Einleitung
Ein GA-Zustandsgraph ist eine grafische Darstellungsform, die die komplexe Steuerungen sowie die verschiedenen Betriebszustände einer Anlage darstellt,
sowie die Übergang (Transitionen) zwischen diesen Zuständen abbildet.
Der GA-Zustansgraph kann Teil einer GA-Funktionsbeschreibung sein.
Praktisches Beispiel:
Eine Lüftungsanlage kann z.B. die Zustände „Aus”, „Ein” und „Frost” haben. Der Übergang von „Aus” zu „Ein” erfolgt beispielsweise, wenn das Zeitschaltprogramm oder eine manuelle Betriebart einsetzt.
Kernmerkmale:
- Zustände werden als “Zustände” wie Boxen dargestellt (z. B. „Aus”, „Betrieb”, „Frostschutz”, „Störung”).
- Übergänge werden durch Linien zu neuen Zuständen visualisiert, denen Bedingungen zugeordnet sind.
- Bedingungen können Sensorsignale, Betriebsmeldungen, Rückmeldungen, Grenzwerte, Zeitvorgaben oder Benutzereingaben sein.
Also prinzipiell alle GA-Funktionen gemäß VDI 3814 Blatt 3.1. Die Darstellung ist sequenziell (ein Zustand nach dem anderen) und immer gleich: Zustand + Übergange aufgebaut.
1. Zustände
Zustände werden grafisch als Block dargestellt (z. B. „Aus”, „Betrieb”, „Frostschutz”, „Störung”). Es muss eine eindeutige Zustandsnummer und eine Beschreibung geben. Es muss immer einen Ausgangszustand geben, sozusagen der “Grundzustand” der Anlage, nach z.B. einem Stromausfall. Diese referienziert in aller Regel auf die textliche Funktionsbeschreibung.
2. Übergänge
Übergänge verbinden zwei Zustände und werden durch Linien dargestellt. Jedem Übergang ist eine oder mehrere Bedingungen zugeordnet, die erfüllt sein müssen, damit der Übergang stattfindet.
Beispiel für Übergangsbedingungen:
- Zeitbasiert: „Morgens um 08:00 Uhr”
- Wertebasiert: „Temperatur > 22 °C”
- Ereignisbasiert: „Benutzer drückt Startknopf”
- Logisch kombiniert: „(Außentemperatur < 5 °C) UND (Heizanforderung aktiv)”
3. Aktionen
In der Aktion werden die gültigen aktionen (also auszuführenden Werte) der verwendeten Funktionen (z.B. Betriebsmittel) dargestellt. Die Aktionen sind grafisch mit dem Zustand verbunden. Alternativ lassen sich die verwendeten Werte in einer Tabelle darstellen, diese muss eindeutig referenziert sein.
Die Aktion enthält einen Bezug auf die geplanten GA-Funktionen nach VDI 3814 Blatt 3.1:2019-01.
Praktische Anwendung in GA-Projekten
Die GA-Funktionsliste ist nicht nur ein Dokument, sondern ein zentrales Werkzeug für die erfolgreiche Umsetzung von Gebäudeautomationsprojekten. Sie ermöglicht:
- Planung: Der GA-Zustandsgraph wird ab der Leistungsphase 5 (Ausführungsplanung) eingesetzt und ist durchgängig bis zur Revisionsdokumentation zu verwenden. Er hilft dabei: Die Steuerung eindeutig zu beschreiben. Übergange zwischen verschiedenen Funktionen zu klären. Fehlerhafte Logik frühzeitig zu erkennen
- Ausführung: Errichter und Systemintegratoren nutzen den Zustandsgraph zur: Programmierung von Steuerungslogiken, Konfiguration von Übergangen und Überprüfung der korrekten Umsetzung der Zustände.
- Betrieb: Betreiber und Wartungspersonal profitieren von: Einfacher Übersicht der Anlagen-Betriebszustände, Schnellerer Fehlerdiagnose bei Störungen, Dokumentation für Schulungen und Instandhaltung
Vorteile des GA-Zustandsgraphen
| Vorteil | Nutzen |
|---|---|
| Klarheit | Komplexe Logik wird visuell verständlich |
| Vollständigkeit | Alle möglichen Zustände und Übergänge sind dokumentiert |
| Fehlerprävention | Logische Fehler werden in der Planungsphase erkannt |
| Kommunikation | Alle Projektbeteiligten sprechen die gleiche Sprache |
| Wartbarkeit | Änderungen und Erweiterungen sind leicht nachvollziehbar |
| Compliance | Erfüllung der VDI 3814 Anforderungen |
Unterschied zu anderen Darstellungsmitteln
GA-Zustandsgraph vs. GA-Automationsschema (GA-AS)
- GA-AS: Zeigt die physikalische Struktur der Anlage und die Verbindungen zwischen Komponenten
- GA-Zustandsgraph: Zeigt die logische Abfolge von Betriebszuständen
GA-Zustandsgraph vs. GA-Funktionsliste (GA-FL)
- GA-FL: Listet alle Ein-/Ausgabe- und Anwendungsfunktionen auf
- GA-Zustandsgraph: Beschreibt die Übergänge und Bedingungen zwischen Zuständen
GA-Zustandsgraph vs. Ablaufdiagramm
- Zustandsgraph: Fokus auf Zustände und deren Übergänge
- Ablaufdiagramm: Fokus auf zeitliche Abfolge und Prozessschritte
Best Practices für die Erstellung
Empfehlungen
Empfehlungen- Eindeutige Zustandsnamen verwenden (z. B. „Heizen”, nicht „H1″)
- Alle möglichen Übergänge dokumentieren, auch Fehlerfälle
- Bedingungen präzise formulieren (z. B. „T_Raum > 22 °C AND Freigabe = EIN”)
- Anfangszustand klar kennzeichnen
- Aktionen explizit angeben
- Konsistenz mit GA-FL und GA-AS sicherstellen
Häufige Fehler vermeiden
Häufige Fehler vermeiden- Unvollständige Übergänge (fehlende Rückwege)
- Mehrdeutige oder fehlende Bedingungen
- Zu viele Zustände (Vereinfachung anstreben)
- Inkonsistenzen mit anderen Dokumenten
Fazit
Der GA-Zustandsgraph ist ein tolles Werkzeug für die Darstellung der Anlagenzustände. Er ist wichtig für eine professionelle Planung, Realisierung und Dokumentation von GA-Projekten nach VDI 3814. Er schafft Transparenz in der Automationslogik, reduziert Fehler und verbessert die Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten – von Planern über Programmierern bis zu Betreibern.
Durch die Anwendung von Zustandsgraphen wird sichergestellt, dass komplexe Automationsfunktionen eindeutig definiert, korrekt umgesetzt und nachvollziehbar dokumentiert sind. Dies trägt wesentlich zum Erfolg und zur Wirtschaftlichkeit von GA in Projekten bei und reduziert Nachtragspotential bei der Ausführung.
