Zustandsautomat (endlicher Automat) ein Objekt, dessen Verhalten ...

Zustandsautomaten 

Zustandsautomat (endlicher Automat) 

ein Objekt, dessen Verhalten nicht nur durch die momentanen Eingaben, 

sondern auch durch die vergangenen bestimmt wird. 

Besteht aus einer endlichen Anzahl innerer Konfigurationen (Zustände). 

Zustand: Informationen, die sich aus bisherigen Eingaben ergeben haben 

und die benötigt werden, um die Reaktion auf noch folgende Eingaben zu 

bestimmen. 

Erstellung eines Automaten 

Beispiel: Stellen der Uhrzeit einer Digitaluhr mit 2 Stellknöpfen. 

Knopf 1: Stellmodus (Normalzeit, h stellen, m stellen, s stellen) toggeln 

Knopf 2: Einstellen der Zeit gemäß Modus 

Schritt 1: Zustände und Ein- und Ausgaben identifizieren 

Schritt 2: Übergänge festlegen 


09:17:46 

Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 4/1 

Schritt 1: Zustände, Eingaben und Ausgaben identifizieren 

Zustände beim Stellen der Digitaluhr: 

Zustand Normalzeit: Nach Einlegen der Batterie (Startsignal) 

Zustand Stunden stellen 

Zustand Minuten stellen 

Zustand Sekunden stellen 

Mögliche Ereignisse: 

Ereignis Startsignal: Wenn Batterie eingelegt wird 

Ereignis Knopf 1 gedrückt 

Ereignis Knopf 2 gedrückt 

Mögliche Ausgaben: 

Ausgabe Stunden blinken (Zustandsanzeige für Stellen Stunde) 

Ausgabe Minuten blinken 

Ausgabe Sekunden blinken 

Ausgabe Stunden erhöhen (Um 1 erhöhte Anzeige der Stunden) 

Ausgabe Minuten erhöhen 

Ausgabe Sekunden stellen (Anzeige von 00 für Sekunden) 

Ausgabe Initialisierung (Anzeige von 00:00:00) 

Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 4/2


Schritt 2: Übergänge festlegen 

Wie Übergänge zwischen den Zuständen in Abhängigkeit von Eingaben 

oder Ereignissen aussehen, 

welche Ausgaben oder Aktionen ausgelöst werden. 

Wenn Startsignal auftritt, dann Übergang in Zustand Normalzeit und 

Durchführung der Aktion Initialisierung. 

Wenn Knopf 1 gedrückt wird und Uhr im Zustand Normalzeit ist, dann 

Aktion Blinken ausführen und Zustand Stunden stellen einnehmen. 

... 


Zustand 

E/A 

Anfangszustand 

(Pseudozustand) 

Zustandsübergang 


Eingabe, 

Ereignis 

Ergebnis, 

Durchzuf. Aktion 

Endzustand 

(Pseudozustand) 


Knopf 2 

gedrückt/ 

Stunden 

erhöhen 


Beispiel Zustandsdiagramm 

Knopf 1 gedrückt/ 

Stunden blinken 

Std. 

stellen 


Minuten blinken 


Normalzeit 

Min. 

stellen 

Zustandstabelle 

Nur wenn Diagramme zu unübersichtlich 

Aktueller 

Zustand 

Normalzeit 

Stunden stellen 

Minuten stellen 

Sekunden 

stellen 

Start 

Kompakte Darstellung 

Start/Initialisierung 


Normalzeit anzeigen 

Sek. 

stellen 


Sekunden blinken 

Knopf 2 

gedrückt/ 

Minuten 

erhöhen 


Ereignis 

Knopf 1 gedrückt 







Aktion 

Initialisierung 



Stunden 

erhöhen 

Sekunden 

blinken 

Minuten erhöhen 

Normalzeit 

anzeigen 

Sekunden 

stellen 

Folgezustand 

Normalzeit 




Sekunden 

stellen 


Normalzeit 

Sekunden 

stellen 


Knopf 2 

gedrückt/ 

Sekunden 

stellen


Zustandsmatrix 1 


Ereignis 

Zustand 

Start 

Normalzeit 



Sekunden 

stellen 

Start 


Normalzeit 


Knopf 1 

gedrückt 





Sekunden 

blinken 

Sekunden 

stellen 

Normalz. anzeig. 

Normalzeit 

Zustandsmatrix 2 


Zu 

Zustand 

Von Zustand 

Start 

Normalzeit 



Sekunden stellen 

Normalzeit 

Start 



Normalzeit 

anzeigen 

Knopf 2 

gedrückt 

Stunden 

erhöhen 




Sekunden 

stellen 

Sekunden 

stellen 

Aktion 

Folgezustand 






Stunden erhöhen 






Ereignis 

Aktion 

Sekunden 

stellen 


Sekunden 

blinken 


Sekunden stellen 

Vorteil: alle Kombinationen Zustand/Ereignis: Vollständigkeit prüfbar 

Nachteil: dünn besetzt => Vorlesung Platzbedarf 

Automatisierungsprojekte Seite 4/8


Zustandsautomat mit Endzuständen 

Beispiel: Roboter-Kommando erkennen 

Drehgelenk 

Hand 

Beugegelenk 

Hand 

Beugegelenk 

Elle 

Beugegelenk 

Schulter 

Greifgelenk 

Finger 

o 

o 

o 

Drehgelenk 

Schulter 


Steuerkommandos 

BSA+/-xxx : Beugen Schulter Absolut (Ausgabe: 1) 

BSR+/-xxx : Beugen Schulter Relativ (Ausgabe: 2) 

RSA+/-xxx : Rotieren Schulter Absolut (Ausgabe: 3) 

RSR+/-xxx : Rotieren Schulter Relativ (Ausgabe: 4) 

... 


Zustandsautomat mit Endzuständen „B“ Start „R“ 

Beispiel: Roboter-Kommando erkennen 

anderes 

Beugen Zeichen Rotieren 

anderes anderes 

„S“ Zeichen 

„S“ 

Steuerkommandos 

Zeichen 

anderes 

anderes 

Schulter Zeichen 

Zeichen Schulter 

BSA+/-xxx : 

Falsches Kommando 

„R“/2 „A“/3 

Beugen Schulter Absolut (Ausgabe: 1) „A“/1 

„R“/4 

BSR+/-xxx : 

Absolut 

Relativ 

Beugen Schulter Relativ (Ausgabe: 2) 

„-“/- „+“ 

RSA+/-xxx : 

Rotieren Schulter Absolut (Ausgabe: 3) 

RSR+/-xxx : 

Rotieren Schulter Relativ (Ausgabe: 4) 

„+“ 

Vorzei- 

Ziffer/ chen 

Ziffer Ziffer/Ziffer 

„-“/anderes 

Zeichen 

Ziffer/Ziffer 

3 Endzustände (2 Fehlerzustände) 

anderes 

Zeichen 

anderes 

Zeichen 

1. Ziffer 

Ziffer/Ziffer 

2. Ziffer 

Ziffer/Ziffer 

anderes 

Zeichen 

3. Ziffer 


Falscher Winkel


Mealy- und Moore-Automaten 

Mealy-Automat: 

Ausgaben bzw. Aktionen sind an Zustandsübergänge gekoppelt. 

• Zustände werden für Zeitintervall eingenommen. 

• Übergänge finden zu Zeitpunkten statt. 

• Ausgaben zu diskreten Zeitpunkten, assoziiert mit Übergängen. 

Mathematische Beschreibung: 

Sechstupel M = (Q, Σ, ∆, δ, λ, q 0 ) 

Q: endliche Menge von Zuständen 

Σ: endliches Eingabealphabet (Menge der Ereignisse) 

∆: Ausgabealphabet (Menge der Aktionen) 

δ: Übergangsfunktion (Transition) für Abbildung Q x Σ -> Q 

δ(q,a) ist ein (Folge-)Zust. für jeden Zust. q und jedes Eingabesymbol a 

q 0 : Anfangszustand (Statrzustand) 

λ: eine Abbildung von Q x Σ -> ∆ 

λ(q,a) liefert Ausgabe (Aktion) bei Übergang aus q mit Eingabe a 




Moore-Automat: 

Ausgaben bzw. Aktionen sind an Zustände gebunden. 

�Aktivitäten (UML): 

Aktivität beginnt, wenn in den Zustand eingetreten wird 

Aktivität endet, wenn Zustand verlassen wird 

Notation am Beispiel Alarmanlage 

Alarm 

Bewegungsmelder 

Voralarm 

ausschalten 

Voralarm 

do/ Sicherungsmaßnahmen 

Ausgeschaltet 

Einschalten Ausschalten 

Aktiv 

do/ Vorbeugende Maßnahme 

Alarm 

Glasbruchmelder 

Alarm 

ausschalten 

Alarm 

Glasbruchmelder 

Alarm 

do/ Alarmmaßnahmen 

Mathematische Definition wie Mealy, außer Abbildung λ: Abbildung von Q 

nach ∆, spezifiziert die mit Zustand verknüpfte Ausgabe. 




Voraussetzung Moore: 

Im jeweiligen Zustand genau eine Aktivität für die Zeitdauer des Zustandes 

Stoppuhr-Beispiel nicht direkt als Moore-Automat darstellbar 

Äquivalenz: 

Mealy- und Moore-Automaten sind äquivalent und können jeweils ineinander 

überführt werden: 

Moore -> Mealy: An jeden Zustandsübergang wird die Ausgabe gekoppelt, 

die vom Zustand generiert wird. 



Beispiel Drehkranversuch im Automatisierungslabor 









Kran 

anheben 

Kran 

oben 



Kran anheben 

Start 

Kran absenken 

Werkstück anheben 

Kran rechts drehen 

Werkstück absenken 

Werkstück ablegen 

Fehler 

Fehleranzeige 

Kran nach 

links drehen 

Not-Aus 

Aufnahmeposition 


Start 

10 Sek. 

abgelaufen 

Starttaste 

Zustand Aktivität do/ 

Kran nach links drehen 

Werkstück aufnehmen 

Kran 

absenken 

Fehleranzeige 

Kran auf 

Kran links 

Grüne Lampe an 

Grüne Lampe aus; Kran ab 

Vakuum an; warte 500 ms 

Kran auf 

Kran rechts 

Kran ab 

Vakuum aus 

Vakuum aus; Kran auf 

Weisse Lampe blinken 

Kran 

unten 

Kran 

oben 

Kein 

Vakuum 

Werkstück 

aufnehmen 

Kein 

Vakuum 

Fehler 

Werkstück 

ablegen 

Not-Aus 

Vakuum Werkstück 

anheben 

Kran 

unten 

Kran 

oben 

Kran nach 

rechts drehen 

Ablageposition 

Werkstück 

absenken 

Not-Aus-Aktivität 

Diagramm des Drehkran-Versuchs 

im Automatisierungslabor 

aus Platzgründen 

nicht in normgerechter Notation: 

Darstellung als Moore-Automat, aber 

Aktivitäten sind bis auf „Fehleranzeige“ 

eigentlich Aktionen. 

Kästen nicht abgerundet. 

Zustandsbezeichnungen wie Aktivitätsbezeichnungen. 



Zustandstabelle für den Drehkranversuch im Automatisierungslabor 

Akt. Zustand 

Kran anheben 

Kran nach links 

drehen 

Start 

Kran absenken 

Werkstück 

aufnehmen 

Werkstück 

anheben 


Werkstück 

absenken 


Fehler 

Fehleranzeige 

Ereignis 

Kran oben 

Aufnahmeposition 

Starttaste 

Kran unten 

Vakuum 

Kein Vakuum 

Kran oben 

Ablageposition 

Kran unten 

Kein Vakuum 

Kran oben 

10 s abgelaufen 

Aktion 

Kran auf 

Kran links 

Grüne Lampe an 

Grüne Lampe aus; 

Kran ab 

Vakuum an; warte 

500 ms 

Kran auf 

Kran rechts 

Kran ab 

Vakuum aus 

Vakuum aus; Kran 

auf 

Weisse Lampe 

blinken 

Folgezustand 

Kran nach links 

drehen 

Kran absenken 

Werkstück 

aufnehmen 

Werkstück 

anheben 

Fehler 


Werkstück 

absenken 


Kran anheben 

Fehleranzeige 

Kran anheben 

Zustandsmatrizen auf einem Blatt nicht darstellbar (11x12x2 bzw. 11x11x2 Elemente) 



Harel-Automaten 

Konzeptionelle Erweiterung der Zustandsautomaten: 

• Hybride Zustandsautomaten 

Kombination von Mealy- und Moore-Automaten 

• Bedingte Zustandsübergänge 

Auslösung durch Ereignis in Kombination mit einem Wächter 

(Bedingung) 

• Hierarchische Zustandsautomaten 

Schachtelung von Zuständen (Unterzustände, Substates) 

• Zustände mit Gedächtnis 

Rückkehr in den zuletzt eingenommenen Unterzustand eines 

Oberzustandes 

• Nebenläufige Zustände 

Ein Oberzustand besteht aus Unterzuständen, in denen sich das System 

gleichzeitig befindet. 

Start 




UML-Notation 

Zustand 1 Ereignis 1 

Zustand 2 

do/ Aktivität 

Zustand 3 

Entry / Aktion 3 

Exit / Aktion 4 

Ereignis 4 

Anfangszustand 



Ereignisbezeichner 

Ereignis 3 [Wächter] 

Zustandsübergang 

bzw. Transition 

Zustand 4 

Implizites 

Ereignis 

Ereignis 2 / Aktion 2 

Moore 

Mealy 

Endzustand Bedingter Übergang (guarded transition) 

Zustandsübergang findet nur dann statt, wenn zum 

Eintrittszeitpunkt des Ereignisses die Wächterbedingung zutrifft. 


Kleines Beispiel für bedingten Übergang: Parkkarten-Zahlautomat 

Bereit 

Wartet auf Geld 

Geld eingeworfen [reicht aus] / Karte ausgeben 

Karte eingeschoben / Betrag anzeigen 

Geld eingeworfen [reicht nicht aus] / 

Restbetrag anzeigen 


Harel-Automaten: Aktivitäten und Aktionen 

Aktion: 

Mit Zustandsübergang verbunden 

Sofortige Ausführung 

Kein Zeitintervall (idealisiert) 

Aktivität: 

Mit Zustand verbunden 

Zeitintervall 

Vorzeitig unterbrechbar 

Aktionen in Zuständen: 

Entry action: Beim Übergang in den Zustand (äquivalent zur Beinhaltung der 

Aktion in allen Transitionen in diesen Zustand) 

Exit action: Beim Übergang aus dem Zustand (äquivalent zur Beinhaltung der 

Aktion in allen Transitionen aus diesem Zustand) 

Ereignis 1 

Ereignis 2 


Zustand 3 


entry / Aktion 1 

exit / Aktion 2 


Ereignis 3 

Ereignis 4 

äquivalent 



Zustand 3 





Beispielhafte Umsetzung eines Automaten im Automatisierungslabor in AWL 

Einfacher Automat: 













Harel-Automaten: Hierarchische Automaten 

A 

C 

a 

b 

b 

c 

d 

B 

Superstate Substate 

Ohne Hierarchie Mit Hierarchie 

D 

A 

C 

a 


b 

c 

d 

B


Harel-Automaten: 

Hierarchische Automaten 

Beispiel 

Roboter-Kommando Erkennung 

anderes 

Zeichen 


Falscher Winkel 


anderes 

Zeichen 

Schulter 

„B“ 

Start 

„R“ 

Beugen 

Rotieren 

„S“ „S“ 

„A“/1 


UML-Regeln: 

„R“/2 

1. Ziffer 

2. Ziffer 

„A“/3 

Schulter 

„R“/4 

Absolut 

Relativ 

„-“/- „+“ 

„+“ 

„-“/- 

Ziffer/ 

Ziffer 

Vorzeichen 

Ziffer/Ziffer 

Ziffer/Ziffer 

Ziffer/Ziffer 

Ziffer/Ziffer 

Vorlesung Automatisierungsprojekte 3. Ziffer Seite 4/31 

• Jede Verfeinerung besitzt genau einen Anfangszustand. 

• Ein Zustandsübergang in einen verfeinerten Zustand entspricht dem 

Zustandsübergang in den Anfangszustand des verfeinerten Zustands. 

• Wird ein verfeinerter Zustand durch einen Zustandsübergang verlassen, 

dann wird jeder Unterzustand –egal auf welcher Verfeinerungsstufeverlassen 

und es werden die entsprechenden exit-Aktionen durchgeführt. 

• Wird ein Zustand mit einem rekursiven Zustandsübergang verfeinert, dann 

wird bei einem erneuten Zustandseintritt der Anfangszustand eingenommen 

und die entry-Aktion durchgeführt. 




Top-Down-Entwicklung des Zustandsmodells: 

Modellierung von Oberzuständen („Superstates“) 

Beispiel: Modellierung Uhr stellen 

Erweiterung um Datumsanzeige Knopf 3: Datum/Uhrzeit 09:17:46 DI:30:11 

Knopf 3 gedrückt / 

Datum anzeigen 

Variante 1 Variante 2 

Uhrzeit 

Datum 



Von jedem Unterzustand in Uhrzeit wird in 

den Anfangszustand von Datum übergegangen 

und umgekehrt. 




Uhrzeit 

Datum 



Übergang von Uhrzeit nach Datum nur aus 

einem bestimmten Unterzustand von Uhrzeit, 

desgleichen für Datum nach Uhrzeit. 



Erweiterung „Uhr stellen“ 

Knopf 2 

gedrückt/ 

Stunden 

erhöhen 

Knopf 2 

gedrückt/ 

Wo.-Tag 

erhöhen 



Std. 

stellen 




Wo.-Tag blinken 

Wo.-Tag 

stellen 

Normalzeit 



Min. 

stellen 

Datum 


Tag erhöhen 

Tag 

stellen 

Start/Initialisierung 



Sek. 

stellen 


Sekunden blinken 

Monat 

stellen 

Knopf 2 

gedrückt/ 

Sekunden 

stellen 

Knopf 3 gedrückt / Datum anzeigen Knopf 3 gedrückt / Normalzeit anzeigen 


Tag blinken 




Monat blinken 

Knopf 2 

gedrückt/ 

Monat 

erhöhen 




Top-Down-Entwicklung des Zustandsmodells: 

Modellierung von Oberzuständen („Superstates“) 

„Stubbed transition“ 

1. Übergang in anderen Oberzustand nur aus bestimmten 

Unterzuständen des aktuellen Oberzustands 

2. Übergang aus dem aktuellen Oberzustand nur in 

bestimmte Unterzustände des neuen Oberzustands 

Beispiel Roboter-Kommando Erkennung 

Kommando 

„A“/1 „A“/3 „R“/2 „R“/4 


Winkel 

Anderes 

Zeichen 

Anderes 

Zeichen 


Falscher Winkel 



Erlaubte Zustandsübergänge 

Zwischen Zuständen gleicher Ebene 

z.B. von D nach E 

In einen Unterzustand, 

z.B. von A nach D 

Aus einem Unterzustand, 

z.B. von E nach A 

In einen Oberzustand, 

z.B. von A nach B 

(dessen Anfangszustand C) 

A 

a 

b 

c 

C 

D 

f 

d 

E 

Aus einem Oberzustand, 

z.B. von B nach A 

e 

Bei Ereignis b wird jeder der Unterzustände C, D oder E 

verlassen. 


B


Hierarchische Automaten: Einfaches Beispiel 

Drehkran (Ausschnitt) 

Kran anheben 


Beispiel 

T4: 10s 

T6: 0.5s 

Fehler 

Kran oben 

Fehleranzeige 

Weisse Lampe an 

T5: 0.5s 

Weisse Lampe aus 


Harel-Automaten: Zustände mit Gedächtnis 

Eigenschaft: 

Bei Übergang in einen Oberzustand mit Unterzuständen 

Rückkehr in den zuletzt eingenommenen Zustand. 

B 

A 

a 

b 

H 

C 

c 

d D 

Gedächtnis- 

Markierung (History) 

„a“ erstmals: Übergang in Unterzustand „C“ 

Dann „c“: Übergang in Unterzustand „D“ 

Dann „b“: Übergang in Zustand „A“ 

Dann „a“: Übergang in Unterzustand „D“ (letzter Unterzustand 

von B) 



Harel-Automaten: Nebenläufige Zustände 

Eigenschaft: 

Ein Oberzustand kann aus Unterzuständen bestehen, in denen sich das 

System gleichzeitig befindet. 

Beispiel 

Y 

A D 

B 

a 

c 

(in G) 

C 

e 

E 

G 

Nebenläufigkeitsmarkierung 

Oberzustand Y mit nebenläufigen Komponenten A und D 

Eintritt in Y: System befindet sich gleichzeitig in B und F: (B,F). 

„a“: Simultane Übergänge B nach C und F nach G: (B,F) -> (C,G). 

„b“: (B,F) -> (B,E) 

„c“: (in G) Übergang nur, wenn Komponente D in Zustand G. 

Synchr. 


Beispiel DGS 

Wartephase 

Suchphase 

entry/ ok anzeigen 

do/ a/c suchen 

Flugzeug det. 

[nicht gemeldeter Typ] 

Flugzeugtypfehler 

Entry/ Fehlermeldung 

do/ Stop anzeigen 

Exit/Display Reset 

Fehlerquittierung 

Init 

b 

d 

a 

F 



entry/ Display Reset 

do/ Parameter laden 

exit/ a/c-Typ anzeigen 

Flugzeug det. [gemeldeter Typ] 

t > sched.arr. time 

Überfälligfehler 

Entry/ Fehlermeldung 

do/ Stop anzeigen 

Exit/Display Reset 

Parameter: a/c-Modell, sched. arr. Time, Gate Modell 

Trackingfehler 

v Flugzeug < 0 

Parameter 

geladen 

Markenerkennung ok 

Selbsttest 

Trackingphase 

do/ Pos messen 

und anzeigen; 

v messen; 

Status anzeigen 

(Stop, too short, 

too far) 

exit/ on-block 

Meldung, Bild 

a/c lost 

Pushback-Detektion 

do/ Pos. messen; 

v messen 

Exit/ Pushback melden 

Markenerkennung 

zu schlecht 

Selbsttestfehler 

Chocks on 

On-block phase 

do/ Stop 

anzeigen; 

Pos.messen; 

v messen; 

exit/ Display Reset 

Chocks off 



Übung 1 

U1: Zeichne das Zustandsdiagramm des Stapelmagazin-Versuches des 

Automatisierungslabors. 

U2: Entwickle Stoppuhr mit zwei Knöpfen, die nicht gleichzeitig gedrückt 

werden können. Die Stoppuhr soll folgende Funktionen haben. 

1. Stoppuhr kann ein- und ausgeschaltet werden 

2. Stoppuhr kann gestartet und gestoppt werden. Nach Stopp wird die 

zwischen Start und Stopp vergangene Zeit angezeigt. 

3. Nach dem Start kann eine Zwischenzeit genommen werden, während 

die Uhr im Hintergrund weiterläuft. Dann kann entweder die 

Zwischenzeit oder die seit Start abgelaufene Gesamtzeit angezeigt 

werden. Ferner kann die im Hintergrund weiterlaufende Zeit gestoppt 

werden, ohne dass sich die Anzeige ändert. 

4. Die zwischen Start und Stopp vergangene Zeit kann bei gestoppter Uhr 

und bei Anzeige der Gesamtzeit auf Null zurückgesetzt werden. 

U3: Entwirf die Zustandsübergangstabelle und die beiden Arten der 

Zustandsmatrizen für das Zustandsübergangsdiagramm aus U1. 


Übung 1 

Lösung: 




Übung 2 

Modellieren Sie folgende vereinfachte Aufzugsteuerung als Harel-Automat: 

Der Aufzug fährt zwischen zwei Stockwerken S1 und S2. Dort gibt es jeweils 

einen Druckknopf D1 und D2, mit dem der Aufzug angefordert werden kann 

sowie eine Tür T1 bzw. T2 zum Betreten des Aufzugs mit jeweils einer 

Lichtschranke L1 und L2, welche Menschen in der Tür detektieren, und den 

Sensoren T1z bzw. T2z und T1o bzw. T2o, der signalisiert, ob die jeweilige Tür 

zu oder offen ist. In jedem Stockwerk ist ein Niveausensor N1 bzw. N2, der ein 

Signal gibt, wenn der Kabinen- und der Stockwerkboden auf gleicher Höhe sind. 

In der Aufzugkabine befindet sich ein Druckknopf F, mit dem die Fahrt veranlasst 

werden kann. 

In Bereitschaft steht der Aufzug mit geöffneter Tür in S1. Wird F gedrückt, wird 

die Tür geschlossen und der Aufzug fährt danach nach S2. Nach Erreichen von 

S2 wird die Tür geöffnet. Wird danach wiederum F gedrückt, läuft der Vorgang 

umgekehrt ab. Sonst wartet der Aufzug mit geöffneter Tür in S2. 

Steht der Aufzug mit geöffneter Tür in einem Stockwerk und wird dann der 

Anforderungs-Druckknopf des anderen Stockwerks gedrückt, läuft der Vorgang 

analog wie oben ab. 

Wenn die Lichtschranke einer schließenden Tür anspricht, wird der 

Schließvorgang abgebrochen und die Tür wieder geöffnet. 


Übung 2 

Lösung: 

F gedrückt 

D2 gedrückt 

L1 

Tür1 schließt T1o Tür1 öffnet 

T1z 

Aufzug fährt 

nach S2 

N1 


Tür2 öffnet 

Wartet in S1 

T2o 

T1o 

Wartet in S2 

Tür 1 öffnet 

Aufzug fährt 

nach S1 

Tür2 öffnet T2o Tür2 schließt 

L2 

D1 gedrückt 

F gedrückt 

T2z 


N2


Übung 3 

Modellieren Sie das Softwaresystem für die Steuerung einer automatischen Personenschleuse als Zustandsautomaten: 

Kontaktmatte Waage 

Die Schleuse soll im Normalfall durch eine einzige 

Anzeige 

Person von „außen“ nach „innen“ durchquert werden. 

Der Boden von Bereich „A“ ist mit einer Kontaktmatte 

belegt, die ein Signal gibt, wenn eine Person darauf 

außen 

steht. Der Boden des Bereichs „B“ besteht statt dessen 

A B C innen 

aus einer Waage, mit der anhand einer durch 

Wartungspersonal einstellbaren Gewichtsschwelle 

entschieden werden kann, ob sich wirklich nur eine 

Tür 1 Ausweis- Tür 2 

Person in Bereich „B“ befindet. 

leser 

Im Bereich „B“ ist ein Ausweisleser untergebracht, der die Ausweisdaten der 

Person in „B“ liest und an ein Leitsystem weitergibt. Das Leitsystem gibt ein Signal zurück, ob der Ausweis zum Eintreten 

nach „innen“ berechtigt. Ferner ist im Bereich „B“ eine Anzeige angebracht, die „Eintreten“, „Ausweis“, „zurück“ und 

„weiter“ anzeigen kann, um zum Betreten, zur Eingabe des Ausweises oder zum Verlassen der Schleuse nach „außen“ 

oder nach „innen“ aufzufordern. 

Das zu modellierende Softwaresystem soll durch Öffnen und Schließen der Türen sicherstellen, dass nur eine einzige 

berechtigte Person von „außen“ nach „innen“ passieren kann. 

Grundzustand: „A“ und „B“ sind leer, Tür 1 und Tür 2 sind zu, Die Anzeige zeigt „Eintreten“. 

Normaler Ablauf: Eine Person betritt „A“. Dann öffnet Tür 1, wenn außerdem „B“ leer und Tür 2 geschlossen ist. Person 

betritt „B“, Tür 1 schließt. Ist der Gewichtswert kleiner als der Schwellwert, zeigt die Anzeige „Ausweis“ an. Wird nach 30 

Sekunden der Ausweis in den Leser gegeben, erfolgt das Auslesen und die Übertragung der Ausweisdaten an das 

Leitsystem. Ist die Rückmeldung durch das Leitsystem positiv, wird Tür 2 geöffnet und die Anzeige zeigt „weiter“ an. Hat 

die Person „B“ verlassen, wird Tür 2 geschlossen und die Anzeige auf „Eintreten“ geschaltet. 

Ausnahmeablauf: Wie zuvor bis zur Gewichtsprüfung. Gewicht der Person in B ist größer als der Schwellwert oder das 

Ergebnis der Ausweisprüfung ist negativ: Tür 1 öffnet und die Anzeige zeigt „zurück“. Nach Verlassen von „B“ wird Tür 1 

geschlossen und es wird „Eintreten“ angezeigt. 


Übung 3: Lösung

Zustandsautomat (endlicher Automat) ein Objekt, dessen Verhalten ...

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