Programación Grafcet: diagramas funcionales para la automatización de procesos

PROGRAMACIÓN GRAFCET CIDA SEMIPRESENCIAL CIPFP FAITANAR

INTRODUCCIÓN AL GRAFCET

El GRAFCET es un diagrama funcional que describe la evolución de un proceso que se pretende automatizar, indicando las acciones que debe realizar y que informaciones provocan estas acciones. Surgió en Francia a mediados de los años 70, debido a la colaboración entre fabricantes de autómatas (Telemecanique y Aper) y dos organismos oficiales, AFCET (Asociación Francesa de Cibernética, Economía y Técnica) y ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada). Homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN) y por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). ¿De dónde proviene su nombre? GRÁfico Funcional deControl de Etapas y Transiciones (GRAFCET). El Grafcet es una herramienta que sirve para la programación de automatas. Bien realizando la programación directamente en Grafcet en el automata o bien traduciendo en lenguaje de contactos.

ESTRUCTURA DEL GRAFCET

• Una secuencia en GRAFCET se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares conectadas entre sí por líneas verticales.
• Cada etapa representa un estado particular del sistema.
• Cada línea vertical representa a su vez una transición.
• Una transición está asociada a una condición, que si se cumple, da paso a la desactivación de la etapa que la precede y la activación de la posterior.

0 - Etapa inicial Condición 1 Etapa 1 Acción 1 Transición Condición 2 2 Acción 2 Condición 3 3 Acción 3 Acción 4 Condición 4 Condición de Transición

PRINCIPALES ELEMENTOS DEL GRAFCET

Los elementos principales que componen el GRAFCET son las ETAPAS por las que se pasa, las ACCIONES asociadas a las etapas y las CONDICIONES DE TRANSICIÓN para pasar de una etapa a otra.

ETAPAS

Una ETAPA es una fase o estado de un sistema, que lleva asociada una o varias acciones a realizar sobre un proceso. La ETAPA se representa por un cuadrado o rectángulo numerado. Entrada de la ETAPA Entrada de la ETAPA 2 E2 Salida de la ETAPA Salida de la ETAPA Para distinguir el comienzo del proceso, la primera ETAPA se representa con un doble cuadrado. 0 Eo 0 Etapa INICIAL Salida de la ETAPA Salida de la ETAPA 1 Etapa

ACCIONES

Son las ACCIONES a realizar en cada una de las etapas de un proceso. Las ACCIONES se describen en el interior de un rectángulo unido al símbolo de la ETAPA a la que van asociadas. Una ETAPA puede llevar asociada varias ACCIONES. 3 Activar BOMBA 4 Parar BOMBA Activar MOTOR

TRANSICIONES

La TRANSICIÓN es la condición que se ha de cumplir para pasar de una ETAPA a otra ETAPA del GRAFCET. La TRANSICIÓN se representa por una línea vertical que une dos ETAPAS, y la CONDICIÓN de TRANSICIÓN por una línea horizontal que cruza la unión entre etapas.3 Activar BOMBA - CT: Condición de TRANSICIÓN asociada a la ETAPA anterior 4 Parar BOMBA Activar MOTOR En una secuencia lineal solo existe una ETAPA activa, por tanto, cuando se produce la activación de la etapa siguiente (ETAPA 4), se desactiva la etapa anterior (ETAPA 3). A la condición de TRANSICIÓN se le llama RECEPTIVIDAD. 3 Activar BOMBA CT: Condición de TRANSICIÓN (RECEPTIVIDAD) 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Una TRANSICIÓN JAMÁS puede unirse directamente a otraTRANSICIÓN, ni unaETAPA a otra ETAPA. Condición 1 1 Acción 1 - Condición 2 + Condición 3 2 Acción 2 Condición 4 Condición 1 1 Acción 1 2 Acción 2 Condición 2

Ejemplos de TRANSICIONES

Cuando está activa la Etapa 3 y la condición Fi está activada; Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4 3 Activar BOMBA + Fi 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Cuando está activa la Etapa 3 y la condición Fi NO está activada; Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4 3 Activar BOMBA + Fi 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Cuando está activa la Etapa 3 y el temporizador ha terminado la cuenta de 10 segundos; Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4 3 Activar BOMBA Empezar TIMER - t/3/10 s 4 Parar BOMBA Activar MOTORCuando está activa la Etapa 3 y la condición F1 está activada Y F2 está desactivada Y F3 está activada; Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4 3 Activar BOMBA + F1*F2*F3 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Cuando está activa la Etapa 3 y la condición A1 se cumple(flanco ascendente); Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4. 3 Activar BOMBA + A1 1 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Cuando está activa la Etapa 3 y la condición A1 se cumple(flanco descendente); Se desactiva la Etapa 3 y se activa la Etapa 4. 3 Activar BOMBA + A1 1 4 Parar BOMBA Activar MOTOR Falco ascendente se produce cuando la señal pasa de estado 0 a estado 1 Falco descendente se produce cuando la señal pasa de estado 1 a estado 0

REGLAS DE EVOLUCIÓN EN EL GRAFCET

• El proceso se descompone en ETAPAS, que serán activadas de forma secuencial.
• Una o varias ACCIONES se asocian a cada ETAPA. Estas ACCIONES solo serán activas cuando la etapa este activa.
• Una ETAPA se hace activa cuando la precedente lo está y la CONDICIÓN de TRANSICIÓN entre ambas ha sido activada.
• La activación de una CONDICIÓN de TRANSICIÓN implica la activación de la ETAPA siguiente y la desactivación de la ETAPA precedente.
• La ETAPA INICIAL tiene que ser activada incondicionalmente antes de que se inicie el ciclo del GRAFCET.

ESTRUCTURAS BÁSICAS DEL GRAFCET

Las estructuras básicas que nos podemos encontrar en un GRAFCET son las siguientes:

• SECUENCIA LINEAL.
• DIVERGENCIA (OR).
• CONVERGENCIA (OR).
• DIVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND).
• CONVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND).
• SALTO DE ETAPAS
• REPETICIÓN DE SECUENCIA

SECUENCIA LINEAL

En este tipo de secuencia el GRAFCET evoluciona en forma consecutiva sin ningún tipo de selección. 4 KM Marcha * Paro * F2 5 KR KE T1 5 / T1/3 s 6 KR KE - Paro * F2

DIVERGENCIA (OR)

En una DIVERGENCIA dependiendo de la condición de transición que se cumpa, el GRAFCET evoluciona hacia una secuencia de etapas u otra. 4 KM C * D 10 5 KL 7 KA CE + G De la Etapa 4 podemos seguir por la Etapa 5 si se cumple la condición de transición C*D, o por la Etapa 7 si se cumple la condición de transición C*NOT D.

CONVERGENCIA (OR)

Se produce una CONVERGENCIA cuando a una etapa se puede llegar por más de un camino. C*D c *Ď 5 KL 7 KA CE + G 6 KR A 8 HR + B La Etapa 8 se puede activar si venimos de la Etapa 6 y se cumple la condición de transición A o si venimos de la Etapa 7 y se cumple la condición de transición G.

DIVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND)

Se produce una DIVERGENCIA SIMULTÁNEA cuando el GRAFCET evoluciona simultáneamente hacia más de una etapa al cumplirse la condición de transición que da lugar a la divergencia. 4 KM C 5 KL 7 KA + CE - CR Si está activa la Etapa 4 y se cumple la condición de transición C, se activan la Etapa 5 y la Etapa 7 simultaneamente.

CONVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND)

Se produce cuando una etapa solo evoluciona si las etapas anteriores están activas simultáneamente y se cumple la condición de transición. CE CR 6 KR 8 KR C *D 9 HR + B Si las Etapa 6 y Etapa 8 están activas simultáneamente y se cumple la condición de transición C*D, se activará la Etapa 9.

SALTO DE ETAPAS

Según la condición de transición que se cumpla, la evolución se produce hacia una serie de etapas o bien hace un salto hacia adelante, no activando estas etapas. Podría considerarse un caso particular de divergencia. I 4 KM C*D - C*D 5 KL CE 6 KR A 7 HR B De la Etapa 4 podemos seguir por la Etapa 5 si se cumple la condición C*D, o saltamos a la Etapa 7 si se cumple la condición C*NOT D.

REPETICIÓN DE SECUENCIA

Según la condición de transición que se cumpla, la evolución se produce hacia una serie de etapas o bien hace un salto hacia atrás, repitiendo las etapas anteriores. - 4 KM S 5 KL CE 6 KR + C *D 7 HR B De la Etapa 6 podemos seguir por la Etapa 7 si se cumple la condición C*D, o volvemos a la Etapa 5 si se cumple la condición C*NOT D.

Ejemplo de Automatización de Columna Taladro

S2 I1 S1 ОД DA m d M P Hacer la automatización de una columna taladro con el siguiente funcionamiento: inicio: La máquina está arriba y accionando el final carrera S2. Al pulsar M (marcha) la maquina empieza a bajar por medio del contactor KM1 (bajar)-cuando toca I1 la maquina sigue bajando y gira a derechas la fresa por medio del contactor KM3 (derecha)- cuando toca S1 la fresa gira hacia la izquierda por medio del contactor KM4 (izquierda) y sube por medio del contactor KM2 (subir)- cuando toca 11 para de girar y sigue subiendo- cuando toca S2 para la maniobra. Entradas para transiciones: - M (Pulsador marcha) - S2 (Final carrera superior) - I1 (Final carrera medio) - S1 (Final carrera inferior) - P (Pulsador paro normalmente cerrado) Acciones: (2 motores con inversión de giro) - Km1 (motor bajar) - Km2 (motor subir) - Km3 (giro derechas) - Km4 (giro a izquierdas) M.S2 1 KM1 baja I1 " bajá' 2 KM1 KM3 " giro d' chá" TS1 ' giro izq . 3 KM4 KM 2 ' sube " I1 4 KM2 'subé' S2

Implementación de Pulsador de Paro en GRAFCET

Si introducimos un pulsador de Paro (P) al sistema , el grafcet quedaría así: (ten ecuenta que los paros siempre se implementan con contactos normalmente cerrados, por lo que tenemos que escribirlo en las transiciones como negados, es decir se activan cuando se abren) Como puedes comprobar hemos ampliado haciendo divergencias OR desde cualquier Etapa si pulsamos el paro nos lleva a la Etapa inicial que no tiene ninguna acción asociada, por lo que se para toda máquina. 0 M.S2 1 KM1 baja" P + I1 " baja' 2 KM1 KM3 "giro d' chá' P 51 giro izq . 3 KM4 KM2 'sube' P I1 4 KM2 'subé' P S2

Divergencia OR desde la Etapa Inicial

Para finalizar vamos a intorducir una última posibilidad que se pueda dar en el sistema; imagina que estando en la etapa 3 pulsamos paro y nos vamos a la Etapa inicial, si queremos volver a iniciar el proceso tenemos que llevar la máquina hasta arriba para que toque el final de carrera S2. Para ello hacemos una divergencia or desde la etapa inicial; quedaría así: Si estoy en la Etapa 0 y pulso M y no está activo el final de carrera S2, paso de la Etapa 0 a la Etapa 5. Si estoy en la Etapa5 y se activa el final de carrera S2 paso de la Etapa 5 a la Etapa 0. Con esto el sistema está dispuesto para arrancar con normalidad. El grafcet quedaría así: M.S2 + M . S2 1 KM1 baja - S2 P 7 I1 " baja' 2 KM1 KM3 " giro d' chá' -S1 giro izq. 3 KM4 KM2 "sube' P 7 - I1 4 KM2 "sube' P S2 5 - KM2 P