Diseño estructurado GRAFCET

1. Diseño estructurado GRAFCET Pablo San Segundo C-206 pablo.sansegundo@upm.es

2. Introducción • IEC 60848 • IEC 61131-3: Diagramas de funciones secuenciales (SFC)

3. Elementos básicos del diagrama Etapa inicial o de reposo Marca de Etapa activa Ejemplos de sintaxis válidas para receptividades • Grafo dirigido con dos tipos de vértices • Etapas (estados) • Transiciones • Los arcos dirigidos enlazan siempre vértices distintos. • Se denomina receptividad a la función lógica que define la transición. • Se pueden añadir comentarios entrecomillados en los vértices • Las etapas se numeran. La numeración de las receptividades es opcional.

4. Niveles

5. Estructuras lógicas fundamentales Secuencia Divergencia Y Convergencia Y Divergencia OR Convergencia OR Saltos

6. Evolución del grafcet Cilindro expandiendo Cilindro expandido

7. Reglas de evolución • 1-Regla de inicio: El arranque del sistema supone la activación de todas las etapas iniciales y solamente estas • II-Regla de evolución de una transición: Una transición franqueable debe ser inmediatamente franqueada • III- Regla de evolución de las etapas activas: El franqueo de una transición supone la activación simultánea de todas las etapas inmediatamente posteriores y desactivación simultánea de todas las etapas inmediatamente anteriores • IV-Regla de franqueamiento simultáneo: Todas las transiciones franqueables se franquearán inmediata y simultáneamente • V-Regla de prioridad de etapa activa: Si la evolución de un GRAFCET (debido a las reglas anteriores) implica la activación y desactivación simultánea de una etapa, ésta deberá permanecer activa

8. Ejemplos c=1 Estado prohibido: transición franqueable REGLA II Franqueamiento habitual (c=1) REGLA III a=1, b=1 Franqueo simultáneo (d=1, f=1) REGLA IV Activación y Desactivación simultánea REGLA V

9. Prioridad en estructuras O La estructura en su forma mas simple no indica prioridad. Si es posible que C2=C3=1 simultáneamente entonces existe un error de diseño. SOLUCIONES Modelado de prioridad en la receptividad Norma IEC 61131-3

10. Representación de actuadores • Cada actuador se añade como una caja a la izquierda de de la etapa a la que va asociada. Ejemplos de acciones continuas con la etapa • Acción condicionada: Condiciona la acción de control a un evento (endógeno o exógeno) Norma IEC 60848

11. M BR BL SR X Y Z C P A B Ejemplo: Máquina taladradora

12. E Ejemplo: Máquina taladradora • Funcionamiento de la taladradora: • Existe un pulsador “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 BL, bajada rápida BR y subida rápida SR. • La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta 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 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 de la broca “BR”. • Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza, el detector “Y” provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso lento “BL”, el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera “Z”. Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta alcanzar la posición de reposo “X”.

13. Actuadores SFC (IEC 61131-3) indicador calificador Actuador (lógico) Acción no asociable a la imagen de entradas/salidas de un PLC (i.e. endógena, no booleana) EJEMPLOS IEC 61131-3 IEC 60848 IEC 61131

14. Calificadores (IEC 61131-3) • Acciones retardadas (D) • Acciones limitadas (L) • Acciones mantenidas (S) y (R) • Acciones impulsionales (P)

15. Ejemplos actuadores (IEC 61131-3) U X4 L S5T#10S SI T1 U X4 U T1 = Bombilla U X2 L S5T#0.5s SE T1 U X2 U T1 = Luz U X6 S Expandir //… U X8 R Expandir U X5 FP M100.0 = Mpulso

16. temp Variable de temporización Etapa1 Acción A Representación de eventos temporizados Operador tiempo: TON SINTAXIS IEC 60848 (tiempo/evento) Trn-1 SINTAXIS IEC 61131 (evento.tiempo) 1 A tiempo/ X1 s1.T: retardo desde activación de etapa s1.X: Activación de tapa X1

17. Ejercicio de programación Estando X4 activa la luz se enciende con la activación de ‘a’ tras 2s y se apaga con la desactivación de ‘a’ tras 10s

18. Etapas inestables (evolución fugaz) c1=1 c2=1 AWL? EVOLUCIÓN FUGAZ (REGLA IV): ETAPA 7 INESTABLE

19. Ejercicio: implementación REGLA V REGISTRO DE DECALAJE

20. Grafcet no seguros (insecure) Grafcets normalizados poco consistentes o simplemente sin sentido físico ¿INSEGURO? ¿INSEGURO?

21. Etapas/transiciones fuente y pozo

22. Coordinación entre grafcets parciales • Coordinación horizontal • Típicamente etapas de una secuencia en receptividades de otra secuencia • Macroetapas • Coordinación jerárquica (relación maestro-esclavo) • Encapsulación de un grafcet parcial dentro de otro • Forzado

23. Coordinación horizontal: Macroetapas MACROETAPA M1 MÁQUINA TRÁNSFER REGLAS DE EVOLUCIÓN 1-Franqueo de (5) y activación E1 simultáneo 2-(6) no será validada hasta que se active S1

24. Coordinación jerárquica: Encapsulación (1/2) NORMA IEC 60848 Encapsulación Reposo Nexo de activación

25. Coordinación jerárquica: Encapsulación (2/2) NORMA IEC 61131-3

26. Coordinación jerárquica: Forzado(1/2) • Definición: Se dice que un grafcet “fuerza” a otro cuando controla su dinámica impidiendo que obedezca las reglas de evolución • Restricciones • Dos grafcets no pueden forzarse mutuamente (no simetría) • Un grafcet no puede forzarse a sí mismo (no reflexividad) • Un grafcet solo puede tener un grafcet maestro (unicidad)

27. Coordinación jerárquica: Forzado (2/2) SINTAXIS DE ACCIÓN DE FORZADO Activación X13 y X17 Congelación Activación Reposo G1 “etapa fuente”

28. Programación de grafcets parciales G1 “etapa fuente”

29. Modelado de defecto: secuencia de escape AWL?

30. Ejemplo: Tramos de escaleras mecánicas