt deaktiviert.

Die Aktivierung folgt der Schaltregel: Eine Transition ist bereit, wenn alle unmittelbar davorliegenden Schritte aktiv sind und die zugehörige Bedingung wahr ist. Beim Schalten werden die Vorgängerschritte gleichzeitig deaktiviert und die Nachfolgeschritte aktiviert.

Aktionen und Qualifier

An Schritte hängen Aktionen, die mit Qualifiern gesteuert werden:

N  Non-stored: Aktion läuft, solange der Schritt aktiv ist
S  Set:        Aktion wird gespeichert (bleibt nach Schrittwechsel)
R  Reset:      Aktion wird zurückgesetzt
P  Pulse:      Einmaliger Impuls beim Aktivieren des Schritts
L  Time limited: Aktion für begrenzte Zeit
D  Delayed:    Aktion nach Zeitverzögerung

Verzweigungen

  • Alternative Verzweigung (einfache Linie): Genau einer von mehreren Pfaden wird gewählt — eine exklusive Auswahl, vergleichbar mit if/else.
  • Parallele Verzweigung (doppelte Linie): Mehrere Zweige laufen gleichzeitig — echte Parallelität, alle Zweige sind danach aktiv.

Praxis und Werkzeuge

SFC ist die IEC-61131-3-Adaption des französischen GRAFCET-Modells (IEC 60848) und eignet sich für Batch- und Rezeptsteuerungen, Abfüllanlagen, Materialfluss und prozessnahe Automatisierung. Umsetzungen finden sich als Siemens GRAPH (TIA Portal), Rockwell Studio 5000 SFC, CODESYS SFC und Beckhoff TwinCAT. Die Semantik entspricht einer Zustandsmaschine; die theoretische Grundlage bilden Petrinetze.