CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES

GRAFCETGraph Fonctionnel de Commande EtapeTransition (Grafo funcional de control etapatransicin )La norma IEC 60848:2002 define al GRAFCET como:Lenguaje que permite modelar el comportamiento de la parte secuencial de un sistema automatizado.Definicin

Figura. Sistema Automatizado.Fuente: San Segundo, P. Apuntes de Curso de Automtica. Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .El sentido normal de la evolucin de una estructura Grafcet es de arriba hacia abajo.Para indicar otro sentido se puede utilizar flechas para evitar ambigedad. La que un sistema Grafcet evolucione entre sus etapas, se hace necesario que la transicin se cumpla, es decir sea verdadera.DefinicinEtapasSe representa por un cuadrado. La etapa inicial se representa con un cuadrado doble. En el interior lleva un nmero que indica el orden de la etapa dentro de la estructura Grafcet.

El estado de una etapa es activo o inactivo. La etapa activa se representa con un punto.Elementos Bsicos10EtapasCada etapa lleva asociada una o varias acciones que se ejecutan cuando la etapa esta activa. (Tambin es posible que no exista accin alguna).

Elementos Bsicos10Accin (es). Etapa 10AccionesUna accin se representa por un rectngulo.Las acciones se describen de un modo ms simblico o ms literal, en funcin del tipo de GRAFCET. As por ejemplo: cargar pieza o bien bajar taladro.

Elementos Bsicos10Cargar piezaAccionesLas acciones se pueden dividir en dos:Condicionales: Se necesita una condicin adicional a la de la etapa activa.No condicionales: Se ejecutan siempre que se active la etapa.

Elementos Bsicos10Apagar fajaCargar piezaC3AccionesLas acciones se clasifican en:Internas: Se producen en el equipo de control (temporizaciones, contadores, clculos matemticos, etc.). Externas : Se producen sobre el proceso, por ejemplo abrir o cerrar una vlvula, activar o desactivar una bomba, etc.

Elementos BsicosTransicionesUna transicin se representa por una lnea perpendicular a las uniones de las etapas.Una transicin representa una condicin por la cual el control del automatismo pasa de una etapa a otra etapa.

Elementos Bsicos10Accin (es). Etapa 19Transicin xTransicionesUna transicin tiene dos estados posibles: Validada y no validada. Una transicin est validada si todas sus etapas inmediatamente precedentes estn activas. Las transiciones llevan asociadas una condicin lgica llamada receptividad, que puede ser funcin de entradas y salidas, de las etapas activas, de funciones de contaje o de tiempo etc. A veces, la receptividad es una constante TRUE (esto es, siempre se cumple). Una transicin es franqueable cuando est validada y se cumple la receptividad

Elementos BsicosEstructuras Lgicas Fundamentales

Figura. Estructuras lgicas principales.Fuente: San Segundo, P. Apuntes de Curso de Automtica. Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .Secuencias de un GrafcetEstructuras principales en Grafcet (1).Las estructuras puedes ser de secuencia nica, de secuencia simultneas y de seleccin de secuencia.Todas las secuencias se pueden combinar entre s.

Secuencia nica: Comprende una sucesin de etapas que son activadas una a continuacin de otra.

Secuencia simultnea: Es cuando el franqueo de una transicin conduce a la activacin de varias secuencias al mismo tiempo. Cabe notar que la evolucin de cada etapa activa despus de la activacin de la secuencia simultnea es independiente.Secuencias de un GrafcetEstructuras principales en Grafcet (2).Seleccin de secuencias (1): Una seleccin entre varias etapas o secuencias se presenta a partir de una o varias etapas, mediante tantas transiciones validadas como evoluciones posibles haya.Seleccin exclusiva: Las receptividades asociadas a las transiciones son exclusivas entre si.

Secuencias de un Grafcet

Estructuras principales en Grafcet (3).Seleccin de secuencias (2):Paralelismo interpretado: Cuando las receptividades asociadas a transiciones vlidas por una o varias etapas no son exclusivas.

Secuencias de un GrafcetEstructuras principales en Grafcet (4).Seleccin de secuencias (3):Reutilizacin de la misma secuencia: Cuando una misma secuencia se utiliza varias veces, puede ser organizada de forma parecida a un subprograma.

Secuencias de un GrafcetEstructuras principales en Grafcet (5).Seleccin de secuencias (4):Salto de etapas y repeticin de secuencias:

Niveles de GrafcetTipos de Grafcet (1)Nivel 1. Descripcin Funcional: En este nivel no se tiene en cuenta la tecnologa empleada para desarrollar el sistema. Simplemente se describe qu es lo que tiene que hacer.

Niveles de GrafcetTipos de Grafcet (2)Nivel 2 - Descripcin Tecnolgica: Una vez decidida la tecnologa a emplear, y definidos los sensores y actuadores, se puede realizar un GRAFCET con un menor grado de abstraccin, en el que se muestran claramente las especificaciones tcnicas y operativas.

Niveles de GrafcetTipos de Grafcet (3)Nivel 3 - Descripcin Operativa: Ahora ya no slo hacemos referencia a los accionamientos y sensores que utilizaremos, sino a la propia tecnologa del control y de la automatizacin.

Reglas de EvolucinPrimera Regla de inicio. El arranque del sistema supone la activacin de todas las etapas iniciales y solamente stasSegunda Regla de evolucin de una transicin. Una transicin franqueable debe ser inmediatamente franqueadaTercera Regla de evolucin de las etapas activas. El franqueo de una transicin supone la activacin simultnea de todas las etapas inmediatamente posteriores y desactivacin simultnea de todas las etapas inmediatamente anteriores.Cuarta Regla de franqueamiento simultneo. Todas las transiciones franqueables se franquearn inmediata y simultneamenteReglas de EvolucinQuinta Regla de prioridad de etapa activa: Si la evolucin de un GRAFCET (debido a las reglas anteriores) implica la activacin y desactivacin simultnea de una etapa, sta deber permanecer activa.Reglas de Evolucin

GRAFCET Funciones LgicasExisten tres funciones bsicas: la conjuncin, la disyuncin y la negacin.

Figura. Funciones LgicasFuente: Orozco Gutirrez. A. A., Guarnizo Lemus. C., Holgun Londoo. M., Automatismos Industriales (2008) Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .GRAFCET Funciones Lgicas

Figura. Funciones LgicasFuente: Orozco Gutirrez. A. A., Guarnizo Lemus. C., Holgun Londoo. M., Automatismos Industriales (2008) Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .GRAFCET Funciones LgicasA partir de las cuales por combinacin se puede obtener otras 4 que por su amplia utilizacin se definen de forma independiente.

Figura. Funciones LgicasFuente: Orozco Gutirrez. A. A., Guarnizo Lemus. C., Holgun Londoo. M., Automatismos Industriales (2008) Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .GRAFCET Funciones Lgicas

Figura. Funciones LgicasFuente: Orozco Gutirrez. A. A., Guarnizo Lemus. C., Holgun Londoo. M., Automatismos Industriales (2008) Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .GRAFCET Funciones Lgicas

Figura. Funciones LgicasFuente: Orozco Gutirrez. A. A., Guarnizo Lemus. C., Holgun Londoo. M., Automatismos Industriales (2008) Tema: Introduccin al modelado GRAFCET .GRAFCET ACCIONESRecordando:Una etapa puede llevar asociada desde cero a un nmero indeterminado de acciones. Una etapa sin acciones se denomina etapa de espera (en ingls wait step), esta se emplea para representar una ausencia de evolucin mientras que la transicin que sucede a la etapa no sea receptiva. Mltiples acciones asociadas se ejecutan de manera concurrente cuando la etapa est activa. Desde el punto de vista del comportamiento del sistema, la accin asociada a una etapa se denomina accin continua y su comportamiento dura lo que dura la actividad de la etapa. GRAFCET ACCIONES

4Wait stepAcciones concurrentesAccin condicionadaGRAFCET ACCIONESGrficamente la norma IEC 611313representa las acciones asociadas a etapas como bloques con cuatro campos, de los cuales solo el segundo es obligatorio.El campo 1 se denomina campo calificador (del ingls qualifier) y describe el tipo de vnculo entre la etapa y la accin asociada.

El campo 2 es el campo nombre donde se describe el comportamiento de la accin.X1234GRAFCET PrioridadesDivergencia OLa estructura O en su forma ms simple no indica prioridad. Si es posible que C2=C3=1 simultneamente entonces existe un error de diseo.Cul o cuales seran las posibles soluciones?

GRAFCET Ejemplo

GRAFCET Ejemplo 01

GRAFCET Ejemplo 01

GRAFCET Ejemplo 02La presente figura, representa una bifurcacin en el plano vertical en una cinta transportadora de un sistema automtico. Para conseguir el movimiento del segmento del carril de la bifurcacin, se ha dispuesto de un cilindro neumtico de simple efecto, controlado por una vlvula monoestable pilotada elctricamente.

GRAFCET Ejemplo 02El sensor S1 es un sensor infrarrojo, de tal forma que cuando las cajas entrantes superan una determinada altura, el sensor responder con 24 V, mientras que estar fijando una seal de 0V en cualquier otro caso (cajas ms pequeas o ninguna). El sensor capacitivo de presencia S2 detecta, en el carril superior, que la caja ya ha salido completamente de la bifurcacin, de tal modo que siempre se activa (24 V) ante la presencia de la caja, y est situado respecto del final del carril mvil a una distancia tal que asegura que se cumple lo expuesto. GRAFCET Ejemplo 02El automatismo funciona de la siguiente manera: La posicin de reposo es la indicada en la figura. Siempre que se detecte una caja en S1 (es decir, una caja alta), se desviar al carril superior, y por tanto deber permanecer en esta posicin hasta detectar que la caja ha salido. Las cajas discurren por las cintas con bastante espacio entre ellas, no dndose nunca la situacin de que dos cajas puedan estar a la vez en la bifurcacin. Al mismo sistema se le aaden dos pulsadores, uno de inicio y otro de parada. Al pulsar el botn de inicio, el sistema mover las cintas transportadoras C1 y C2 o C1 y C3 segn el tamao de las cajas. Si se pulsa el botn de parada, las cintas se pararn pero asegurndose que no se queda ninguna caja alta en la bifurcacin.

GRAFCET Ejemplo 01

GRAFCET Ejemplo 01

Diseo de Sistemas de Control de Forma EstructuradaEn el diseo de los sistemas de control de una forma estructurada, se subdivide el funcionamiento del sistema de control en:Diagrama GRAFCET de seguridad, se encarga del tratamiento de las seales de alarma y paradas de emergencia.Diagrama GRAFCET de modos de marcha, Implementa los distintos modos de marcha, por ejemplo modo manual (MM) o de intervencin (MI), modo automtico (MA), modo semiautomtico (MCC).Diagrama GRAFCET de produccin, Representa el funcionamiento normal del sistema.Diseo de Sistemas de Control de Forma EstructuradaEn este tipo de diseo existe relaciones de intercambio de informacin y jerarqua entre cada uno de ellos siendo la prioridad la siguiente:Grafcet de seguridad.Grafcet de modos de marcha.Grafcet de produccin.Los tipos de informacin pueden ser:Variables: Estas pueden ser modificadas por cualquiera de los tres diagrama Grafcet. ndice de las Etapas: No puede haber dos Grafcet que tengan una etapa con el mismo ndice.

Diseo de Sistemas de Control de Forma Estructurada

Diseo de Sistemas de Control de Forma EstructuradaDiagramas Grafcet Jerarquizados: Entre cada uno de estos diagramas Grafcet parciales debe haber una relacin jerrquica. Forzado de estados de uno u otro Grafcet. La jerarquizacin debe respetar una serie de reglas:Si un Grafcet tiene la posibilidad de forzar otro, este no tendr ninguna posibilidad de forzar al anterior.En todo instante un Grafcet slo podr ser forzado por un nico Grafcet. Esto se puede apreciar en la siguiente diapositiva.Diseo de Sistemas de Control de Forma Estructurada

Tratamiento de Alarmas y EmergenciasLa clasificacin del tratamiento de las alarmas producidas en el sistema frente a situaciones de emergencia son: Sin secuencia de emergencia: Ante una situacin de alarma, el sistema se limita a detener su evolucin y suspende las operaciones bsicas, asociadas a la etapa donde se produce la suspensin. Estas pueden ser: Inhibicin de acciones.Congelacin de automatismos.

Tratamiento de Alarmas y Emergencias

Inhibicin de accionesCongelacin de AutomatismoTratamiento de Alarmas y EmergenciasCon secuencia de emergencia: Ante una situacin de alarma, la alarma deriva hacia la ejecucin de una secuencia de emergencia, constituida por una o ms etapas, cuyas acciones estn orientadas a situar a los operadores y al proceso en un estado seguro

Tratamiento de Alarmas y Emergencias

Secuencia de emergenciaGrafcet de modos de MarchaSi se definen tres modos de Marcha, entonces:Marcha automtica, si A se mantiene presionado el proceso se repite indefinidamente.Marcha semiautomtica, si S se mantiene presionado, se debe pedir consentimiento en cada ejecucinMarcha manual, el sistema se detiene en cada transicin cuando se presiona M

Grafcet de modos de MarchaQue diferencia habra el siguiente Grafcet?Como de dara prioridad a alguno de los modos en caso se presionen dos estadosMarcha AutomticaCuando se ejecuta la orden de comienzo, el sistema permanece funcionando de forma ininterrumpida, hasta que se produce una orden de parada, complementaria de la anterior.La parada, en este modo de funcionamiento detiene el sistema al final del ciclo en curso, a diferencia de las paradas de emergencia, cuyo objeto es parar de inmediato la ejecucin del ciclo, se cual sea su situacin.Existen siete estados de paro normalizados desde A1 hasta A7.

Marcha AutomticaA1 Paro en estado inicial. Es el estado inicial de reposo de la parte operativa. Suele corresponder con la etapa 0 del Grafcet, se pone con doble recuadroA2 Demanda de paro al final de ciclo. Cuando se solicita este tipo de paro la mquina contina operando hasta el final del ciclo y entonces se detiene pasando hacia A1.A3 Demanda de paro en un estado determinado. Cuando se solicita este tipo de paro la mquina sigue operando hasta encontrar un estado determinado y entonces detenerse. Se trata de un estado transitorio hasta A4.A4 Paro en un estado intermedio. La mquina se detiene en un estado intermedio entre el inicio y fin.

Marcha AutomticaA5 Preparacin de arranque despus de un error. En este estado hay que llevar a cabo acciones oportunas que permitan el rearranque del sistema.A6 Inicializacin de la parte operativa. Se prepara la parte operativa para rearrancarla desde las condiciones iniciales. Es un estado transitorio hacia A1.A7 Preposicionamiento de la parte operativa. Se prepara la parte operativa para rearrancarla desde una condicin cualquiera que no sea la inicial . Se trata de un estado transitorio hacia A4.

MODELADO GRAFCETObtencin de las funciones lgicas a partir del diagrama GRAFCET

BibliografaDomingo P. J., Gmiz C. J., Martnez G. H., Grau i Saldes A., - Diseo y aplicaciones con autmataz programablesPlatero C. Modelado GRAFCET.Orozco G. A., Guarnizo L. C., Holgun L. M Automatismos Industriales. Gil A. A - Grafcet, Diseo Estructurado