Programación de autómatas: Introducción al Grafcet

Transcripción

M-
0
0
B
1
M
A⋅p
M C BR
Y
M C BL
3
BR- BL+
Z
Z
4
C+ BR+
2
Y
3
M+
1
A⋅p
2
SR- C-
B
M C SR
X
4
BL-
SR+
X
Autómatas Programables
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1
n
Introducción a la programación del autómata
– Definición del sistema de control
n
n
n
n
n
n
n
n
Descripciones literales
Funciones algebraicas
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
n
n
n
Lista de instrucciones
Diagramas de contactos y funciones
Lenguajes de alto nivel
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2
1
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
n
Estructuras base
– Estructuras de secuencia única
– Estructuras de secuencias paralelas
n
Estructuras lógicas
–
–
–
–
–
n
Divergencia OR
Convergencia OR
Divergencia en AND
Convergencia en AND
Saltos Condicionales
Ejemplo
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3
–
–
–
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
n
Secuencias exclusivas
Temporizadores y contadores en Grafcet
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4
2
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
de
memoria
Grafcet
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5
n
Sistemas y recursos envueltos en la transferencia de información
que rodean al autómata
Análisis
Especificaciones
MODELO
DE CONTROL
Asignación de
direcciones
AUTÓMATA
SISTEMA OPERATIVO
Editor
Monitor
PROCESADOR
PROCESO
INTERFACES
E/S
MEMORIA DE
PROGRAMA
UNIDAD DE
PROGRAMACIÓN
Lenguaje de
programación
SEÑALES DE EMERGENCIA
-Paradas de urgencia
-Alarmas
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PROGRAMA
BINARIO
6
3
n
Podríamos dividir la programación del autómata en varios pasos :
– Definir el sistema de control ( que debe hacer, en que orden, etc.):
etc.):
diagrama de flujo, la descripción literal o un grafo GRAFCET.
– Identificar las señales de entrada y salida del autómata.
– Representar el sistema de control mediante un modelo, indicando
todas las funciones que intervienen, las relaciones entre ellas, y la
secuencia que deben seguir. Algebraica (instrucciones literales) o
gráfica (símbolos gráficos).
– Asignar las direcciones de entrada/salida o internas del autómata
autómata a
las correspondientes del modelo.
– Codificar la representación del modelo. Lenguaje de programación.
programación.
– Cargar el programa en la memoria del autómata desde la unidad de
programación.
– Depurar el programa y obtener una copia de seguridad.
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7
n
Esquema del desarrollo de un proceso controlado por un
autómata
INICIO
Documentación del proceso:
-Memoria de funcionamiento
-Planos
-Etc.
-Interpretación del proceso a controlar
-Determinación de E/S, temporizadores,
contadores, etc., necesarios
-Elección del autómata
-Asignación de E/S, temporizadores,
contadores, etc., necesarios
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8
4
-Programación :
-Diagrama
-Lista de instrucciones
-Etc.
-Esquema eléctrico:
-de potencia
-de proceso
-Autómata :
- puesta en funcionamiento
-Plano distribución componentes
del automatismo
-Puesta en modo RUN
-Esquema de conexionado E/S
al Autómata.
-Montaje
-Proceso a Controlar
FIN
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9
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
de
memoria
Grafcet
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10
5
Definición del sistema de control
n
n
n
Sistemas sin complejidad ⇒ lenguaje vulgar (descrip. Literal)
Herramienta de representació
representación basadas en sí
símbolos(+ complejos)
Clasificació
Clasificación segú
según los sí
símbolos utilizados:
– Preposicional : descripciones literales.
– Algebraicas : funciones booleanas y aritméticas.
– Gráfica : esquemas de contactos, diagramas lógicos o funciones
lógicas, ordinogramas, técnicas GRAFCET
n
– La descripción literal de un proceso y de su control puede hacerse
hacerse
enumerando literalmente las acciones a desarrollar por el mismo,
expuestas secuencialmente y con indicación de las condiciones de
habilitación o validación en cada caso.
– Exhaustivamente o no define bien. Si se hace, difícil comprensión.
comprensión.
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– Se complementa con otras formas de representación
n
Y = ( BC + B C ) ⋅ A
– Las funciones algebraicas de cada una de las salidas se obtienen:
obtienen:
n
n
o bien directamente de la descripción literal del proceso a controlar
controlar
o bien se aplican métodos de síntesis basados en el álgebra de Boole
Boole
(tablas de verdad, Karnaugh, etc.).
– Difícil de analizar y sintetizar sistemas secuenciales. Limitado a la
representación de combinaciones de variables independientes del
tiempo (condiciones de alarma, operaciones aritméticas con variables
variables
analógicas, etc.)
n
Esquemas de relés
– Origen: en la representaciones electromecánicas de sistemas de
mando
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6
n
Esquemas de relés
– representación de sistemas sencillos: señales lógicas binarias t odo nada (digitales), o bloques secuenciales predefinidos, como
temporizadores y contadores.
– Deficiencias en cuanto a la representación de funciones secuenci ales
complejas y sobre todo en la manipulación de señales digitales d e
varios bits (por ejemplo, las obtenidas de una conversión A/D).
– Utilizado por electricistas o ingenieros con formación eléctrica
13
ISA- U M H
©
T D O C - 99
n
Esquema de relés
X1
Función Lógica :
X2
[( X 1 ⋅ X 2 ) + ( X 4 ⋅ X 5 ) + Y 1]⋅ X 3 = Y 1
X4
Y1
X5
X3
Y1
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©
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7
n
Diagramas lógicos
– Este tipo de representación del sistema de control se utiliza en la
documentación de las especificaciones y representación de los
mismos
– En muy pocos casos los usuarios finales de autómatas utilizan es ta
representación
15
ISA- U M H
©
T D O C - 99
n
Diagramas de flujo
– Organigrama y flujograma, es un sistema de representación que se
basa en una serie de símbolos que según un convenio establecido
tienen un determinado significado.
INICIO
FIN
– 2 Niveles :
n
ACCIONES
TOMA DE
DECISIONES
NO
SI
Nivel 1:
– secuencia de acciones a realizar
– representar el funcionamiento general del sistema
n
Nivel 2:
– especificadas las acciones en forma de instrucción: instrucciones
instrucciones entendibles
directamente por el autómata o en forma de funciones lógicas.
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8
n
Grafcet (Graphe
(Graphe de Comande Etape Transition, cuya traducción
literal es Gráfico de Orden Etapa Transición)
– “es una secuencia de etapas que tienen asociadas unas determinadas
determinadas
acciones a realizar sobre el proceso junto con las condiciones o
transiciones que provocan que se produzca el paso de una etapa a
otra”
– Normalizado:International Electrotechnical Commision IEC 848
– Una de las mejores herramientas para representar automatismos
secuenciales
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n
Grafcet
0
Etapa inicial
Transición o
Condición asociada
Etapa
1
Acción
asociada
Transición o
Condición asociada
2
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Acción
asociada
18
9
n
n
Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
n
n
Grafcet
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19
n
de
memoria
– Con los métodos anteriores:
n
n
descripción funcional del sistema de control
fijadas las entradas y salidas que tendrán nombres simbólicos
– Ejemplo:
“Control de una puerta corredera accionada por medio de un motor.
motor. El
contactor S1 produce la apertura de la puerta, el contactor S2 controla
controla el
cierre de la puerta. El interruptor E3 de final de carrera se activa
activa cuando
la puerta esta abierta, y el interruptor E2 de fin de carrera se activa
cuando la puerta esta cerrada......
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10
La puerta se abre al aplicar una determinada presión sobre un sensor
sensor de
paso de vehículos E1 situado enfrente de la puerta. Si el sensor E1 no se
activa, la puerta se cierra–
cierra–después de transcurridos 10 segundos. Si se
activa E1, se cierra el contactor S2 y se mantiene cerrado hasta que el
interruptor E3 de final de carrera desactive el contacator S2. Cuando
Cuando se
esta abriendo la puerta, o bien cuando una vez abierta haya detectado
detectado
un vehículo con el sensor E1, el temporizador T1 no se activa. Si
Si no se
dan estas circunstancias y la puerta esta abierta E3 activado, se
se activa el
temporizador T1, y transcurridos 10 segundos, la puerta se cierra
cierra
mediante el contactor S1 por el temporizador T1. La acción de cerrar
cerrar se
produce hasta que o bien se detecta fin de carrera E2 o bien se detecta
otro vehículo mediante la activación de E1 en cuyo caso se abre la
puerta activando para ello el contactor S2.
Las lámparas LED1 y LED2 indican cuando se está cerrando o abriendo
abriendo la
puerta respectivamente.”
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21
n
Tabla de asignación de variables
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11
n
n
Posteriormente se asignan las direcciones físicas a estas variables
variables
Además de estas variables: necesitare un contador que cuente los
periodos de temporización. En las tablas anteriores este contador
contador
no se ha tenido en consideración.
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n
n
n
de
memoria
n
n
n
n
Diagramas de contactos y funciones
Grafcet
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12
n
n
“Conjunto de instrucciones y/o símbolos que están disponibles
para escribir el programa, se denomina lenguaje de
programación”
Si unidad de programación acepta directamente la representación
del sist. de control, se carga en la CPU. Si no hay que traducirla
traducirla al
lenguaje de programación pertinente.
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n
“Es un lenguaje booleano al cual se le ha añadido una serie de
instrucciones que permiten la manipulación de datos y variables
digitales y gestión del programa.”
Y = ( BC + B C ) ⋅ A
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LD "B”
AN "C"
LDN B"
A
"C”
OLD
A
"A"
=
"Y"
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Diagrama de contactos. Diagrama de funciones
n
n
Es un lenguaje gráfico procedente del lenguaje de relés que en
base símbolos que representan contactos, bloques funcionales,
etc. codifican la secuencia de control.
Diagrama de funciones: deriva de la representación lógica
utilizada por los técnicos en electrónica digital
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n
n
Lista de instrucciones, diagramas de contactos, ... Insuficientes
Insuficientes
para programar aplicaciones complejas para autómatas de gama
media y alta.
Herramientas de ingeniería:
– S7S7-SCL: lenguaje de alto nivel que se asemeja al Pascal
– M7M7-ProC/C++: Entorno Borland C/C++ y depurador multitarea.
n
Casi todos los fabricantes de autómatas este tipo de herramientas
herramientas
que permiten programar en Basic, C, Pascal, Fortran, etc.
mediante el uso de los interpretes o compiladores respectivos.
Estas herramientas permiten resolver tareas de cálculo científico
científico
de alta resolución, clasificaciones y tratamiento de datos,
estadísticas, etc., con acceso a subrutinas específicas de lenguajes
lenguajes
informáticos.
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14
n
n
n
n
de
memoria
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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Grafcet
Introducción
n
n
n
n
El Grafcet es un método gráfico de modelado de sistemas de
control secuenciales
Surgió en Francia a mediados de los años 70, y fue creado por
una agrupación de algunos fabricantes de autómatas, en concreto
Telemecanique y Aper,
Aper, junto con dos organismos oficiales, AFCET
(Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica y
ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción
Automatizada).
Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y con
posterioridad por la Comisión Electrotecnia Internacional ( IEC
848,
848, en 1998).
Describe la evolución de un proceso que se pretende controlar,
indicando las acciones que hay que realizar sobre dicho proceso y
que informaciones provocan el realizar una u otra acción
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30
15
n
n
n
n
de
memoria
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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Grafcet
n
Etapas
– La evolución de un proceso representada mediante un gráfico
Grafcet, esta formada por una sucesión de etapas que representan
cada uno de sus estados, llevando cada una de ellas asociada una o
varias acciones a realizar sobre el proceso.
– Las etapas se representan con un cuadro y un número o símbolo con
con
un subíndice numérico en su interior, en ambos casos el número
indica el orden que ocupa la etapa dentro del Grafcet
– Las etapas iniciales, aquellas en las que se posiciona el sistema
sistema al
iniciarse el proceso, se representan con un cuadro doble.
1
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0
32
16
Grafcet
n
Acción asociada
– Son una o varias acciones a realizar sobre el proceso, cuando la
etapa de la cual dependen dichas acciones se encuentra activada.
– Dichas acciones correspondientes a una etapa, se simbolizan
mediante rectángulos conectados y situados a la derecha de dicha
etapa. En el interior de estos rectángulos se indica, bien de forma
forma
literal, bien de forma simbólica, las acciones a realizar.
1
Activar Motor
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33
Grafcet
n
En una primera clasificación se puede dividir las acciones en dos
dos
tipos :
– Incondicionales : acciones que se ejecutan con solo quedar activadas
activadas
las etapas correspondientes.
– Condicionales : son las acciones que necesitan el cumplimiento de
de
una condición además de la propia activación de la etapa
correspondiente.
A
1
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Activar Motor1
Activar Motor2
34
17
Grafcet
n
Clasificar las acciones en :
– Internas : acciones que se producen en el equipo de control, por
ejemplo temporizaciones, contadores, cálculos matemáticos, etc.
– Externas : las acciones que se producen sobre el proceso, por
ejemplo abrir o cerrar una válvula, activar o desactivar una bomba,
bomba,
etc.
n
Transición y Condición de transición
– En el diagrama Grafcet, un proceso se compone de una serie de
etapas secuenciales que se activan una tras otra unidas mediante
una transición.
– El paso de una etapa a la siguiente se realiza dependiendo de si se
cumple o no la condición de transición entre ellas.
ellas
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Grafcet
1
Activar Motor1
Condición de transición
2
n
n
Desactivar Motor1
Toda transición lleva asociada una condición de transición o
función lógica booleana que se denomina receptividad,
receptividad, y que
puede ser verdadera o falsa.
Se dice que la transición está validada, cuando la etapa o etapas
etapas
anteriores a la transición están activadas. El franqueamiento de la
transición se producirá si, y sólo si, la transición esta validada
validada y la
receptividad es verdadera.
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18
Grafcet
n
Diferentes formas de anotar la receptividad:
1
1
E1
Literal
(a)
1
(b)
1
1
=1
E1
(c)
(d)
1
1
E1↓
E1↑
(f)
n
(e)
a) Descripción literal.
b) Condición de transición activa.
E1 E2 E3 c) Condición de transición inactiva.
d) Incondicional, siempre se activa la etapa siguiente.
e) Condición de transición en forma de función lógica de varias variables.
f) Condición de transición de flanco descendente, la señal pasa de 1 a 0.
g) Condición de transición de flanco ascendente, la señal pasa de 0 a 1.
(g)
Arco
– Es el segmento de recta que una transición (con su condición de
transición) con una etapa y viceversa, pero nunca dos elemento
iguales entre sí. Los arcos pueden ser o verticales u horizontales,
horizontales,
además los arcos verticales deben llevar una flecha indicando su
sentido en el caso de ser este ascendente
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Grafcet
n
Esquema de elementos que componen el Grafcet
Etapa
Arco
ascendete
Arco
Marca
Acción
0•
Activar Motor1
1
Desactivar Motor1
La situación de etapa activada, se indica mediante la colocación
de una marca en el interior del gráfico representativo de la etapa
etapa
Transición
n
Líneas paralelas (concurrencia )
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1
2
3
4
38
19
n
n
n
n
de
memoria
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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39
Grafcet
n
Reglas
– La etapa inicial de un Grafcet se activan de forma incondicional.
incondicional. Esta
situación inicial se corresponde en general con una situación de
reposo.
– Una transición esta en disposición de ser validada cuando todas las
etapas inmediatamente precedentes, unidas a dicha transición, están
están
activadas. La activación de una transición se produce cuando está
está
validada y la condición de transición o receptividad es verdadera.
verdadera. Se
podría definir una etapa como activable cuando la transición
precedente esta validada.
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40
20
Grafcet
n
Reglas
– Franquear una transición implica la activación de todas las etapas
etapas
siguientes inmediatas, y la desactivación de las inmediatas
precedentes.
– Transiciones conectadas en paralelo, se activan de forma simultánea
simultánea
si se cumplen las condiciones para ello.
– Una o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sólo
sólo
están activas cuando la etapa esta activa.
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Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
n
n
n
–
–
–
Estructuras base
Ejemplo
Niveles de Grafcet
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21
Grafcet
Estructuras base
n
Grafcet soporta diferentes tipos de estructura secuencial:
– Estructura base: trata conceptos de secuencialidad y concurrencia
concurrencia
– Estructura lógica: trata conceptos de concatenación de estructuras
estructuras
n
Estructuras base
– Estructuras de secuencia única
n
Son estructuras formadas por secuencias de etapas que se van activando
activando
una tras otra, sin interacción con ninguna otra estructura
– Estructuras de secuencia paralela
n
Son un conjunto de estructuras únicas activadas por una misma
transición de forma simultanea. Después de la activación de las distintas
secuencias su evolución se produce de forma independiente
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Grafcet
Estructuras base
11
21
31
......
1
12
22
32
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Estructura de secuencia única
xx
yy
11
xx
yy
yy
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Estructura de secuencias
paralelas
44
22
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Estructuras base
Ejemplo
n
n
n
– Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
– Niveles de Grafcet
– Representación de situaciones especiales en Grafcet
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Grafcet
n
n
Funciones lógicas OR, AND y saltos condicionales
Divergencia OR
– Se utiliza cuando lo que se trata es de modelar la posibilidad de
de
tomar dos o más secuencias alternativas a partir de una etapa
común.
n1
x
n
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y
La etapa n pasará a estar activa si estando activa la etapa n1,
n1, se
satisface la condición de transición o receptividad x. De igual
forma la etapa n2 pasará a estar activa si estando activa la etapa
n1 se satisface la condición de transición o receptividad y.
n2
46
23
Grafcet
n
Convergencia OR
n
la etapa n1 pasará a estar activa, si estando activa la etapa n se
satisface la condición de transición o receptividad x; o si
estando activa la etapa n2 se satisface la condición de transición
o receptividad y.
n2
x
y
n1
n
Divergencia AND
– Permite la implementación de procesos concurrentes síncronos, de
forma que dos o más subprocesos del sistema, representados por las
las
secuencias paralelas, pueden activarse de forma sincronizada.
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Grafcet
n
Grafcet. Divergencia en AND
n1
La etapa n2 y n pasarán al estado activo, si estando activa la
etapa n1 se satisface la condición de transición o receptividad
d+c
d+c
n
n
n2
Convergencia en AND
n
n2
La etapa n1 pasará a estar activa, si estando las etapas n-1 y n-2
activas se satisface la condición de transición o receptividad x
x
n1
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Grafcet
n
Saltos Condicionales
i
x
i
x
i+1
y
.
.
.
.
i+1
y
.
.
.
.
i+j
z
(a) se implementa un salto condicional a la etapa i+j+1 si esta
activada la etapa i y se cumple la condición de transición o
receptividad
(b) se implementa un bucle que permite la repetición de la secuencia
secuencia
de etapas hasta que x sea igual a 1.
i+j
z
i+j+1
u
i+j+1
u
(a)
(b)
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Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
n
n
n
–
–
–
Estructuras base
Ejemplo
Niveles de Grafcet
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25
Grafcet
Ejemplo
n
El siguiente ejemplo, dos montacargas se mueva cuando se pulsa
un botón (x1 o x2) en sentido ascendente hasta el final de
recorrido (s,t), y de inmediato se descendiende a la situación
inicial (q,r).
s
D1
t
U1
D2
X1
U2
X2
q
r
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Grafcet
Ejemplo
n
Primer supuesto:
– La pulsación de x1 o x2 deberá iniciar el movimiento ascendente del
montacargas m1 o m2 respectivamente. Sólo un montacargas debe
estar en funcionamiento a la vez. También inicialmente se supone
que el accionamiento simultáneo de los dos pulsadores no puede
ocurrir.
0
X1 ⋅ q
X2 ⋅ r
U1
1
t
s
2
D1
q
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U2
3
4
D2
r
52
26
Grafcet
Ejemplo
n
Variación: se requiere un sólo pulsador X para iniciar el
movimiento de los dos montacargas, sincronismo en el inicio del
movimiento y la única restricción que se impone es que para cada
ciclo de funcionamiento ambos montacargas deben estar situados
en su posición incial (q y r). Además se deja abierta la posibilidad
posibilidad
de que los dos montacargas posean movimientos con distintas
s
t
velocidades.
D1
U1
D2
U2
X
q
r
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Grafcet
Ejemplo
n
Ejemplo con un solo pulsador
n
Con acciones condicionales
5
0
X⋅q⋅r
U1
1
0
s
X⋅q⋅r
1
U1
s
2
U2
3
q
t
D1
4
t
D1
2
q
U2
3
D2
4
r
r
D2
q⋅r
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27
Grafcet
Ejemplo
n
Si en el ejemplo anterior se pretende que exista también
sincronismo en el moviento de descenso del montacargas, para
ello el sistema debe esperar a que ambos montacargas se
encuentren en la posición (s, t) antes de iniciar el movimiento de
descenso simultáneo hasta la situación inicial (q, r).
0
s
t
X⋅q⋅r
1
U1 U2
q
s⋅t r
2
D1 D2
q⋅r
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Grafcet
Ejemplo
0
U1
1
U2
5
s
t
2
6
1
D1
3
q
r
4
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D2
7
8
1
56
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Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
n
n
Diagrama Grafcet que representa el proceso ⇒ en un algoritmo
de control y su posterior programación sobre un API.
Para ello a cada una de las etapas en las que se divide el Grafcet
Grafcet
se le asocia una variable interna.
La condición de transición es la encarga de activar la etapa
siguiente y desactivar la anterior; para ello se utilizan las
instrucciones Set y Reset que poseen todos los autómatas
programables.
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29
Grafcet
n
En el Siemens S7S7-200 las instrucciones SET y RESET son:
n
n
Cuando se ejecutan las operaciones “Set” (Poner a 1
(S)) y “Reset” (Poner a 0 (R)), se activa (se pone a
1) o se desactiva (se pone a 0) el número indicado
de salidas (N) a partir del valor indicado por el bit o
por el parámetro OUT.El margen de E/S que se
pueden poner a 0 está comprendido entre 1 y 255.
Las instrucciones Set y Reset se utilizan para activar
o desactivar las variables internas que en este
autómata son las marcas internas (M0.0, M0.1,....,
etc.).
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Grafcet
0
.
.
.
a
Activa la etapa
“y” y desactivar la
etapa “x”
x
b
y
Activa la etapa
“z” y desactivar
la etapa “y”
c
z
d
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30
Grafcet
n
Para activar la etapa inicial “0” existen diferentes formas :
– Como última línea del programa de control del autómata, se pone a
cero “Reset” de la marca asignada a la última etapa, siempre que la
condición de transición se cumpla. Además añadimos una línea más
donde se active la marca correspondiente a la etapa inicial siempre
siempre
que todas las etapas anteriores estén desactivadas.
....
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61
Grafcet
– Otra posibilidad es que cuando se cumpla la última condición de
transición se desactive la última etapa activa y se active la etapa
etapa
inicial.
– Existe otra posibilidad de activación de la etapa inicial, que se
se realiza
mediante el uso de variables internas del sistema. Esta última opción
opción
depende del tipo de autómata utilizado.
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31
Grafcet
n
Varios ejemplos de cómo codificar en lenguajes de contactos
algunos casos que se pueden dar en diagramas Grafcet
– Divergencia OR
n1
x
x
n
n2
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Grafcet
– caso de secuencias paralelas
10
a
11
12
13
14
.
.
.
.
.
.
.
.
21
22
23
24
b
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64
32
Grafcet
– Saltos condicionales a otras etapas
1
x
11
2
y
(a)
x
.
.
.
.
12
y
8
z
.
.
.
.
25
(b)
z
9
u
26
u
(a)
(b)
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Grafcet
n
Mediante funciones lógicas en un diagrama de escalera
– La ecuació
ecuación de activació
activación o desactivació
desactivación asociada a la etapa
ené
enésima :
En = En −1 ⋅ Tn −1 + En +1 ⋅ En
"La etapa En se activará
activará, si estando activada la etapa En-1 y desactivada
la En+1 se satisface la transició
transición Tn-1. Apartir de este instante
permanecerá
permanecerá activada hasta que se active la En+1"
– Aparte se tiene que afrontar las ecuaciones de activació
activación de las
acciones asociadas a las etapas.
etapas. La expresió
expresión de estas ecuaciones
dependerá
dependerá del cará
carácter condicional o incondicional de estas acciones.
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33
Grafcet
Etapa nú
número 5
Etapa nú
número 3
0
.
.
.
Ta
E3
A1
A1 = E3
A5 = E5
E4 = E3 ⋅ Tb + E4 E5
A2 A3 A4
Tc
E5
E5 = E 4 ⋅ Tc + E5 E6
Etapa nú
número 4
Tb
E4
E3 = E 2 ⋅ Ta + E3 E 4
x
A5
A6
Td
A6 = x ⋅ E5
A2 = E 4
A3 = E 4
A4 = E 4
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Grafcet
n
n
Si Grafcet ª estructuras ló
lógicas, saltos, etc ª Fun. Log. +Complejas
Partiendo de Ecuac.
Ecuac. General: En t + ∆t = Cond A + Cond D ⋅ En
(
)
– CondA:
CondA: condició
condición de activació
activación
– CondD, condició
condición de manteniemiento y desactivació
desactivación
n
DIVERGENCIA OR
(t )
i
Cond D = (E1 + E 2 + ..... + Ei ) = ∑ E n
n =1
E0
x1
E1
MORGAN
xi
x2
E2
Ei
i
Cond D = ∏ E n
n =1
i
E 0 (t + ∆t ) = Cond A + ∏ E n ⋅ E 0 (t )
n =1
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Grafcet
n
CONVERGENCIA OR
i
E1
E2
x1
Cond A = ( E1 ⋅ x1 + E 2 ⋅ x 2 + .... + E j ⋅ xi ) = ∑ E n ⋅ x n
Ei
n =1
xi
x2
i
E0
E0 (t + ∆t ) = ∑ En ⋅ xn + Cond D ⋅ E0 (t )
n =1
n
DIVERGENCIA AND
E0
i
Cond D = ∏ E n
n =1
x
i
E 0 (t + ∆t ) = Cond A + ∏ E n ⋅ E 0 (t )
E2 ......... En
E1
n =1
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Grafcet
n
CONVERGENCIA AND
E1
E2
........
En
.
x
 i

Cond A =  ∏ E n  ⋅ x
 n =1 
E0
 i

E 0 (t + ∆t ) =  ∏ E n  ⋅ x + Cond D ⋅ E0 (t )
 n =1 
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35
Grafcet
n
Etapas iniciales
– La etapa/as inicial/es deben quedar activadas cuando se
inicializa el sistema.
– las etapas iniciales no tienen ninguna etapa ni transición
precedente que puedan incluirse en las condiciones de
activación (CondA
(CondA)) de la expresión general.
– Para solucionar este problema se introducen unas condiciones
de activación iniciales CondAI,
CondAI, adicionales a las condiciones de
activación CondA.
CondA.
– Este tipo de etapas se implementan, mediante la siguiente
expresión:
E 0 (t ) = Cond AI + Cond A
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Grafcet
n
La expresió
expresión de las condiciones de activació
activación iniciales se puede
obtener de dos formas:
– Aprovechando el hecho de que, en la fase de inicializació
inicialización del
programa las variables está
están inicializadas a cero y por tanto, tambié
también
todas las variables internas representativas de las diversas etapas
etapas
existentes estará
estarán inicializadas a cero.
Cond
AI
=
i
i
∏
n =1
En
E 0 (t ) = ∏ E n + Cond A
n =1
Esta expresió
expresión puede llegar a ser laboriosa de implementar, si el
Grafcet que se está
está realizando dispone de un gran nú
número de
etapas.
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36
Grafcet
– Otra posibilidad, aparece por el hecho de que los autó
autómatas
programables disponen de una serie de marcas del sistema o marcas
marcas
especiales. Existe una de ellas que está
está activa durante el primer ciclo
de programa y desactiva en los restantes.
Cond AI = SM
E0 (t + ∆t ) = SM + Cond D ⋅ E0 (t ) + Cond A
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Grafcet
Ejemplo de implementar las etapas iniciales :
0
X1
X2
1
3
X3
a) E 0 (t ) = E1 ⋅ E 2 ⋅ E3 ⋅ E 4 + E 2 ⋅ X 5 + E 4 ⋅ X 6
X4
2
4
X5
b)
X6
E 0 (t + ∆t ) = SM + (E1 + E3 ) ⋅ E 0 (t ) + E 2 ⋅ X 5 + E 4 ⋅ X 6
(
ó
)
E0 (t + ∆t ) = SM + E1 ⋅ E3 ⋅ E0 (t ) + E2 ⋅ X 5 + E4 ⋅ X 6
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Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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Grafcet
Niveles de Grafcet
n
A la hora de representar mediante un grafcet el sistema de
control es conveniente estructurarlo dos niveles :
– Nivel 1 : En este nivel se representa solamente el funcionamiento
lógico del sistema en una terminología próxima al lenguaje corriente,
corriente,
se realiza independientemente de las decisiones que a posteriori se
tomen en cuanto a la tecnología a utilizar, a la nomenclatura y tipo
de variables seleccionadas, etc
– Nivel 2 : En este nivel se tienen en cuenta las decisiones
tecnológicas tomadas, la nomenclatura y tipo de variables, etc. y se
hace referencia a ellas en el diagrama grafcet de este nivel
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38
Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Ejemplo: Sistema de control de una máquina taladradora
M
BR
BL
SR
X
Y
Z
C
P
A
B
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Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Funcionamiento de la taladradora:
n
n
n
existe un pulsador “B”,
“B”, de inicialización del sistema, con objeto de que el
motor adquiera una velocidad de giro de régimen permanente, que se
obtiene accionando M. El taladro posee varias velocidades en el sentido
longitudinal del eje, léase bajada lenta del utensilio del taladro
taladro BL,
BL,
bajada rápida BR y subida rápida SR.
SR.
La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta mediante
mediante un
detector inductivo P, y se sujeta mediante dos sujeciones accionadas por
C. La tarea de realizar un taladro sigue la siguiente secuencia: primero
se detecta la pieza mediante el detector inductivo, posteriormente
posteriormente se
pulsa el botón “A” de inicio de operación con lo que actúan las
sujeciones de la pieza y al mismo tiempo se inicia el descenso rápido
rápido de
la broca “BR”.
“BR”.
Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza,
pieza, el
detector “Y” provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso
lento “BL”,
“BL”, el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera
“Z”.
“Z”. Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta
alcanzar la posición de reposo “X”.
“X”.
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Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Grafcet Nivel 1
0
Pulsador de inicialización
Motor de giro reg. permanente
1
Inicio de operación y detectada pieza
2
Apresar pieza y descenso rápido broca
Fin de descenso rápido
3
Descenso lento
Final de carrera descendente
4
Ascenso rápido de la broca
Final de carrera ascendente
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Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Grafcet Nivel 2
0
0
M
1
A⋅p
M C BR
2
M C BL
3
M C SR
X
(a) Pr. monoestable
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BR -
BL+
Z
Z
4
C+ BR+
Y
Y
3
M+
1
A⋅p
2
M - SR - C B
B
4
BL - SR+
X
(b) Pr. biestable
80
40
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Niveles de Grafcet
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Grafcet
n
Secuencias exclusivas
9
a b
10
n
a b
11
Temporizadores y contadores
– Función temporización en Grafcet se implementa a través del
operador de temporización
t / n / temp
El valor de la temporización en seg, min u hor.
Etapa a la cual esta referida la temporización.
Indica la operación de temporización.
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41
Grafcet
n
Clasificación de las temporizaciones:
– Temporización con retardo:
retardo: Cada dispositivo de temporización tiene
asociada una variable que en este tipo de temporización permanece
permanece
en estado bajo “0”, mientras que se efectúa la operación de
temporización.
temp
Variable de temporización
Etapa n
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Grafcet
– Temporización al arranque:
arranque: Cada dispositivo de temporización tiene
asociada una variable que en este tipo de temporización permanece
permanece
en estado lógico alto “1”, desde el mismo comienzo de la
temporización, pasando a estado lógico bajo “0” cuando ha
transcurrido la temporización establecida. Su funcionamiento es el
mismo que la temporización con retardo si la variable asociada al
al
temporizador es complementada, por lo tanto este tipo de
temporización se denota complementando la notación que
representa la temporización con retardo.
temp
Etapa n
ISA-UMH © TDOC-99
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42
Grafcet
n
Incorporación de las temporizaciones al Grafcet:
– Temporización de acciones:
acciones: Es el caso en el cual se pretende
temporizar la ejecución de la acción asociada a una etapa, de forma
forma
que no se ejecute la acción hasta que transcurra un cierto instante
instante
de tiempo.
temp
t / n / temp
Trn-1
n
Etapa n
A
Trn
Acción A
Trn
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Grafcet
– Temporización de la transición de una etapa:
etapa: Es el caso en el cual la
receptividad asociada a una transición depende de que la variable
variable de
temporización sea activada. Si se trata de una temporización con
retardo esta transición no será superada hasta que transcurra un
cierto instante de tiempo.
temp
Trn-1
n
B
Etapa n
t / n / temp
Acción A
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86
43
Grafcet
n
Contadores
– Hay tres tipos, los que realizan la operación cuenta de forma
ascendente, descendente o ambas a la vez.
Trn-1
n
Trn
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Trn-1
B = B+1
n
B = B-1
Trn
87
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Programación de autómatas: Introducción al Grafcet

Transcripción

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