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Tema 8 Diseño estructurado de sistemas de control y guía Gemma PARTE 1: Guía Gemma

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TEMA 8 DISEÑO ESTRU

CTURA

DO DE SISTEM

AS DE CO

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Introducción •  ADEPA: Agence naJonale pour le développement de la

ProducJque Appliquée à l'industrie •  Agencia nacional francesa para el desarrollo de la producción aplicada a la industria

•  GEMMA: Guide d‘Étude des Modes de Marches et d'Arrêts •  Guía de estudio de los modos de marcha y paro. •  1993: bajo la norma norma francesa UTE C03-‐191, se complementa con la representación Grafcet: •  Pretende dar cabida a una metodología que incluya los modos de marcha y paro

del control secuencial, el funcionamiento correcto del proceso controlado, junto con el funcionamiento deteriorado ante anomalias e incluso el tratamiento de situaciones de emergencia en previsión de posibles daños humanos o materiales.

•  Gemma es un enfoque de diseño estructurado: Módulo de seguridad, Módulo de modos de marcha y Módulo de producción

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Representación Grá6ica Gemma •  5 situaciones relevantes

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Representación Grá6ica Gemma

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4 Control con o sin alimentación y que Jene la función de alimentación eléctrica del sistema automaJzado. Concepto impuesto por normas de Seguridad: ej. Sin alimentación el accionamiento de pulsadore de marcha/paro no hacen acción, falta de alim. el aut. deja de ejercer el control

Reconocer posibles estados de reposo del sistema Engloba funcionamiento normal automáJco, el funcionamiento de verificación y pruebas

Engloba defectos en el producto, fallo en disposiJvos y tratamiento de situaciones de emergencia


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Diseño Industrial. P

ere Ponsa, Toni G

ranollers. D

iseño y automatización industrial

Representación gráfica de la guía G

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Representación Grá6ica Gemma •  PZ: Procedimientos del control fuera de servicio •  PZ1 Puesta del control sin energía

•  Cuando el automaJsmo se queda sin energía este estado se ocupa de los procedimientos a realizar para garanJzar la seguridad.

•  Las condiciones para acceder a este estado son a parJr de cualquier estado, voluntariamente o accidentalmente. La situación voluntaria sólo debería darse cuando el sistema este en A1(Parada en el estado inicial), en PZ2 (Puesta del control en estado de marcha) o en PZ3 (Puesta del control fuera del estado de marcha)

•  Las acciones que hay que llevar a cabo en este estado consisten en terminar los movimientos en curso, bloquear mecánicamente las cargas suspendidas o dejar sin alimentación la parte operaJva.

•  PZ2 Puesta del control en estado de marcha •  En este estado, se vuelve a alimentar el control, situación que puede ocurrir desde PZ1 y de forma accidental. El sistema de control realiza las comprobaciones oportunas.

•  PZ3 Puesta del control fuera

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Representación Grá6ica Gemma •  F: Procedimientos de funcionamiento •  F1 Producción normal

•  Estado en que la máquina está produciendo normalmente, realizando la tarea para la que está concebida. Grafcet de producción o Grafcet de base

•  F2 Marcha de preparación •  Acciones necesarias para que la máquina

pueda entrar en producción (precalentamiento, carga de uJlllajes, calibración,….)

•  F3 Marcha de finalización •  Acciones que hay que realizar antes de la

parada (vacíado de tuberías, cambio de herramientas, limpieza, enfriamientos, …)

•  Los modos F1, F2, F3 engloban el funcionamiento normal de algunas máquinas o procesos controlados.

•  Los modos F4, F5, F6 implican la verificación de algún proceso por parte del usuario

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Representación Grá6ica Gemma •  F: Procedimientos de funcionamiento •  F4 Marcha de verificación sin orden

•  Permite cerJficar movimientos individuales del ciclo, sin respetar el orden habitual (usualmente, en vacío). Es asimilable a la intervención del operario en la forma de control manual.

•  F5 Marcha de verificación con orden •  Permite verificar paso a paso ciertos movimientos o ciclos del proceso (en vacío o produciendo).

•  Por ejemplo: fases de implementación y pruebas en las que el operario supervisa directamente y valida cada uno de los pasos.

•  F6 Marcha de test •  Para la realización de operaciones de ajuste y mantenimiento sobre la instrumentación de control (comprobación de acJvación de sensores, reajuste por desgaste, etc.)

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•  A: Procedimientos de Parada •  A1 Parada en el estado inicial

•  Estado inicial de reposo de la guía GEMMA. Se suele corresponder con el estado inicial del GRAFCET (rectangulo doble)

•  A2 Parada a final de ciclo •  Cuando se solicita este paro, el proceso debe completar el ciclo y luego detenerse en el estado inicial. Al no solicitar este paro, no se produce interrupción alguna y el ciclo se repite automáJcamente. Se trata de un estado transitorio hacia A1.

•  A3 Parada en un estado determinado •  Estado transitorio en el que la maquina/proceso debe conJnuar hasta detenerse en un estado diferente del final. Se trata de un estado transitorio hacia A4.

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•  A: Procedimientos de Parada •  A4 Parada en estado intermedio

•  La máquina/proceso está detenida en un estado disJnto del inicial y el final.

•  A5 Preparación para la puesta en Marcha después de un Fallo •  En este estado deben efectuarse las operaciones necesarias para una nueva puesta en marcha después de un fallo/defecto. Se trata de reconfigurar el sistema y, una vez concluida la preparación, habitualmente se asocia a un pulsador con la finalidad de rearme.

•  A6 Puesta del sistema en el estado inicial •  Operaciones necesarias para llevar el sistema al estado inicial desde situaciones diferentes a la de producción: manual, parada de emergencia, etc. El resultado final es A1.

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•  A: Procedimientos de Parada •  A7 Puesta del sistema en un estado determinado •  Operaciones necesarias para llevar el sistema, que no está en producción, a un estado disJnto del inicial para su puesta en marcha. El resultado final es A4.

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•  D: Procedimientos de fallo •  D1 Parada de emergencia (parada para asegurar la seguridad) •  Estado al que evoluciona el sistema después de accionar el paro de emergencia. Deben preverse un cese de acJvidades lo más rápido posible y las actuaciones necesarias para limitar las consecuencias del paro (tanto en la producción como para los operarios)

•  D2 DiagnósJco de fallos/defectos y/o tratamiento de fallos/defectos •  Acciones a ejecutar para determinar el origen del fallo o el origen del defecto. Pueden realizarse con la ayuda del operario.

•  D3 Producción pese al defecto •  Corresponde a casos en que se debe conJnuar produciendo a pesar del defecto (en una cadena de producción susJtuir transitoriamente parte del trabajo por el de un operario).

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•  D: Procedimientos de fallo •  Cuando se accede a D2 a parJr del modo D1, se está considerando la presencia de un fallo que conviene tratar de forma inmediata.

•  Cuando se accede a D2 a parJr del modo D3, se está considerando la presencia de un defecto como una conJngencia a resolver cuando finaliza el ciclo actual; de ahí que se acceda posteriormente a los procedimientos de parada.

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Estudio de Situaciones elementales

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•  Marcha por ciclos y paro al final de ciclos

A-‐PROCEDIMIENTOS DE PARADA F-‐PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO

D-‐PROCEDIMIENTOS DE FALLO CONTR

OL SIN ALIMEN

TAR

F1

PRODUCCIÓN NORMAL

PARADA PEDIDA A FINAL DE CICLO

A2 PARO

PARADA EN EL ESTADO INICIAL

A1

FIN CICLO

MARCHA Y CONDICIONES DE MARCHA


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•  Marcha por ciclos y paro al final de ciclos •  Panel de mando está compuesto por :

•  1ª dispone del selector de puesta en servicio(0,1) junto con el Led informaJvo correspondiente

•  2ª dispone del selector de modos (0,CaC,AUT), junto con el pulsador de validación y el Led informaJvo de funcionamiento.

•  La intervención del operador se traduce de forma que: •  En condiciones normales de funcionamiento, inicia el ciclo de acJvidades

seleccionando el modo automáJco AUT y validando con el pulsador. •  Finaliza las acJvidades de un ciclo en ejecución seleccionando el modo

ciclo a ciclo (CaC) y validando con el pulsador.

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Diseño Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers. Fundamentos

controladores puede aumentar tanto que puede hacer inviable el diseño de un panel fácilmente utilizable por el operario.


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•  Marcha por ciclos y paro al final de ciclos •  Cuando el operario selecciona AUT y acciona el pulsador de validación el GRAFCET G100 (Grafcet de modos de marcha/coducción) pasa a ejecutarse el algoritmo de control implementado en el GRAFCET G0 (Grafcet de producción)

•  Si el operario selecciona CaC y acciona el pulsador de validación, se conduce el algoritmo global al estado de parada en el estado inicial al finalizar el ciclo en ejecución

100 A1

val(AUT+CaC)

101 F1

val�CaC

102 A2

0 B0

CI�E101

1 B1

t1 (E101+E102)

tn (E101+E102)

n+1 Bn+1

E101 E102

E1 E0 G100 G0


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•  Marcha de verificación con orden

A-‐PROCEDIMIENTOS DE PARADA F-‐PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO

D-‐PROCEDIMIENTOS DE FALLO CONTR

OL SIN ALIMEN

TAR

F1

PRODUCCIÓN NORMAL

PARADA PEDIDA A FINAL DE CICLO

A2 PARO

PARADA EN EL ESTADO INICIAL

A1

FIN CICLO

MARCHA NORMAL

MARCHA DE VERIFICACIÓN CON ORDEN

F5

MARCHA ETAPA A ETAPA

MARCHA NORMAL

MARCHA ETAPA A ETAPA


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•  Marcha por ciclos y paro al final de ciclos •  Panel de mando está compuesto por tres partes:

•  1ª dispone del selector de puesta en servicio(0,1) junto con el Led informaJvo correspondiente

•  2ª dispone del selector de modos (MAN,0,CaC,AUT), junto con el pulsador de validación y el Led informaJvo de funcionamiento.

•  3ª dispone de un selector de verificación con orden (Orden,0) junto con el pulsador de verificación y el Led informaJvo correspondiente.

•  La intervención del operador se traduce de forma que: •  Si selecciona el modo MAN y valida la decisión mediante el pulsador-‐> control

manual (tanto al inicio del ciclo come en cualquier momento) •  Si selecciona MAN, a conJnuación el modo de orden y valida su decisión-‐> ejecutar

F5: la marcha de verificación con orden. •  Para la transición de una etapa a la siguiente, en el Grafcet de Producción-‐>

interviene el operario accionado el pulsador de verificación. •  Una vez ejecutados diversas etapas en F5 -‐> puede volver al modo AUT y segundo

en modo 0 y accionar el pulsador de validación.

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val(AUT+CaC)

101 F1

val�CaC

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CI�(E101+E103)

1 B1

t1 (E101+E102+ver E103)

tn (E101+E102+ver E103)

n+1 Bn+1

E101 E102

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val�MAN�Orden

103 F5

val�MAN�Orden

E101 Xn+1

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