grafcet teoria y ejemplos
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Universidad de Oviedo
12005
GRAFCET
Regulación Automática II
Antonio Robles Álvarez
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
22005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
32005
Necesidad de metodologías
• La automatización de instalaciones constituye uno de los factores esenciales en la mejora de la productividad.
• El avance de la técnica permite cada vez abordar automatizaciones más complejas.
• Aparece la necesidad de disponer de métodos de análisis y síntesis apropiados.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
42005
Métodos
• Tablas de Karnaugh• Cronogramas• Diagrama de fases• Método Huffman o método matricial• Logigrama• Organigrama• Técnica de paso a paso• Método en cascada• Organifase
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
52005
Evolución
• El más prometedor parecía el paso a paso. A partir de él surgieron los secuenciadores: neumáticos, a base de relés, electrónicos, etc.
• Su puesta en práctica variaba con el modelo y con el fabricante.
• Se plantea la necesidad de un método de análisis independiente del material.
Regulación Automática II
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62005
Historia de GRAFCET (I)
• 1962 Redes de Petri (más teórico, menos práctico)
• 1975 Se crea una Comisión para la normalización de la representación del pliego de condiciones de los automatismos lógicos en la AFCET
• 1977 De los trabajos de esta comisión nace GRAFCET. ADEPA se encarga de su difusión.
• 1982 Norma francesa: NFC 03-190
• 1985 GREPA añade nuevos conceptos
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
72005
Historia de GRAFCET (II)
• 1988 CEI 848 (Ahora 60848) Base de SFC.
• 1990 UTE C 03-190
• 1992 CEI 61131-3 Programación de autómatas (incluye SFC)
• 1993 UTE C 03-191
• 1995 Reedición de norma francesa que no incluye los cambios de la UTE
• 2002 CEI 60848 Ed. 2
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
82005
ACRÓNIMOS (I)
• ADEPA (Agence nationale pour le DEveloppemmentde la Production Automatisée)
• AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique)
• CEI (Comisión Electrotécnica Internacional)
• EN (European Norms)
• GEMMA (Guide d’Etude des Modes de Marche et d’Arrêt)
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
92005
ACRÓNIMOS (II)
• GRAFCET (GRAphe Fonctionel de Commande, Etapes, Transitions)
• GREPA (Groupe Equipement de Production Automatisée)
• NF (Norme Française)
• SFC (Sequential Function Chart)
• UTE (Union Technique de l’Électricité)
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
102005
Problema propuesto
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
112005
Análisis descendente del automatismo
• Búsqueda de las funciones y de las restricciones– Función global– Funciones principales
– Funciones secundarias
• Inventario de las tareas (asociadas a las funciones
secundarias)– Una tarea puede ser una acción o conjunto de acciones.
• Coordinación de las tareas• Descripción del ciclo automático de la máquina
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
122005
Búsqueda de las funciones y de las restricciones
Función global
Funciones principales
Automatización de una sierra circular
alimentación de materia
prima (barra)
bloqueo de la barra
desplazamiento del brazo
corte de la barra
evacuación del trozo
manualgravedad
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Regulación Automática II
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132005
Funciones secundarias y restricciones
→ descenso → aprox. rápida
→ avance lento
→ ascenso
Esfuerzo reducido, velocidad, carrera regulable.
Desplazamiento del brazo
→corte→rotación → marcha
→ parada
→lubricación → marcha
(manual) → parada
Naturaleza del material de la sierra: carburo o acero rápido, velocidad de corte, desgaste, calentamiento.
Esfuerzo de corte, longitud de corte mínimo-máximo.
Naturaleza del producto, caudal, bomba, motor
Corte de la barra
→ sujeción
→ suelta
Capacidad de apertura máxima, carrera de sujeción, esfuerzo de apriete en función de los esfuerzos de avance y corte, velocidad
Bloqueo de la barra
Funciones secundariasRestriccionesFunciones principales
Regulación Automática II
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142005
Inventario de las tareas (I)
• T1: función sujeción de la barra• T2: función suelta de la barra• T3: función puesta en marcha de la sierra• T4: función parada de la sierra• T5: función descenso con aproximación rápida del
brazo• T6: función descenso con avance lento del brazo• T7: función ascenso del brazo
8
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
152005
Inventario de las tareas (II)
Además, para casi cualquier automatismo hace falta:• T8: función preparación del puesto de trabajo
(manual)• T9: función puesta en referencia• Funciones de protección del material y del operador
Regulación Automática II
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162005
Coordinación de las tareas
Para cada tarea se pueden plantear las siguientes preguntas:
• ¿Cuáles son las condiciones que autorizan el arranque de una tarea?
(arranque si condiciones entonces ejecutar tarea)
• ¿Cuáles son las condiciones que verifican que la tarea ha terminado?
(fin si condiciones)• ¿Qué tareas son autorizadas a continuación?
(fin autoriza tareas siguientes)
Y presentar la información en forma algorítmica.
9
Regulación Automática II
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172005
Aplicación de coordinación
Tarea T1 (sujeción de la barra)arranque si la máquina está en referencia (fin T9)
y si la barra está en topey si la bomba está en marchay si se autoriza el arranque de ciclo
entonces sujetar la barrafin si la barra está sujeta
fin autoriza el arranque de la tarea T3(puesta en marcha de la sierra)
Regulación Automática II
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182005
Descripción del ciclo automático de la
máquina
10
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
192005
Descripción por GRAFCET teniendo
en cuenta las opciones
tecnológicas
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
202005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatiz ado?
• Modelo GRAFCET.
• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.• GRAFCET jerarquizado.
• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
212005
¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Primer tipo de aproximación: Descomposición: PR-PC-PO
• Segundo tipo de aproximación:– dimensión “punto de vista”: proceso, PC,
realizador– dimensión “especificaciones”: funcionales,
tecnológicas, operacionales– dimensión “detalle”: global, intermedia, detallada
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
222005
Descomposición PR-PC-PO
informaciones
informaciones
órdenes
órdenes
PARTE de CONTROL
(P.C.)
PARTE OPERATIVA
(P.O.)
PARTE de RELACIÓN
(P.R.)
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Regulación Automática II
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232005
Dimensión “punto de vista”
• Descripción de la PC hecha por un observador situado en un punto de vista:– Externo al sistema (proceso)
– Interno al SAP, y externo a la PC (PC)
– Interno a la PC (realizador)
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
242005
Posición del observador según el “punto de vista”
PARTE de CONTROL
(PC)
Punto de vista del realizador
PARTE OPERATIVA
(PO)
Punto de vista de la PC
PARTE de RELACIÓN
(PR)
Punto de vista del proceso
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
252005
Punto de vista del proceso
• Describe el comportamiento de PC y PO independientemente de la elección tecnológica, teniendo en cuenta las especificaciones funcionales.
• Precisa un inventario de las funciones principales, de la funciones secundarias, y después de las tareas en que se descomponen.
• Gráfico de Coordinación de las Tareas . Estudio de viabilidad, estimación de las cadencias de producción que pueden ser obtenidas.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
262005
Punto de vista de la PC
• Describe el funcionamiento de la PC, teniendo en cuenta:– las elecciones tecnológicas hechas para los mecanismos, y
bloques operativos
– los captadores suministran las informaciones necesarias para el control de las evoluciones del sistema
• Se puede estructurar la descripción a este nivel en forma de un conjunto de GRAFCET.
• Se puede completar la descripción con un estudio de los modos de marcha y parada (GEMMA)
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Regulación Automática II
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272005
Jerarquía entre GRAFCET
GRAFCET de vigilancia
GRAFCET de conducción
GRAFCET de coordinación de tareas
GRAFCET de subprogramas GRAFCET particularesGRAFCET de las tareas
Regulación Automática II
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282005
Punto de vista del realizador
• Describe el automatismo en su versión definitiva, tras haber:– Hecho una elección tecnológica de la PC (solución
cableada, programada o mixta).
– Elegido los preaccionadores en tipo y modo de mando
– Trasladado o no a los componentes externos a la PC, ciertos tratamientos (memoria, temporización, contaje)
– Definido las características y las de los elementos que se implantarán en la PC. En un autómata: nº E/S, memoria, potencia de cálculo, velocidad de adquisición y conversión, lenguajes disponibles, etc.
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Regulación Automática II
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292005
Niveles de GRAFCET
• Nivel 1: Punto de vista del proceso• Nivel 2: Punto de vista de la PC• Nivel 3: Punto de vista del realizador
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
302005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
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Regulación Automática II
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312005
Modelo GRAFCET
• Modelo de representación gráfica del comportamiento de la parte de mando de un sistema automatizado.
• Está constituido por:– Elementos gráficos básicos (etapas, transiciones
y arcos orientados)– Interpretación (acciones y receptividades)– 5 reglas de evolución– Postulado sobre la duración relativa de las
evoluciones
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
322005
Elementos gráficos básicos
• Etapas• Transiciones• Arcos orientados: enlazan las etapas y transiciones,
estructuradas en una red que alterna etapa-transición-etapa, y que forma el esqueleto secuencial gráfico del GRAFCET.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
332005
Etapa
Corresponde a una situación en la que el comportamiento de la P.C. no varía
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Espera
En un instante dado la etapa puede estar:• Activa• Inactiva
Regulación Automática II
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342005
Etapa (II)
• El estado interno de la parte de control se define por las etapas que está activas en un instante dado. Se puede expresar así:
S(Gn) = {1, 3, 7, ..., 28}
• Etapas iniciales e inicializables:
10 10
X14 >
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
352005
Acciones asociadas a la etapa
• Las acciones indican lo que se debe hacer cada vez que se active la etapa a la que están asociadas.
10
Acción A Acción B Acción C Acción A
Acción B
Acción C
10
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
362005
Transiciones
• Señalan la posibilidad de transición entre una o varias etapas.
• Una transición puede estar:– validada si todas las etapas inmediatamente precedentes
están activas,
– no validada.
• La transición se franquea obligatoriamente cuando está validada y se verifica la receptividad (función lógica) asociada.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
372005
Transiciones (II)
10
11
r(10 → 11)(1)
r(11 → 12)(2)
12
21 22
23
r(21,22 → 23)
Regulación Automática II
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382005
Receptividades
• A cada transición hay asociada una expresión lógica llamada receptividad.
• La receptividad agrupa informaciones de diferentes fuentes:– PR (pulsadores, interruptores, selectores, ...)– PO (sensores)– PC (temporizadores, contadores, resultados de cálculos,
estados de otras etapas Xi, ...)– condición siempre cierta (=1)
• La información puede ser de nivel mantenido o de tipo flanco (ascendente ↑ o descendente ↓)
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
392005
Receptividades (II)
• Las relaciones lógicas se representan:– Y con un punto « . »– O con el signo más « + »– NO con la barra inclinada « / »
13
14
↑a.(b+c)
15
16
t1/X15/2s
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
402005
Arcos orientados
• Unen las etapas con las transiciones
• Indican la vía que siguen las evoluciones
• Se representan con líneas verticales y horizontales. Se desaconsejan las oblicuas.
• Por convención el sentido es de arriba abajo.
• Se usarán flechas cuando:
– No se respete la convención (abajo arriba).
– Para evitar errores de interpretación en las evoluciones a lo largo de líneas horizontales.
• Habrá doble trazado horizontal si hay que reagrupar varios enlaces ligados a la misma transición
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
412005
Reglas de sintaxis
• Un GRAFCET está correctamente trazado si:– Respeta la regla de alternancia etapa-transición y transición-
etapa.
• Por lo tanto:– dos etapas no pueden unirse directamente,
– no puede haber dos transiciones consecutivas.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
422005
Reglas de evolución
Regla 1. Relativa a la situación inicial de la PC– La situación inicial del GRAFCET caracteriza el comportamiento
inicial de la PC respecto a la PO y corresponde al conjunto de las etapas activas, autorizando el comienzo del funcionamiento.
Regla 2. Relativa al franqueo de una transición– La evolución de la situación del GRAFCET correspondiente al
franqueo de una transición no se puede producir a menos que:• esta transición esté validada,• y la receptividad asociada sea cierta.
– Esta condición recibe el nombre de función de transición
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
432005
Reglas de evolución
Regla 3. Relativa a la evolución de la situación de la PC– El franqueo de una transición entraña simultáneamente la activación
de todas las etapas inmediatamente siguientes y la desactivación de todas las etapas inmediatamente precedentes (evolución síncrona).
Regla 4. Relativa a las evoluciones simultáneas– Varias transiciones simultáneamente franqueables son
simultáneamente franqueadas.
Regla 5. Relativa a la activación y desactivación simultánea de una misma etapa– Si en el curso de una evolución, una misma etapa se encuentra a la
vez activada y desactivada, permanece activada.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
442005
Casos particulares de reglas de evolución
• Transición siempre validada• Transición fuente y transición sumidero• Registro de desplazamiento• Registro de apilado• Registro de desapilado
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
452005
Transición siempre validada
01
↑ fallo
r1
00
01
↑ fallo
r1
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
462005
Transiciones fuente y sumidero
• Por definición:– Una transición fuente es una transición sin etapa precedente
y por tanto está siempre validada– Una transición sumidero es una transición sin etapa
inmediatamente posterior.
07
d0
c0
24
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
472005
Registro de desplazamiento
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
482005
Registro de desplazamiento (II)
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
492005
Registro de apilado
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
502005
Registro de apilado (II)
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
512005
Registro de desapilado
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
522005
Postulado sobre la duración
• La duración del franqueo de una transición puede ser considerada tan pequeña como se quiera pero no nula
• La duración de la activación de una etapa no puede ser considerada nula
• El modelo GRAFCET:– excluye formalmente la simultaneidad de dos eventos
externos a la P.C. no correlacionados– Impone la simultaneidad de ocurrencia de los eventos
internos a la P.C.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
532005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
542005
Estructuras básicas
• Secuencia única• Secuencias simultáneas (Paralelismo estructural)• Selección de secuencia
– Secuencias exclusivas (exclusividad lógica, tecnológica, prioridad)
– Salto de etapas
– Repetición de secuencia
– Selección alternativa por semáforo– Paralelismo interpretado
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
552005
Secuencia única
2
3
T1
T2
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
562005
Secuencias simultáneas (paralelismo estructural)
2
3
9
10
19
T2
T1
20
T19
29
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
572005
Selección de secuencia
2
T1
3
9
T9
T2
10
19
T19
20
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
582005
Secuencias exclusivas
• Exclusividad lógica:– T1 = a./b T2 = /a.b
• Exclusividad tecnológica:– T1 = a0.a T2 = a1.b
• Exclusividad por prioridad:– T1 = a T2 = /a.b
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
592005
Salto de etapas
4
5
3
T2
T3
T4
/T3
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
602005
Repetición de secuencia
4
5
T3
Tr
6
7
T4
T5
/Tr
31
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
612005
Paralelismo interpretado
2
T1
3
9
T9
T2
10
19
T19
20
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
622005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
632005
Estudio de acciones u órdenes
• Las acciones pueden ser de naturaleza binaria, analógica, numérica o alfanumérica.
• A nivel 1, el término “acción” encubre además la función de asegurar que una tarea se va a ejecutar.
• A nivel 2 o 3 se trata sobre todo de órdenes a los preaccionadores.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
642005
Estudio de acciones u órdenes (II)
• Teniendo en cuenta la duración de activación de la etapa:– Continua o por nivel
– Condicional (C)
– Retardada (D)
– Duración limitada (L)
– Impulsional o puntual (P)– Mantenida o memorizada (S)
33
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
652005
Acción mantenida o memorizada
• El efecto debe continuar durante varias etapas consecutivas
• Descripciones posibles:– Asociación de la acción a todas las etapas implicadas
– Asociación a una etapa de un paralelismo estructural
– Memorización de la acción por medio de un GRAFCET particular
– Empleo de instrucciones SET y RESET de la PC– Empleo de un operador de memoria externo a la PC:
• Componentes biestables• Realización cableada con componentes monoestables
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
662005
Estudio de acciones u órdenes (III)
• Órdenes emitidas por las etapas para modificar la situación interna de la PC:– Lanzamiento de GRAFCET de subprogramas o de tareas
– Lanzamiento de ramas de GRAFCET (macroetapas)
– Forzado y paralización de la situación
– Selección de los modos de marcha y parada
– Petición de cálculo o de tratamiento de texto
34
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
672005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
682005
Macrorrepresentaciones
• Permiten realizar una descripción de ciertas secuencias agrupadas en:– Tareas: conjunto de acciones que corresponde a la
ejecución de una función determinada
– Subprogramas: conjunto de acciones o de tareas que deben ser ejecutadas varias veces en el mismo ciclo de producción
• Se estudiarán dos conceptos:– Lanzamiento de GRAFCET subprograma, o GRAFCET de
tarea
– Macroetapa asociada a su expansión
35
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
692005
Representación de subprogramas
10
S/P110
Tarea 3
10
S/P1
10
T3
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
702005
GRAFCET subprograma
• La estructura de un GRAFCET subprograma o de un GRAFCET de tarea se caracteriza por:– Una etapa de entrada, necesaria para el lanzamiento
– Una etapa de salida que señala el fin de la ejecución
– Estas dos etapas no pueden tener acciones asociadas
• La coordinación entre el GRAFCET principal y el subprograma puede ser:– Asíncrona: llamada-respuesta
– Síncrona: elimina la etapa de salida (regla 4).
36
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
712005
Coordinación asíncrona
20
GRAFCET S/P1GP: GRAFCET Principal
21
22
23
24
30
31
37
38
/X22./X24
X22 + X24pm.ci
a1
X38
a0
X38
S/P1
A+
A–
S/P1
B+
B–
b1
b0
También es posible
X23 + X20
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
722005
Coordinación síncrona
20
GRAFCET S/P1GP: GRAFCET Principal
21
22
23
24
30
31
37
X22 + X24pm.ci
a1
X37.b0
a0
X37.b0
S/P1
A+
A–
S/P1
B+
B–
b1
b0
37
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
732005
Macroetapa y expansión
• La macroetapa es una representación unificada de un conjunto de etapas y de transiciones llamada expansión.
• La macroetapa no tiene existencia física y no puede ser asimilada a una etapa, pues las reglas de GRAFCET no serían respetadas.
• No se debe asociar por tanto ninguna acción a una macroetapa
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
742005
Representación de Macroetapas
100
E
101
102
S
10
11
M1
12
Expansión XM1 de la macroetapa M1GRAFCET de Gestión
=1
38
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
752005
Estructura de la expansión
• La expansión siempre tiene una etapa de entrada (E) y otra de salida (S).
• La etapa de entrada es una etapa normal. No puede ser etapa inicial.
• No se debe asociar acción a la etapa de salida• La transición después de la macroetapa es siempre
cierta (=1)
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
762005
Interés y limitaciones de las macrorrepresentaciones
• Las macrorrepresentaciones permiten evitar el ocuparse de detalles inútiles en el comienzo del análisis y consagrarse únicamente al análisis de las tareas y su coordinación
• La descomposición en tareas y subprogramas permite estructurar mejor el conjunto de la descripción por GRAFCET y ahorrar memoria en los autómatas
• Las macroetapas y sus expansiones asociadas son de gran interés aunque se haga el diseño manualmente
• El concepto de subprograma GRAFCET o de tarea presenta la ventaja de ser independiente del lenguaje del autómata.
39
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
772005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata programable.
• Herramientas de construcción de GRAFCET.
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
782005
Forzado e inmovilización de situación
• Por forzado de situación se entiende el paso impuesto de la situación actual del GRAFCET a una situación determinada distinta a la que se podría obtener por una evolución normal.
• La situación del GRAFCET forzado evoluciona entonces sin franqueo de transición.
• La orden solo puede ser emitida desde una etapa jerárquicamente superior contra un GRAFCET jerárquicamente inferior.
40
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
792005
Ejemplo de jerarquía
G0
G1
G2
Gn
órdenes de forzado Nivel SEGURIDAD
Nivel CONDUCCIÓN
Nivel PRODUCCIÓN
coordinación sin forzado
coordinación sin forzado
coordinación sin forzado
Gestión de energía y seguridad de la PO
Gestión de los modos de marcha y parada
Coordinación de las tareas de la producción normal
Tareas, subprogramas, GRAFCETS particulares
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
802005
Forzado a situación no vacía
10
X1 >1
F/G1 > {10}
S/G1 = {10}
S/G1 = {10} = X10./X11./X12./X13...
GRAFCET G0 GRAFCET G1
41
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
812005
Forzado a situación vacía
X1 > F/G1 > { }
1
F/G1 > { }
S/G1 = { }
S/G1 = { } = /X10./X11./X12./X13...
GRAFCET G0GRAFCET G1
10
Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
822005
Orden de forzado
• Un GRAFCET no puede ser forzado más que por un GRAFCET jerárquicamente superior.
• Un GRAFCET inferior no puede ser forzado más que a una sola situación a la vez, a partir de uno o varios GRAFCETS superiores.
• La orden de forzado es prioritaria sobre las otras condiciones que establecen la evolución del GRAFCET forzado.
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Regulación Automática II
Universidad de Oviedo
832005
Orden de forzado (II)
• Cuando se trata de un forzado de situación NO vacía, la orden de forzado provoca simultáneamente la activación de las etapas correspondientes a la situación impuesta, y la desactivación del resto.
• Cuando se trata de un forzado de situación vacía, la emisión de la orden de forzado provoca simultáneamente la desactivación de todas las etapas del GRAFCET diseñado.
Regulación Automática II
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842005
Orden de inmovilización
• No se trata tanto de forzar una situación sino al contrario, de bloquear la evolución del GRAFCET
X13 > F/G2 > {* }
13
F/G2 > {* }
GRAFCET G1GRAFCET G2
20
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Regulación Automática II
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852005
Problemas por inmovilización
• Se para la evolución pero las órdenes asociadas a las etapas activas siguen ejecutándose.
Regulación Automática II
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862005
Forzado de las salidas
X14 > F/Salidas G2 = 0
12
F/Salidas =0
GRAFCET G2
2014
F/Salidas G2 =0
GRAFCET G1
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Regulación Automática II
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872005
Índice
• Introducción. Necesidad de metodologías.
• ¿Cómo abordar la descripción de un sistema automatizado?
• Modelo GRAFCET.• Estructuras básicas.
• Estudio de las órdenes o acciones
• Macrorrepresentaciones
• Forzado y paralización de estados.
• GRAFCET jerarquizado.• Materialización de un GRAFCET en un autómata
programable.• Herramientas de construcción de GRAFCET.
Regulación Automática II
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882005
Materialización. Elementos básicos
• Etapa: Su imagen debe tener dos estados estables ⇒ biestable
• Transición y receptividad asociada:– Función de transición: ft(m -> n), ft(m, n -> p, q)
– Receptividad: r(m ->n), r(m, n -> p, q)
– ft(m -> n) = Xm.r(m -> n)
– ft(m, n -> p, q) = Xm.Xn. r(m,n -> p, q)
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Regulación Automática II
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892005
Materialización. Ecuaciones (I)
• Inicialización– Inicialización manual– Inicialización automática (puede usar forzados)
• Ecuaciones de etapas:– Biestable: S(Xi) = ftant
R(Xi) = /ftant.ftsig
– Monoestable: Xi = ftant + /ftsig.Xi
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902005
Materialización. Ecuaciones (II)
• Incluyendo forzados:– Biestable:
Prioridad a 1 S(Xi) = FS + ftant
R(Xi) = /FS./ftant.ftsig
Prioridad a 0 S(Xi) = /FS.ftant
R(Xi) = FS + /ftant.ftsig
– Monoestable: Xi = ftant + /ftsig.XiPrioridad a 1 Xi = FS + ftant + /ftsig.Xi
Prioridad a 0 Xi = /FS.(ftant + /ftsig.Xi)
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Regulación Automática II
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912005
Dosificación de líquidos
.
0
1
pb.ac.a0(1)
a1(2)
2
/m.pb.a0
pb (presencia botella)PAP (avance paso a paso)
a0 a1D
A+ A-
m.pb.a0
A+ D
A- PAP
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