Implementação de estrutura de controle de sistema a eventos discretos em controlador lógico programável
Jan 05, 2016
Implementação de estrutura de controle de sistema a eventos discretos
em controlador lógico programável
M 1 M 2B
Exemplo 7.2 Pequena Fábrica
E stru tu ra fís ica :
P B P A
R ea liza r fu ração de peça e inse rção de p ino no fu ro rea lizado
M áquina M 1
R etira peça b ru ta do depós ito P BP os ic iona peça b ru ta no d ispos itiv ode fu raçãoF ixa peça b ru taR ea liza fu ração da peçaS o lta peça fu radaR e t ira p e ç a fu ra d a d o d is p o s it iv ode fu raçãoP o s ic io n a p e ç a f u r a d a n o b u f f e rin te rm ed iá rio
M áquina M 2
R e t i r a p e ç a f u r a d a d o b u f f e rin te rm ed iá rioP o s i c i o n a p e ç a n o d i s p o s i t i v oinse rso rF ixa peça no d ispos itiv o inse rso rInse re p ino no fu roS o lta peçaR etira peça do d ispos itiv o inse rso rE nv ia peça para o depós ito P A
M 1 M 2B
b1 a2 b2
E stru tu ra fís ica :
a1P B P A
10
ai
b i
M ode los e lem enta res do s is tem a em m a lha aberta :
G ii=1,2
es tados :0 - em repouso1 - em operação
ev en tosa i - in íc io da operaçãob i - té rm ino da operação
Especificações de funcionamento:
E 1 - M 1 não dev e co loca r peça no bu ffe r in te rm ed iá rio se o m esm o es tiv e r che ioE 2 - M 2 não dev e in ic ia r ope ração sem peça no bu ffe r in te rm ed iá rioE 3 - um a v ez in ic iado o p rocessam en to de um a peça , a fáb rica dev e se r capaz deconc lu ir seu p rocessam ento
1
b1
a2
e1
a2
0 1
b1
a2
e2 b1
0
1
b1
a2
e3 b1
0
a2
es tados :0 - bu ffe r v azio 1 - bu ffe r che iocapac idade do bu ffe r = 1 peça
0 1 2 3 5 6 7
4
1 1
1
1 1
2
2 1
22
2
2
Eg
0 3
2
1
2
1
12
221
1
12G
S uperv iso r (S , ):
10
a1
b2
S
2
b1
3
a2
4
a1
5
b1
b2 b2
desab.a2
desab.a2
desab.a1
desab.a1
0 1
b1
a2
S r
a1,b2
b2
desab.a2
desab.a1
S uperv iso r reduzido (S r, r):
Implementação de estrutura de controle supervisório
Geração espontânea de eventos pelo sistema físicoAbstração realizada durante a modelagem do sistema físicoInexistência de relação direta entre os eventos utilizados na
representação do sistema físico e entradas e saídas do clpPossibilidade de ativação simultânea de entradas e saídas do clp
e hipótese de não-ocorrência simultânea de eventos no modelo RW
Supervisor
S istem a Físico
E ventosgerados
E ventosdesabilitados
Implementação de estrutura de controle supervisório
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Para cada autômato Gj utilizado para
representar os sistemas físicos relacionar:
i) a cada evento controlável de cj uma desabilitação;
fd1 = {(a1,a1d)} fd2 = {(a2,a2d)}
ii) a cada ocorrência de evento controlável em Gj um comando;
fc1 = {((0,a1),cmda1} fc2 =
{((0,a2),cmda2)}
iii) a cada ocorrência em Gj de evento não controlável uma
resposta.
fr1 = {((1,b1),rplb1)} fr2 =
{((1,b2),rplb2)}
iv) a cada desabilitação uma negação de desabilitação
fnd1= {(a1d,¬a1d)} fnd2 =
{(a2d,¬a2d)}
jcjj :fd
jcjjj xQ:fc
rjujjj xQ:fr
ndjjj :fnd
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
10
a1
b1
G 1
Supervisores Modulares
Corresponde a implementação dos supervisores sintetizados e reduzidos obtidos anteriormente
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
0 1
b1
a2
S r
a1,b2
b2
ativaad2
ativaa1d
Sistema Produto
A cada autômato Gj utilizado para representar os sistemas físicos,
relacionar um autômato gj (Máquina de Mealy) com j={1,...,p} onde p o nº de sistemas físicos
)Q,q,,Q,(G mjj0jjjj ),,q,Q,2,(g jjj0jjj j
j - subalfabeto de eventos (exclusivo a
cada subsistema modelado);
Qj - conjunto de estados;
j - função de transição de estados na
forma
q0j Qj - estado inicial;
Qmj Qj - conjunto de estados marcados
jjjj QxQ:
j - alfabeto de entrada, com
- alfabeto de saída, com
j - função de transição de estados na
forma
j - função de saída na forma
Qj - conjunto de estados;
q0j Qj - estado inicial;
rjndjj
j2 jjj
jjjj QxQ: j2xQ: jjj
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Sistema Produto
Sejam:
)Q,q,,Q,(G mjj0jjjj ),,q,Q,2,(g jjj0jjj j
A função de transição j é obtida substituindo:
- cada ocorrência de evento controlável em j pela negação da
desabilitação correspondente;
- cada ocorrência de evento não controlável em j pela resposta
correspondente.
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
10
a1
b1
G 1
0 1
¬a1d
rp lb1
g1
Sistema Produto
Sejam:
)Q,q,,Q,(G mjj0jjjj ),,q,Q,2,(g jjj0jjj j
A função de saída j é obtida da seguinte forma:
- a cada transição de estado de gj relacionada a uma negação de
desabilitação serão gerados o evento e o comando correspondentes
- a cada transição de estado de gj relacionada a uma resposta será gerado
o evento correspondente
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
10
a1
b1
G 1
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cmda1
b1
Sistema Produto
Sejam:
)Q,q,,Q,(G mjj0jjjj ),,q,Q,2,(g jjj0jjj j
A função de transição de estados j do autômato gj é definida por:
A função de saída j do autômato gj é definida por:
).,q(frrpl:com
q́),q(quesempreq́)rpl,q(
));(fd(fndd:com
q́),q(quesempreq́)d,q(
j
jj
jj
jj
).,q(frrpl:com
}{)rpl,q(
;),q(fccmd));(fd(fndd:com
}cmd,{)d,q(
j
jjj
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Seqüências Operacionais
Corresponde ao detalhamento das atividades e funções realizadas pelo sistema físico que foram abstraídas durante a modelagem para síntese do supervisor
A cada módulo Gj do sistema físico há uma seqüência operacional correspondente
Sequential Function Chart
Coerência entre Gj e o SFC correspondente:
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Seqüências Operacionais
Coerência entre Gj e o SFC correspondente:
i) cada comando estará relacionado a uma, e somente uma, condição de transição do SFC;
ii) cada resposta deverá ser ativada com retenção em um, e somente um, passo do SFC que corresponde à ocorrência do evento não controlável;
iii) todas as respostas deverão ser desativadas no passo sucessor de cada transição do SFC relacionada a um comando.
Correspondência direta entre a linguagem do autômato Gj e a seqüência de comandos e respostas obtidas percorrendo cada um dos possíveis caminhos do SFC.
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Seqüências Operacionais
A rcd A av d
av rA rc rA
B rcd B av d
av rB rc rB
C rcd C av d
av rC rc rC
D rcd D av d
av rD rc rD
M
M F
A - re tira peça do depósito in ic ia l e posic iona no d ispositivo de furaçãoB - fixa peça no d ispositivo de furaçãoM F - m otor de acionam ento da furade iraC - avança furade iraD - re tira peça do d ispositivo de furação e posic iona no buffe r in term ediário
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Seqüências Operacionais
A rcd A av d
av rA rc rA
B rcd B av d
av rB rc rB
C rcd C av d
av rC rc rC
D rcd D av d
av rD rc rD
M
M F
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
S eqüênc ia O perac iona l M 1
os1 s2
os1 s3
Bavd
avrB
os1 s0
¬ rp lb1 . Aavd
os1 s1
rp lb1R
cmda1
avrA
rp lb1
atrM FS
avrC
rcrA
os1 s4
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os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
Davd
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rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
~ ~
~ ~
Seqüências Operacionais
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
S eqüênc ia O perac iona l M 2
os2 s2
os2 s0
pino inserido
os2 s1
rp lb2R
cmda2
inse rir p ino
rp lb2
rp lb2S
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2
a2d a1d
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cm da1
b1
0 1
¬a2d
rp lb2
g2a2
cm da2
b2
S F C 1
os1 s2
os1 s3
Bavd
avrB
os1 s0
¬ rp lb1 . Aavd
os1 s1
rp lb1R
cm da1
avrA
rp lb1
atrM FS
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rcrA
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os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
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rcrD
rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
S F C 2
os2 s2
os2 s0
pino inserido
os2 s1
rp lb2R
cm da2
inse rir p ino
rp lb2
rp lb2S
a1 b1a2 b2
cm da1cm da2
rp lb1rp lb2
a1da2d
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2
a2d a1d
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cm da1
b1
0 1
¬a2d
rp lb2
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cm da2
b2
S F C 1
os1 s2
os1 s3
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¬ rp lb1 . Aavd
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cm da1
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cm da1cm da2
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0 1
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S F C 1
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0 1
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b2
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0 1
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b1
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b2
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a1 b1a2 b2
cm da1cm da2
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S uperv iso r:
10
a1
b2
sup
2
b1
3
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4
a1
5
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b2 b2
0 1
b1
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a1,b2
b2
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desab.a2
desab.a2
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b1
0 1
a1
b1
2
a2b2
3
a2b2
P lan ta
G 1 || G 2
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2
a2d a1d
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cm da1
b1
0 1
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g2a2
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b2
S F C 1
os1 s2
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os1 s4
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rcrC
os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
Davd
rcrD
rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
S F C 2
os2 s2
os2 s0
pino inserido
os2 s1
rp lb2R
cm da2
inse rir p ino
rp lb2
rp lb2S
a1 b1a2 b2
cm da1cm da2
rp lb1rp lb2
a1da2d
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2
a2d a1d
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cm da1
b1
0 1
¬a2d
rp lb2
g2a2
cm da2
b2
S F C 1
os1 s2
os1 s3
Bavd
avrB
os1 s0
¬ rp lb1 . Aavd
os1 s1
rp lb1R
cm da1
avrA
rp lb1
atrM FS
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rcrA
os1 s4
Cavd
rcrC
os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
Davd
rcrD
rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
S F C 2
os2 s2
os2 s0
pino inserido
os2 s1
rp lb2R
cm da2
inse rir p ino
rp lb2
rp lb2S
a1 b1a2 b2
cm da1cm da2
rp lb1rp lb2
a1da2d
?
A implementação da estrutura de controle deve prever:
- a ocorrência simultânea de respostas;
- a habilitação simultânea de múltiplos eventos controláveis;
- a ocorrência simultânea de respostas e habilitação de eventos
controláveis.
Não deve ser permitido a ocorrência simultânea de múltiplos
eventos
Implementação em diagrama de escada (Ladder Diagram) de estrutura de controle supervisório
Supervisores Modulares
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Para cada estado do supervisor, implementar a seguinte estrutura genérica.
Xn – estado do supervisor
e – evento que provoca a transição do estado Xn-1 para o estado Xn
Caso existam eventos com origem e destino no mesmo estado do supervisor (self-loop) não é necessário realizar a sua implementação tendo em vista que o supervisor irá permanecer no mesmo estado.
e X n-1
SX n
RX n-1
Supervisores Modulares
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2b1 sup0
Ssup1
Rsup0
a2 sup1S
sup0
Rsup1
Supervisores Modulares
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
e1 X4S
X1
RX4e2
e3 X2R
X2X4 X2
X1
e1,e2e3
Caso um estado do supervisor possa ser acessado por diversos outros estados, utiliza-se a seguinte construção:
Supervisores Modulares
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
0 1
b1
a2
supr
a1,b2
b2
a2d a1d
sup1 a1d
sup0 a2d
Sistema Produto
Não-ocorrência simultânea de eventos:
A transição de estado de um módulo do sistema produto (geração de evento) desabilita toda transição de estado de módulos do sistema produto até que a estrutura do supervisor seja atualizada com o evento gerado
É recomendável priorizar os eventos não-controláveis em relação
aos eventos controláveis
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
Sistema Produto
Cada transição de estado de gj associada a uma negação de desabilitação de evento controlável é implementada da seguinte forma
a – evento controlável
ad = fd(a) ¬ad = fnd(fd(a))
cmda = fc(pn-1,a)
psevt – sinaliza a transição de estado de algum módulo do sistema produto
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
psevtpn-1
Spn
Rpn-1
a
cmda
Spsevt
ad
pn-1 pn
¬ada
cmda
Sistema Produto
Cada transição de estado de gj associada a um evento não-controlável é implementada da seguinte forma
b – evento não controlável
rplb = fr(pn-1,b)
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
rp lb psevtpn-1
pn-1 pn
rp lb b
Spn
Rpn-1
b
Spsevt
Sistema Produto
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
psevtR
psevt
Sistema Produto
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
rp lb1 psevtg1s1S
g1s0
Rg1s1
b1
Spsevt
rp lb2 psevtg2s1S
g2s0
Rg2s1
b2
Spsevt
0 1
¬ad1
rp lb1
g1a1
cmda1
b1
0 1
¬ad2
rp lb2
g2a2
cmda2
b2
Sistema Produto
psevtg1s0S
g1s1
Rg1s0
a1
cm da1
Spsevt
a1d
psevtg2s0S
g2s1
Rg2s0
a2
cm da2
Spsevt
a2d
0 1
¬a1d
rp lb1
g1a1
cmda1
b1
0 1
¬a2d
rp lb2
g2a2
cmda2
b2
Sistema Produto
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
psevtR
psevt
Seqüências Operacionais
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
S O i1
G i1
açã o S O i1
T 2
S O i2
açã o S O i2
T n
S O i_ n
açã o S O in
T i S O i_(n-1)
S
S O i_n
R
S O i_(n-1)
E stru tu ra dos passos
S O i1
S
açãoS O i1
A ção de com ando
S O i0
Seqüências Operacionais
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
S F C 1
os1 s2
os1 s3
Bavd
avrB
os1 s0
¬ rp lb1 . Aavd
os1 s1
rp lb1R
cm da1
avrA
rp lb1
atrM FS
avrC
rcrA
os1 s4
Cavd
rcrC
os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
Davd
rcrD
rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
rp lb1 os1s7
S
os1s0
R
os1s7
cmda1 os1s0
S
os1s1
R
os1s0
rp lb1 Aavd
S
os1s2
R
os1s1
os1s1
Seqüências Operacionais
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
S F C 1
os1 s2
os1 s3
Bavd
avrB
os1 s0
¬ rp lb1 . Aavd
os1 s1
rp lb1R
cm da1
avrA
rp lb1
atrM FS
avrC
rcrA
os1 s4
Cavd
rcrC
os1 s5
Crcd
atrM FR
avrD
os1 s6
Davd
rcrD
rcrB
os1 s7
Drcd
rp lb1S
os1s7
S
rp lb1
os1s1
R
rp lb1
os1s1 avrA
os1s3 rc rA
Inicialização do Programa
S upervisores M odulares
S istem a P roduto
S eqüências O peraciona is
ev en tos
respos tas
desab ilitações
com andos
S is tem a F ís ico
en tradas do S .C .sa ídas do S .C .
Sis
tem
a de
Con
trol
e
- Desativação de todas as variáveis internas
- Desativação das saídas- Ativação das variáveis correspondentes
aos estados iniciais dos autômatos do supervisor e dos módulos do sistema produto e das variáveis correspondentes aos passos iniciais dos SFC´s das seqüências operacionais
R S
S
sup0
S
g1s0
S
g2s0
S
os1s0
S
os2s0
R S
loadto
0 D W 0R S aux
P
loadto
0 M W 4
loadto
0 W Q 4