PLT-Detail

Fakultät ETIT, Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik 

PLS Detailengineering 

Basisautomatisierung 

Verriegelungslogiken 

VL Prozessleittechnik 1 

Professur für Prozessleittechnik

Basisautomatisierung (DIN EN 61512-1) 

• BA: Steuerungen, die zur Herstellung und zur Aufrechterhaltung 

eines bestimmten Zustandes einer Einrichtung oder eines 

Prozeßzustands dienen 

Beinhaltet Regelungen, Verriegelungen, Ausnahmefallbehandlungen, 

diskrete & sequentielle Steuerungen 

Kann auf Prozessbedingen reagieren 

Kann durch Anweisung des Bedieners oder Prozedur- oder 

Koordinierungssteuerungen aktiviert, deaktiviert oder geändert werden. 

Urbas (c) 2008-2013 PLT1::Basisautomatisierung Folie 2

Strukturierte Automatisierung 

• Anwendungs-/Produktspezifische AT 

Rezeptfahrweise 

Handsteuerung 

• Equipment-Modul / Kontrolmodul 

Automatisierung mit dem Ziel Qualität 

Automatisierung mit dem Ziel Komfort 

Automatisierung mit dem Ziel Sicherheit 

• Instrumentierungsnah 

Schutz vor Eintritt in ungünstige Betriebsbedingungen 

Beschränkung von Auswirkungen 



Spezifikation von 

Schutzfunktionen

PLT Schutzfunktionen 

(nach VDI/VDE 2180) 

SIS 

BPCS 

unintended 

range 

Intended range of operation 

process value 

Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 

impermissible 

fail state 

permissible 

fail state 

good state 

reaction of PCS 

safety equipment 

reaction of 

PLT-Überwachungs- 

PCS monitoring 

einrichtung spricht an 

equipment 

switching 

values of 

PCS safety 

equpiment 

switching 

value of PCS 

monitoring 

equipment 

Urbas (c) 2008-2013 PLT1::Basisautomatisierung Folie 5 

Time

Beispiel MEAR-Anlage 

• Modularer Aufbau 

Flexibilität durch Automation 

Sicherheit durch Automation (und 

Konstruktion) 

• Rezeptsteuerung 

Belegung der Resourcen 

Routing der Zwischenprodukte 

Abarbeitung eines „Koch“-Rezepts 

• Basisautomatisierung 

Schutz einzelner Einheiten 

unabhängig von Rezept gegen die 

Überschreitung von Grenzen 


Beispiele für objektbezogene Anforderungen 

• PCR-1: Actuators must be switched 

only if the main switch of the plant 

is on and the emergency switch is 

released. 

• PCR-2: Containers must not 

overflow; there is either an encoder 

that signals the maximum level, or 

the maximum level (here: 1000ml) 

is known numerically and is 

evaluated by means of the 

measured level. 

• PCR-3: Pumps must not take in air; 

there is either an encoder that 

signals the minimum level, or the 

minimum level (here: 50ml) is 

known numerically and is evaluated 

Urbas by (c) means 2008-2013 of the measured level. PLT1::Basisautomatisierung Folie 7

Verriegelungsmatrix 

• Beispiel PCR-1: Actuators must be switched only if the main switch 

of the plant is on and the emergency switch is released. 

1) valves shall go into their safe state and not leave this state unless the 

cause does not hold anymore, and 

2) the safe state of both valves is the closed state 

• Implementierung (bei Ableitung geeigneter Zwischengrößen) 

zumeist durch mehr oder weniger einfache Boolsche Ausdrücke 



Logikbausteine zur 

Anlagensicherung

Beispiele 

• Werkzeugbrucherkennung 

• Optisches Schutzgitter 

• Turbinenüberwachung 

• Überlaufschutz von Tanks 

• Leerlaufschutz für Pumpen 

• Reihenfolgenverriegelung von Motoren 

• … 


Werkzeugbrucherkennung 

• Bohrerkontrolle mit Lichtschranke: Ist der 

Bohrer nicht abgebrochen, so wird der 

Lichtstrahl unterbrochen und ein 

Freigabesignal für den Bohrvorgang 

erteilt. Im umgekehrten Fall wird die 

Freigabe unterdrückt. 

Eingangsvariable 

Lichtschranke 

Ausgangsvariable 

Freigabe 

Symbol 

E 

A 

Datentyp 

BOOL 

BOOL 

(Bildquelle: www.renishaw.com)‏ 

Logische Zuordnung Adresse 

Unterbrochen E=0 

Keine Freigabe A=0 

I X 0.0 

Q X 4.0 


Implementierung in den verschiedenen 

Sprachen der EN ISO 61131-3 

• AWL 

LDN %IX0.0 LD %IX0.0 LD %IX0.0 

ST %QX4.0 NOT STN %QX4.0 

ST %QX4.0 

• ST 

%QX4.0 := NOT %IX0.0 

• FUP 

• KOP 

NOT 

%IX0.0 %QX4.0 

%IX0.0 %QX4.0 %IX0.0 %QX4.0 

|----|/|------( )------| |----| |------(/)------| 


Beispiel: optisches Schutzgitter 

• Die Presse führt den Arbeitshub nur 

aus, wenn die Lichtstrahlen nicht 

unterbrochen sind und der Starttaster 

S1 betätigt ist. 


Taster Start 

Lichtgitter 


Pressenschütz 

Symbol 

S1 

S2 

K 

Datentyp 

BOOL 

BOOL 

BOOL 


Betätigt S1=1 

Nicht Unterbrochen S2=1 

Arbeitshub K=1 

(Bildquelle: www.leuze.de)‏ 

IX 0.1 

IX 0.2 

QX 4.0 


Turbinenüberwachung 

• Die Alarmleuchte einer Turbine 

geht an, wenn die Drehzahl zu hoch 

oder die Lagertemperatur zu hoch 

oder der Kühlkreislauf ausgefallen 

ist 


Drehzahl n 

Lagertemperatur 

Kühlkreislauf K 


Alarmleuchte 

Symbol 

S1 

S2 

S3 

H 

Datentyp 

BOOL 

BOOL 

BOOL 

BOOL 

(Bildquelle: www.leuze.de)‏ 


n zu groß S1=0 

zu hoch S2=0 

In Betrieb S3=0 

Ein H=1 

IX 0.1 

IX 0.2 

IX 0.3 

QX 4.0 


K 

> 

n>


Systementwurf für 

komplexe binäre Logiken 

Wahrheitstabelle & Normalformen 

Minimierungsverfahren

Wahrheitstabelle und Normalformen 

• Tabellarische Auflistung aller Systemzustände des Schaltnetzes 

Üblicherweise Eingänge links, Ausgang rechts 

1 = Wahr; 0 = Falsch; X oder 0/1 = don‘t care 

• Normalformen 

• Disjunktive NF: 

Alle Zeilen mit Ausgang = 1, 

UND-Verknüpfung der Eingänge einer Zeile, 

ODER-Verknüpfung der Zeilen 

• Konjunktive NF: 

Alle Zeilen mit Ausgang=0 

ODER-Verknüpfung der Eingänge einer Zeile 

UND-Verknüpfung der Zeilen (Konjunktion) 

A= E1E2vE1E2vE1E2 

A = E1vE2 

ODER-Verknüpfung 

E2 A 

0 0 

1 1 

0 1 

1 1 


E1 

0 

0 

1 

1


Algebraische Minimierung 

• Neutrale Elemente 

• Reduktionsregeln 

Kommutativgesetz 

Assoziativgesetz 

Distributivgesetz 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 

0 

0 

1 

1 

0 

0 

1 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

1 

2 

2 

1 

1 

2 

2 

1 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

 

 

 

 

 

 

3 

2 

1 

3 

2 

1 

3 

2 

1 

3 

2 

1 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

3 

2 

1 

3 

1 

2 

1 

3 

2 

1 

3 

1 

2 

1 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 

1 

2 

1 

1 

2 

1 

2 

1 

1 

1 

2 

1 

1 

1 

2 

1 

1 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E 

E

KVS-Diagramm 

• Karnaugh-Veitch-Symmetrie-Diagramm: Symmetrischer Aufbau 

einer Funktionstabelle durch wechselweises Spiegeln 

Ziffern in den Zellen 

im Octalsystem! 


Zuordnung Zeilen zu Feldern 

Nr 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

X3 

0 

0 

0 

0 

1 

1 

1 

1 

X2 

0 

0 

1 

1 

X1 

0 

1 

0 

1 

A 

0 

1 

1 

1 


5 

7 

x3 

4 

6

Grafische Minimierung 

• Zusammenfassen von maximal viel 1-er Feldern: 

Anzahl der Felder: Potenzen von 2, d.h. 1,2,4,8 

Überlappung erlaubt 

Wegen Symetrie Fortsetzung über die Ränder 

! E1 & E2 

E1 

! E1 

E2, E3 

0 

1 

!E2, E3 

1 

1 

! E2 & E3 

!E2,!E3 


1 

0 

E1 & ! E2 

E2,!E3 

0 

1


Speicherfunktionen, 

Zeit- und Zählerbausteine

Speicherfunktion 

•Ein/Austaster für 

Meldeleuchte H: 

Leuchte wird durch kurzeitiges 

Betätigen eines EIN-Tasters S1 

ein, durch kurzzeitiges 

Betätigen eines AUS-Tasters 

S0 wieder ausgeschaltet 

werden. 

Auswirkung auf H abhängig 

von Vorgeschichte: Zwei 

unterscheidliche Reaktionen 

auf Zustand 1 0 S S 

Einführung einer neuen 

Zustandsvariablen Q (für 

Vorgeschichte) 

0 (S0 dominant) 

1 (S1 dominant) 


Nr 

0 

1 

2 

3 

Nr 

1 

2 

3,4 

5,6 

7,8 

S1 

0 

0 

1 

1 

S1 

0 

0 

0 

1 

1 

S0 

0 

1 

0 

1 

S0 

0 

0 

1 

0 

1 

H 

0 (Lampe ist aus) 

1 (Lampe ist ein) 

0 

1 

Q 

0 

1 

? 

? 

? 

H 

0 

1 

0 

1 

0 (S0 dom.)


Vollständiger Entwurf 

Schütztechnik Selbsthaltung 

1 

0 

1 

0 

0 

S0 

0 (S0 dom.) 

0/1 

1 

7,8 

1 

0/1 

1 

5,6 

0 

0/1 

0 

3,4 

1 

1 

0 

2 

0 

0 

0 

1 

H 

H 

S1 

Nr 

≥1 & 

H 

S1 

S0 

L1 

S0 

S1 

K1 

N 

H 

K1 

K1 

) 

( 

) 

( 

) 

( 

1 

0 

0 

1 

0 

0 

1 

1 

1 

0 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

0 

1 

S 

H 

S 

S 

S 

H 

S 

H 

H 

S 

S 

S 

S 

H 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H 

S 

S 

H

Gegenseitiges Verriegeln 

• Zwei Signale sollen nicht gleichzeitig „ein“ sein 

• Beispiel E-Motor 

Taster Rechtslauf S1=1An; S2=1Aus 

Taster Linkslauf S3=1An; S4=1Aus 

E-Motor soll nicht gleichzeitig Vorwärts- und Rückwärtslaufsignal 

bekommen und nicht direkt von Vorwärtslauf in Rückwärtslauf geschaltet 

werden 

Dazwischen muss erst ausgeschaltet werden. 


Zustandsübergangstabelle 

S1 (M1 an) S2 (M2 aus) S3 (M2 an) S4 (M2 aus) 

Alles aus Set M1 (Reset M1) Set M2 (Reset M2) 

M1 an (Set M1) Reset M1 - (Reset M2) 

M2 an - (Reset M1) (Set M2) Reset M2 

S1 

M2 

S3 

M1 

& 

& 

S2 

S4 


S 

R 

S 

R 

Q 

Q 

M1 

M2

Verriegelung von Speichern 

• … durch Setzeingang 

• RS-FF 

• Setz-Befehl wird nur wirksam, 

wenn der andere Speicher auf 

0 gesetzt ist 

S1 

A2 

S3 

A1 

& 

& 

S2 

S4 

S 

R Q 

S 

R Q 

A1 

A2 

• … durch Rücksetzeingang 

• RS-FF 

• Speicher kann nur 

eingeschaltet werden, wenn der 

andere auf 0 gesetzt ist wg. 

dominantem R-Eingang. 

>=1 


S2 

A2 

S4 

A1 

S1 

>=1 

S3 

S 

R Q 

S 

R Q 

A1 

A2

Reihenfolgenverriegelung von Antrieben 

• Motor M1 muss eingeschaltet sein, bevor M2 eingeschaltet 

werden kann 

RVS) Verriegelung über Setz-Eingang (&) 

RVR) Verriegelung über Rücksetzeingang (≥1,n 

S1.on 

M2.run 

S2.on 

M1.run 

& 

S1.on 

& 

S2.on 

S 

R Q 

S 

R Q 


M1 

M2 

S1.on=1: Motor 1 soll laufen 

S2.on=1: Motor 2 soll laufen 

M1=1: Motor 1 Schütz an 

M2=1: Motor 2 Schütz an 

M1.run =1: Motor 1 

Laufrückmeldung 

M2.run =1: Motor 2 

Laufrückmeldung

Flankenauswertung 

(Erkennen einer Signalpegeländerung) 

• Positive Flanke 

Merken des letzten Wertes eines Flankenoperanden (FO) in 

Flankenmerker FM 

Setzen des Merkers mit E & !FM 

Rücksetzen des Merkers mit !E 

• Negative Flanke 

E 

Merken des letzten Wertes eines Flankenoperanden (FO) 

E FM 

Setzen des Merkers mit E 

0 0 

Rücksetzen des Merkers mit !E FO 

& FM 

1 0 

& 

FM S 

E 

R Q 


FM 

1 

0 

1 

1 

FO 

0 

1 

0 

0

Zeitfunktionen 

• Verarbeitung von zeitlicher Information ist essentieller 

Bestandteil von Steuerungen 

• Warte- und Überwachungszeiten, Zeitmessungen, 

Taktimpulse, ... 

• EN ISO 61131-3: drei Standardfunktionsbausteine 

TP: Erzeugen eines Impulses 

TON: Einschaltverzögerung 

TOF: Ausschaltverzögerung 

• Häufig weitere firmenspezifische Bausteine 


Zeitdiagramm TON 


Zeitdiagramm TOF 


Zeitdiagramm TP 


Zweihandverriegelung mit 

Feststellungsschutz 

• Die Presse soll in Gang gesetzt werden, 

• wenn die Taster S1 und S2 innerhalb 0.5 

Sekunden betätigt werden. Loslassen eines 

Tasters stoppt die Presse sofort. 


Taster links 

Taster rechts 


Pressenschütz 

Symbol 

S1 

S2 

K1 

Typ 

BOOL 

BOOL 

BOOL 


M 

K1 

S1 S2 




Angezogen K1=1 

IX 0.1 

IX 0.2 

QX 4.0

Ansatz Funktionstabelle 

• Einführen einer neuen Variablen, die die Erfüllung/Nichterfüllung der 

Zeitbedingung abbildet 

• (Deutlich vereinfachter) Entwurf der Steuerung mit der neuen 

Variablen 

• Entwurf der Generierungsfunktion für die Zeitbedingung (z.B. durch 

systematischen Einsatz von Zeitdiagrammen)

PLT-Detail

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