Tema 2 - Grafcet2014
Short Description
Grafcet...
Description
Maestría en Diseño, Producción y Automatización. Asignatura: Automatización Industrial Tema: Diseño de Automatismos con Grafcet
EPN Facultad de Ingeniería Mecánica.
Prof. Javier Sanchis (UPV)
1
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Diseño de automatismos mediante el diagrama funcional etapa-transición • • • • •
GRAFCET: ventajas Conceptos y elementos gráficos asociados Reglas de evolución Estructuras Grafcet: básicas y lógicas Normas especiales de representación
2
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
• GRAFCET: GRÁF ico de C ontrol de E tapas y Transiciones. • Método gráfico para la especificación, análisis y diseño de automatismos desarrollado en 1977 por AFCET (Asoc.Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica) y ADEPA (Agencia Nac. Para el desarrollo de la Prod. Automatizada).
3
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
• En la actualidad es un estándar:
Norma IEC 60848 (2002, 2013)
4
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Ventajas V entajas • no sirve únicamente para describir automatismos sino para explicar cualquier cosa que sea secuencial (una receta de cocina, un ensayo de laboratorio, etc.) • Permite describir de forma gráfica el funcionamiento de un sistema secuencial de eventos discretos. • no busca minimización de funciones lógicas ni memoria • metodología rigurosa • muy estructurado
claridad, legibilidad...
!
• Permite diferentes niveles de especificación (de lo general a lo particular) • Permite gran flexibilidad (modificaciones,...) • Es independiente de la tecnología. 5
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos (Sintaxis)
• Etapa – Representan cada uno de los diferentes estados en los que se puede encontrar el proceso en cada momento. Su papel es el de memorizar cada una de estas situaciones. Se numeran de forma consecutiva indicando una secuencialidad de los estados por los que pasa el sistema.
n
Etapa inactiva
n
Etapa activa (marca)
6
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos (Sintaxis)
• Etapa inicial – Representan el estado en el que se encuentra el proceso cuando se pone en funcionamiento el automatismo.
0
7
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos (Sintaxis) • Arco: línea que une dos etapas consecutivas. • Receptividad: Condición (T1, T2, T3,...) que describe la evolución entre dos estados consecutivos. • Transición: Arco + Receptividad. Barrera existente entre dos etapas consecutivas y cuyo franqueamiento hace posible la evolución del sistema.
2 T1 3 T2 4 T3
8
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos (Sintaxis) • Acción asociada a una etapa: – Acción o efecto que se desea aplicar mientras esté activa la etapa del sistema a la que se asocie.
2
Motor en marcha
literal
2
M
simbólica
9
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de Evolución (Semántica) •
La acciones asociadas a una etapa están activas cuando la etapa está activa.
•
Las etapas se activan de forma secuencial.
•
Una etapa se activa cuando la anterior está activa y se satisface la condición de transición.
•
La activación de una etapa supone la desactivación de la etapa anterior.
•
La etapa inicial E0 se supone activa antes de que comience la evolución.
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Ejemplo: máquina pulidora Ir a la derecha
E0
Tr1=f2
Ir a la izquierda
E1
Tr0=f1
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Ejemplo: máquina pulidora Estado inicial activo
Estado 1 activo
Ir a la derecha
E0
Tr1=f2
f2=1 Ir a la izquierda
E1
Tr0=f1
Ir a la derecha
E0
Tr1=f2
Ir a la izquierda
E1
Tr0=f1
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de sintaxis • No puede haber dos etapas separadas por dos transiciones consecutivas. • No puede haber dos etapas consecutivas sin transición intermedia.
2
2 T1
NO
T2 4
NO
3 T2 4
T3
T3 13
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Ejemplo: pintado de estructuras
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Ejemplo: pintado de estructuras Sensores: • F1: sensor de peso instalado en la grúa (F1=1, si el Peso > Peso mínimo). • F2 .. F8: Sensores de posición (Fx=1, si se detecta presencia).
Accionadores: • Motor 1, (MS=1 sube la grúa, MB=1 baja la grúa, MS=MB=0 parado). • Motor 2, (MA=1 avanza la grúa, MR=1 retrocede la grúa, MR=MA=0 parado).
Automatismo: El proceso comienza, estando la grúa en F2 y F4 (posición inicial en la zona de carga), se detecta peso de una pieza en sensor F1. La pieza tiene que pasar por todos los tanques sucesivamente. Para pasar de un tanque a otro la grúa debe subir, avanzar hasta el siguiente tanque y bajar. Cuando se llega a la zona de descarga (F2 y F8) la grúa debe esperar a que le desenganchen la pieza, cuando el sensor F1 ya no detecta peso la grúa debe regresar a la zona de carga (subir, retroceder y bajar) volviendo al estado inicial.
16 Diseño de Automatismos con GRAFCET
Ejemplo: pintado de estructuras
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos
Tipos de acciones • Reales: activación de señales dirigidas a los preacciones (relés, contactores, bobinas,...) • Virtuales: conteos, temporizaciones, esperas,... • Incondicionales: se ejecutan siempre que la etapa asociada está activa. • Condicionales: su ejecutan siempre que la etapa asociada está activa y se cumpla una condición descrita por su función lógica.
17
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Definición de elementos Acc. incondicional
Acc. condicional b
2
A
2 A
3
Acc. real 2
A
2
A
3
b
alarma M
Z
2
Acc. virtual 2
Ref PID=20ºC
18
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación Nivel 3 Parte Operativa: Accionadores (producen efectos)
diferentes niveles de especificación
Parte de Mando: Emite órdenes en función del estado del proceso
efectos
aplicar 24Vcc a la bobina L1 del electrodistribuidor
Bajar cilindro neumático C1
acciones
órdenes
Mover paquete a la derecha
Nivel 1
19
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional • descripción global del automatismo (normalmente poco detallada) permita comprender rápidamente su función. • no debe contener ninguna referencia a las tecnologías utilizadas; es decir no se especifica cómo hacemos avanzar la pieza (cilindro neumático, motor y cadena, cinta transportadora, etc.), ni cómo detectamos su posición (fin de carrera, detector capacitivo, detector fotoeléctrico, etc) 2
posicionar soldador
3
soldar pieza
4
enfriar soldadura
soldador posicionado
soldadura correcta 20
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica
• en este nivel se hace una descripción a nivel tecnológico y operativo del automatismo. • se describen las tareas que han de realizar los elementos escogidos. 2
bajar cilindro C2, encender soldador S
3
mantener soldador S durante 3 seg.
4
encender soplador D durante 2 seg.
C2 en pos. inferrior
temperatura correcta
21
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa • Es el nivel de especificación más detallado. • El grafcet definirá la evolución del automatismo y la activación de las salidas en función de la evolución de las entradas. 2
C2+
S_on
c2
3
S_on
t/3/3seg
S_ok temp !
4
D_on t/4/3seg 22
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación y acciones 2
A
B
A
C
2
b 3
3 b A B
Acción mantenida NO MEMORIZADA: la acción a mantener se repite en cada una de las etapas. Se usan cuando disponemos de un accionamiento MONOESTABLE (por ejemplo un relé) 23
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Niveles de especificación y acciones Acción mantenida MEMORIZADA: se especifican etapas de comienzo y final de la acción. Se usan cuando disponemos de un accionamiento BIESTABLE (p.e. relé de enclavamiento)
set
2
A=1 b
3
B
2 8 A
reset
8
A=0 24
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución
Validada: La transición tiene activas sus etapas precedentes.
Franqueable: La transición está • Transición
validada y su receptividad vale 1.
Franqueada: La transición tiene activas sus etapas posteriores.
No validada: La transición no tiene activas sus etapas precedentes. 25
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Estructuras básicas
Secuencia única
Secuencias paralelas
2
2
6 T1
T1 3
3
7 T2
T2 4
4
T11 T12 8
T3 26
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Estructuras básicas
Divergencia en OR
Convergencia en OR
n n-1 Tz
Ta n+1
n+2 Tx
n-2
Tx
Ty
n Ty Tz 27
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Estructuras básicas
Divergencia en AND
Convergencia en AND
n n-1
Tz
n+1
n-2
Ty
n+2 Tx
Ty
n Tz 28
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Saltos condicionales
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Repetición de secuencia
Divergencia en OR
Convergencia en OR
29
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Saltos condicionales
30
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución Regla 1: Inicialización
En la inicialización del sistema se han de activar todas las etapas iniciales y sólo las iniciales. La situación inicial de un GRAFCET caracteriza tanto el comportamiento inicial del sistema (elementos de acción) como el del control (automatismo). Corresponde al estado en el que se ha de encontrar el sistema al poner en marcha, al conectar la alimentación, etc. Puede existir más de una etapa inicial.
31
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución Regla 2: Evolución de las transiciones Una transición está validada cuando todas las etapas inmediatamente anteriores a ella están activas. Una transición es franqueable cuando está validada y su receptividad asociada es cierta. Toda transición franqueable debe ser obligatoriamente franqueada de forma inmediata.
2
2 T1
3
2 T1=0
3 T2
4
T1=1 3
T2 4
T3
2 3 T2
4 T3
T1 T2 4
T3
T3 32
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución Regla 3: Evolución de las etapas activas Al franquear una transición se deben activar todas las etapas inmediatamente posteriores y desactivar simultáneamente todas las inmediatamente anteriores.
1
2
1
a=1 3
2
1
a=1 4
3
2 a=1
4
3
4
33
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.
Puesto que las dos transiciones están validadas, se activarán los estados 6 y 13 a la vez.
34
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución Regla 5: Prioridad de la activación Si al evolucionar un GRAFCET, una etapa ha de ser activada y desactivada al mismo tiempo, deberá permanecer activa.
2 T1 T4
3 T2 4 T3 35
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución: resumen • Disparo de una transición: una transición validada con su receptividad verdadera, provoca la activación de las etapas posteriores y desactivación de las precedentes simultáneamente.
inactiva franqueada
2 T1
validada
3 T2
no validada
activa
activable
4 T3
36
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Reglas de evolución: resumen • Activación incondicional de la etapa inicial. • Si hay transiciones franqueables simultáneamente, han de ser franqueadas • Si una etapa se activa y desactiva simultáneamente ha de permanecer activada.
2 T1 3 T2 4 T3
etapa activa
etapa inactiva
etapa activable
37
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Re-envíos •
Cuando un GRAFCET es grande o complejo se hace difícil representarlo y, a menudo, hay más de una forma de hacerlo. En estos casos hay que diseñar la representación en aquella forma en la que el GRAFCET sea más simple y fácil de seguir. (A veces la forma más simple de un GRAFCET no tiene las etapas iniciales situadas en la parte superior).
2
2 T1 3 T2
n-2
n-2
Reenvío
4 T3
Ty n
Reenvío Tz
9 38
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Macro-etapas • Una macroetapa es una representación de un GRAFCET parcial (expansión de la macroetapa) que ha de poderse insertar en substitución de ésta.
M10
• Una macroetapa está activa cuando lo está una (o más) de las etapas de su expansión. • La macroetapa M* no tiene las propiedades habituales de los estados, pues su activación no valida de forma automática la siguiente transición. 39
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Macro-etapas
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
• La expansión tiene una entrada (E) y una salida (S). • Disparo de transiciones anteriores a macroetapa provoca su conexión.
expansión
• Etapa de salida de la expansión provoca la va li da ci ón de la s transiciones posteriores. • Ningún arco puede entrar o salir de la expansión
40
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Macro-etapas • La expansión de una macroetapa siempre tendrá una sola etapa de entrada y una sola etapa de salida. • La etapa de entrada se activará cuando se active la macroetapa. • La activación de la etapa de salida implicará la validación de las transiciones inmediatamente posteriores a la macroetapa. • La transición de salida de la macroetapa puede tener cualquier receptividad pero normalmente será una transición siempre válida (=1) ya que las condiciones correspondientes ya se habrán tenido en cuenta dentro de la macroetapa. • Para facilitar la comprensión de la representación, las etapas de entrada y de salida de la macroetapa no suelen tener acción asociada y la primera transición de la macroetapa será =1.
41
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Secuencias exclusivas Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.
1
b
a 2
3 c
d
exclusividad
conflicto si a=b=1 42
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Secuencias con prioridad Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.
1
1
b
a 2
2
3 c
conflicto si a=b=1
b!a
a
d
3 c
d
prioridad 43
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Temporizaciones •
Descripción formal:
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
t/En/q
– t: operación temporización – En: etapa cuya activación inicia la temporización – q: duración de la temporización (segundos, minutos,...)
• t/En/q es una var. BINARIA: – temp. al retardo: (t/En/q)=0 temporizando, (t/En/q)=1 cuando se ha cumplido el tiempo. – temp. al arranque: (t/En/q)
• Si la etapa ‘En’ se desactiva... fin de la temporización !!!
En
1 0
temporizador 1 t/En/q 0
q 44
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Uso de temporizadores • Temporizar acciones: El temporizador no condiciona la evolución a la siguiente etapa.
2
2
t/3/2s
t/3/2s 3
3
A
3
A
3 2seg
A
t/3/2s
t/3/2s
2seg
A Acción retardada
Acción de duración limitada
45
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Uso de temporizadores 1
3 2 b 3
t/3/2s A
c
0 1
t/3/2s
2seg
A 3
Reset automático del temporizador si el estado se desactiva
c t/3/2s A
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
Acciones temporizadas
46
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Uso de temporizadores
Acciones temporizadas 47
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Uso de temporizadores • Temporizar receptividades: La temporización determina la evolución a una nueva etapa.
2
3
b A
3
A
2seg
t/3/2s
t/3/2s 48
Diseño de Automatismos con GRAFCET
Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV
Uso de contadores •
Las operaciones de conteo ascendente o descendente y de puesta a 0 (reset) se asocian en GRAFCET a acciones virtuales.
2 b 3
A
C=C+1
z
•
El valor del contador se puede usar para construir condiciones booleanas en la receptividad de un transición.
12 a 13
M C
View more...
Comments
