Sistemas de Automatización, Tema 4: GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas 15/05/2009 Vicente Arévalo, Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática 1 y ngeniería de Sistemas Tema 4: GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas Sistemas de Automatización Departamento de In Automática Vicente Arévalo [email protected]y Temario 1. Introducción a los automatismos. 2. Autómatas programables industriales. 3. Método clásico de diseño de automatismos. 4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas: ngeniería de Sistemas 4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas: – Introducción. – Conceptos básicos: • Elementos del GRAFCET. • Estructuras básicas. – Reglas de evolución. – Ejemplos. – Sistemas con varios GRAFCETs: Departamento de In Automática Vicente Arévalo [email protected]• GRAFCETs parciales y globales. • Jerarquía y forzado. • Macroetapas. 5. Introducción a la robótica*.
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implantación en autómatasSistemas de Automatización
1. Introducción a los automatismos.2. Autómatas programables industriales.3. Método clásico de diseño de automatismos.4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• GRAFCETs parciales y globales.• Jerarquía y forzado.• Macroetapas.
5. Introducción a la robótica*.
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Temario
1. Introducción a los automatismos.2. Autómatas programables industriales.3. Método clásico de diseño de automatismos.4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• una receta de cocina, • un plan de estudios,• etc.
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Introducción (II)
• Un poco de historia:– En el año 1977 nace, desarrollado en un grupo de trabajo de la
AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique), el GRAFCET (Graphe de Commande Etape-Transition).
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– En el año 1982 se crea la norma francesa UTE NF C 03-190(Diagramme fonctionnel "GRAFCET" pour la description des systèmes logiques de commande).
– En el año 1988 se crea, reconociéndolo internacionalmente, la normal IEC-848 (Preparation of function charts for control systems) con el nombre de Function Chart.
• Principios del GRAFCET:– Un GRAFCET es una sucesión de etapas.
• Las etapas iniciales se activan en la puesta en marcha y se representan con doble línea.
Cada etapa tiene unas acciones asociadas
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emas – Cada etapa tiene unas acciones asociadas.
• Las acciones se ejecutan sólo si la etapa se activa.– Entre dos etapas hay una transición.– A cada transición le corresponde una receptividad, es decir, una
condición que se ha de cumplir para pasar la transición.
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1. Introducción a los automatismos.2. Autómatas programables industriales.3. Método clásico de diseño de automatismos.4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• GRAFCETs parciales y globales.• Jerarquía y forzado.• Macroetapas.
5. Introducción a la robótica*.
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Elementos del GRAFCET (I)
• Etapas:– Caracteriza el comportamiento invariante de una parte (o totalidad) del
sistema representado.– Tipos:
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emas • Iniciales:
– Corresponde al estado en el que se ha de encontrar el sistema al poner en marcha, al conectar la alimentación, a una situación de reposo o de parada segura, etc.
• Normales.
– Cuando representamos un estado concreto del automatismo una etapa puede estar:
Ejemplos:– En el caso de que una etapa tenga más de una acción …– En el caso de que una acción esté condicionada …
y
Elementos del GRAFCET (VI)
• Receptividades asociadas a las transiciones:– Condición que se requiere para poder franquear una transición válida.– Una receptividad puede ser cierta (puede ser franqueada) o falsa (no
puede serlo).
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emas • Una receptividad puede estar compuesta por sólo un dato o por una
expresión booleana que incluya varios datos.• Tipos de datos:
– externos o» implican la comprobación de variables del sistema que se está
controlando.– Internos:
» dependen de funciones propias del sistema de control (valor de un contador, etc.).
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Elementos del GRAFCET (VI)
• Receptividades asociadas a las transiciones:– Se pueden describir en forma:
• literal (fin retroceso, temperatura alcanzada, etc.),• simbólica (SA1, BQ3, etc.) o
S i t bl l i ifi d d l í b l tili d
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emas – Se requiere una tabla con el significado de los símbolos utilizados.
• dibujos normalizados (diagramas de relés, puertas lógicas, etc.)
– Ejemplos:
Temp > 30°C Cierta si la temperatura es superior a 30°C
C12 Cierta si el contador 12 ha alcanzado la preselecciónSL1 Cierta si SL1 está desactivadoSL3 + SB2 Cierta si SL3 o SB2 están activados (indistintamente)
SL3 + SB2 Cierta si SL3 o SB2 están activados (indistintamente)
SL2 · SB4 Cierta si SL2 y SB4 están activados (simultáneamente)BQ2 · (SL1 + SA1) Cierta si BQ2 está activado y también SL1 o SA1
= 1 Receptividad siempre cierta
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1. Introducción a los automatismos.2. Autómatas programables industriales.3. Método clásico de diseño de automatismos.4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
En ocasiones (ver figura) el paralelismo interpretado se fuerza intencionadamente; de manera que siempre de lugar a secuencias paralelas.
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• Diferencias entre paralelismo estructural e interpretado:– Hay una diferencia muy importante entre los dos tipos de paralelismos
cuando convergen (ver figuras).• En el paralelismo estructural la transición no es válida (y, por tanto, no se
puede pasar a la etapa 1 si no están activas las etapas 2 y 3
Estructuras básicas (V)ng
enie
ría d
e Si
stem
as
puede pasar a la etapa 1 si no están activas las etapas 2 y 3.
• En el paralelismo interpretado se pasará de 1 a 5 cuando f sea cierta (y la etapa 1 esté activa) aunque 2 no esté activa. De esta forma la secuencia común puede continuar evolucionando y, cuando 2 esté activa y r sea cierta,
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• GRAFCETs parciales y globales.• Jerarquía y forzado.• Macroetapas.
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Reglas de evolución
• Reglas:1. Inicialización:
• Corresponde al estado en el que se ha de encontrar el sistema al poner en marcha, al conectar la alimentación, a una situación de reposo o de parada segura etc
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segura, etc.• En la inicialización del sistema se han de activar todas las etapas iniciales y
sólo las iniciales.
2. Evolución de las transiciones.3. Evolución de las etapas activas.4. Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones.5. Prioridad de la activación.
Cuando se implanta un GRAFCET en un API es habitual utilizar elementos de memoria para almacenar la información de actividad de las etapas. Estos elementos tienen , pensando en la seguridad, desactivación prioritaria que pueden darse estados en los que el funcionamiento no sea el correcto.
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• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
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• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
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• GRAFCETs parciales y globales.• Jerarquía y forzado.• Macroetapas.
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GRAFCETs parciales y globales (I)
• Definiciones:– GRAFCET conexo:
• Cuando se puede ir de una etapa cualquiera a otra etapa cualquiera siguiendo caminos propios del GRAFCET; es decir, que cualquier etapa está unida con otra del mismo GRAFCET
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está unida con otra del mismo GRAFCET.– Un automatismo puede ser representado mediante más de un GRAFCET conexo.
– GRAFCET parcial:• Cada uno de los GRAFCETs conexos que forman un sistema o cualquier
agrupación de dos o más GRAFCETs parciales; incluso la agrupación de todos ellos.
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• se etiquetan del siguiente modo:– La letra F seguida de una barra, el nombre del GRAFCET que se desea forzar,
dos puntos y la situación deseada (etapas que han de estar activas) escrita entre llaves.
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Jerarquía y forzado (III)
• Reglas de forzado:– Ejemplos:
• Al activarse la etapa 7, el GRAFCET G3 pasa a tener activada la etapa 4 (y sólo la etapa 4) y se mantendrá en esta situación hasta que se desactive la etapa 7
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en esta situación hasta que se desactive la etapa 7.
• Al activarse la etapa 1, el GRAFCET G2 pasa a tener activadas las etapas 9, 10 y 12 (y sólo estas) y se mantendrá en esta situación hasta que se desactive la etapa 1.
• Al activarse la etapa 8, el GRAFCET G4 pasa a tener todas sus etapas desactivadas y se mantendrá en esta it ió h t d ti l t 8
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4. GRAFCET. Diseño e implantación en autómatas:– Introducción.– Conceptos básicos:
• Elementos del GRAFCET.• Estructuras básicas.
– Reglas de evolución.– Ejemplos.– Sistemas con varios GRAFCETs:
• GRAFCETs parciales y globales.• Jerarquía y forzado.• Macroetapas.
5. Introducción a la robótica*.
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Macroetapas (I)
• Definición:– Representaciones de secuencias que, en conjunto, constituyen una
actividad.
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emas – Características:
• Permite representar diferentes niveles de descripción (desde los más generales -nivel 1- a los más detallados -nivel 3-)
– La expansión de una macroetapa permite acceder a un nivel de representación mayor.
• La macroetapa no es una etapa de un GRAFCET ni actúa como tal sino que es una representación de un GRAFCET parcial (expansión de la macroetapa) que ha de poderse insertar en sustitución de la macroetapa.
• Una macroetapa está activa cuando lo está una (o más) etapas de su expansión.
• La transición de salida de la macroetapa puede tener cualquier receptividad pero normalmente será una transición siempre válida (=1) ya que las condiciones correspondientes ya se habrán tenido en cuenta en la expansión.
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Macroetapas (II)
• Expansión de una macroetapa:– Puede contener etapas iniciales pero ha de ser siempre conexa.
– Tiene una sola etapa de entrada y una sola etapa de salida.
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emas • La etapa de entrada se activará cuando se active la macroetapa.
• La activación de la etapa de salida implicará la validación de las transiciones inmediatamente posteriores a la macroetapa.
• Las etapas de entrada y de salida no tendrán acción asociada y la primera transición de la expansión será =1.