Transcript Diseño estructurado GRAFCET Pablo San Segundo C-206 [email protected] Introducción   IEC 60848 IEC 61131-3: Diagramas de funciones secuenciales (SFC)

Diseño estructurado
GRAFCET
Pablo San Segundo C-206
[email protected]
Introducción


IEC 60848
IEC 61131-3: Diagramas de funciones secuenciales (SFC)
Elementos básicos del diagrama

Grafo dirigido con dos tipos de
vértices






Etapa inicial o
de reposo
Etapas (estados)
Transiciones
2
¿válvula
abierta?
A
0
●
0
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.
2
Marca de
Etapa activa
B
1
Tarea1 Tarea2
2
S1  X 1  S3
C
2
S1 
1
D
Ejemplos de sintaxis válidas para receptividades
receptividad
1
receptividad2
2
S1
(1)
receptividad1
E
“estado de
reposo”
Tarea1 Tarea2
Niveles
0
Comprimir
0
Inicio de ciclo y
cilindro comprimido
1 Expandir
20 segundos
Nivel 1: Descriptivo
0
1 Expandir +
1
Se
2
R
Q0
Io·I1
Pon·Sc
¿cilindro expandido?
2 Pieza sujeta
Expandir -
S
Q0
I2
2
20s/X2
Nivel 2: Tecnológico
s2.T=20s
Nivel 3: Detalle
Estructuras lógicas fundamentales
2
1
1
3
c
c
c
2
2
Secuencia
3
1
Divergencia Y
Convergencia Y
1
1
c1
1
1
2
2
c1
c2
c2
c2
c3
c2
3
2
2
3
Divergencia OR
3
3
Convergencia OR
c1
Saltos
Evolución del grafcet
0
Expandir -
0
Maniobra de
expansión de
un cilindro
Pon·Sc
1● Expandir +
Expandir Pon·Sc
1 Expandir +
Se
Se
2●
2
20s/X2
20s/X2
Cilindro expandiendo
Cilindro expandido
Sc
Expandir
Se
Reglas de evolución

1-Regla de inicio:

II-Regla de evolución de una transición: Una transición
El arranque del sistema supone la activación de todas
las etapas iniciales y solamente estas
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
Ejemplos
2•
1
●
2
3•
3
c=1
1
c
c
1•
1
2
Estado prohibido: transición franqueable
REGLA II
Franqueamiento habitual (c=1)
REGLA III
1
1
●
c
1
a
2•
4•
d
3
f
e
a
2
●
2
●
b
5
a=1, b=1
b
g
Franqueo simultáneo (d=1, f=1)
REGLA IV
Activación y Desactivación simultánea
REGLA V
Prioridad en estructuras O
1
La estructura en su forma mas simple no indica prioridad. Si
es posible que C2=C3=1 simultáneamente entonces existe
un error de diseño.
c3
c2
3
2
SOLUCIONES
1
1
1
*
*
2
c2  c3
2
c3
3
Modelado de prioridad en
la receptividad
c3
c2
2
3
1
c3
c2
2
Norma IEC 61131-3
3
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
Tarea1 Tarea2
1
1
Tarea1
1
Tarea1
Tarea2
Tarea2

Acción condicionada: Condiciona la acción de control a
un evento (endógeno o exógeno)
Condición
2
2
Ejecutar Tarea si se cumple Condición
Tarea1
A
B
Norma IEC 60848
Ejemplo: Máquina taladradora
M
BR
BL
SR
X
Y
Z
C
P
A
B
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”.
Actuadores SFC (IEC 61131-3)
X
1
2
3
indicador
4
calificador
Actuador (lógico)
Acción no asociable a la imagen de entradas/salidas de un
PLC (i.e. endógena, no booleana)
EJEMPLOS
IEC 61131-3
2
IEC 60848
IEC 61131
2
depósito no
lleno
2
N
D
t=0,5s
Luz
S
Abrir válvula
c
c
Abrir válvula
Abrir válvula
depósito
lleno
Abriendo
válvula
abierta
N
Abrir válvula
abierta
Calificadores (IEC 61131-3)




Acciones retardadas (D)
Acciones limitadas (L)
Acciones mantenidas (S) y (R)
Acciones impulsionales (P)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Símbolo
ninguno
N
R
S
L
D
P
SD
DS
SL
P1
P0
2
D
t=0,5s
Luz
S
Abrir válvula
c
Descripción
acción continua mientras dura la etapa
acción continua mientras dura la etapa
desactivación de acción mantenida
acción mantenida
acción limitada tras la activación de la etapa
acción retardada tras la activación de la etapa
acción impulsional
acción mantenida y retardada
acción retardada y mantenida
acción mantenida y limitada en el tiempo
acción de pulso por activación de la etapa
acción de pulso por desactivación de la etapa
c
Ejemplos actuadores (IEC 61131-3)
U X2
L S5T#0.5s
SE T1
U X2
U T1
= Luz
D
t=0,5s
2
bombilla
U X4
L S5T#10S
SI T1
bombilla
c
c
X2
Lum.
L
t=3s
4
U X4
U T1
= Bombilla
X4
3s
Lum.
0,5s
Acción retardada
Acción limitada en el tiempo
6
S
Expandir
U X6
S Expandir
//…
c1
5
P Marca de pulso
7
U X5
FP M100.0
= Mpulso
c2
8
X5
tiempo de ciclo
Pulso
R
U X8
R Expandir
X6
X8
Exp.
Acción impulsional
Expandir
Acción mantenida
Representación de eventos temporizados
Operador tiempo: TON
SINTAXIS IEC 60848
(tiempo/evento)
temp
Variable de
temporización
Trn-1
Etapa1
A
1
Acción A
tiempo/ X1
0
SINTAXIS IEC 61131
(evento.tiempo)
N Q1.0
I1.0
s1.T: retardo desde activación de etapa
1
s1.X: Activación de tapa X1
N
a1
3
N Q1.1
SFC1
(1)
s1.5s
2
I1.2
4
Ejercicio de programación
2s/a/10s
Estando X4 activa la luz se enciende con
la activación de ‘a’ tras 2s y se apaga con
la desactivación de ‘a’ tras 10s
Luz
4
c
OB1
U
U
U
=
X4
“T1”
“T2”
“Luz”
U
L
SS
“a”
S5T#2s
T1
UN
R
T2
T1
U
L
SA
“a”
S5T#10s
T2
Etapas inestables (evolución fugaz)
c1=1
c2=1
6•
6•
c1
c1
7
Expandir
7
S
Expandir
c2
c2
8
8
c3
c3
AWL?
EVOLUCIÓN FUGAZ (REGLA IV): ETAPA 7 INESTABLE
Ejercicio: implementación REGLA V
OB1
REGISTRO DE DECALAJE
avance  ( pieza  1)
1
Seg1: flanco avance
U
FP
=
“avance”
“Mflanco”
“Mpulso”
avance 
Seg2: x1x2
U
U
S
R
=
“x1”
“Mpulso”
“x2”
“x1”
“Maux”
Seg3: x2x3
U
U
UN
S
R
“x2”
“Mpulso”
“Maux”
“x3”
“x2”
2
avance 
3
OB1
Seg1: flanco avance
avance 
U
FP
=
“avance”
“Mflanco”
“Mpulso”
Seg2: x1x2
U
U
S
R
R
“x1”
“Mpulso”
“x2”
“x1”
“Mpulso”
Seg3: x2x3
U
U
S
R
R
“x2”
“Mpulso”
“x3”
“x2”
“Mpulso
Grafcet no seguros (insecure)
Grafcets normalizados poco
consistentes o simplemente
sin sentido físico
0
0
0
1
1
3
3
t1
2
2
4
4
5
5
1
3
2
t5
t3
t2
4
6
6
t6
5
0
¿INSEGURO?
t4
6
0
¿INSEGURO?
Etapas/transiciones fuente y pozo
0
0
1
Pulsador de arranque
c
1 Expansión
1
2 Compresión
5 segundos sin que se desactive el
sensor de fin de carrera
2
3 Alarma
avance  ( pieza  1)
f↑
0
1
1
f↑
avance 
c
2
2
1
avance 
c
3
2
avance 
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
Coordinación horizontal: Macroetapas
MACROETAPA M1
MÁQUINA TRÁNSFER
E1
(5)
g
f
1.1
M1
h
(6)
0
k
j
1.2
“Llenado”
M1
M1
i
S1
1
REGLAS DE EVOLUCIÓN
1-Franqueo de (5) y activación E1 simultáneo
2-(6) no será validada hasta que se active S1
“Taponado”
1
Cinta
Coordinación jerárquica: Encapsulación (1/2)
NORMA IEC 60848
5
5
Encapsulación
*
Reposo
Nexo de activación
5
0
condiciones iniciales
4
“Llenado”
M1
5
=1
6
*
G1
“Taponado”
M2
1
Cinta
Coordinación jerárquica: Encapsulación (2/2)
NORMA IEC 61131-3
0
SFC1
N Q1.0
I1.0
5
6
1
N
a1
3
N Q1.1
SFC1
(1)
s8.X
2
I1.2
7
4
8
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)
Coordinación jerárquica: Forzado (2/2)
SINTAXIS DE ACCIÓN
DE FORZADO
2
G1{13,17}
Activación X13 y X17
2
G2{*}
2
Congelación
Activación Reposo
G3
10
0
Expandir
G3{INIT}
-
G1
EMER
Pon·Sc
Entrez
G1{20}
11 texte
ici
1● Expandir +
EMER
“etapa fuente”
Se
20
2
rearme
20s/X2
0
Programación de grafcets parciales
G1
G3
10
0
Expandir -
EMER
Pon·Sc
Entrez
G1{20}
11 texte
ici
1● Expandir +
EMER
Se
“etapa fuente”
2
20
20s/X2
OB100
SET
S
S
R
“X10”
“X0”
….
OB1 (forzado)
U
S
R
R
R
“X11”
“X20”
“X0”
“X1”
“X2”
rearme
0
Modelado de defecto: secuencia de escape
0
N
T1
0
Watchdog 15s
1
Abrir válvula
2
Watchdog 15s
10
Abrir válvula
0,1,2
T1
T1
10s/X1
T1
T1
T1
1
N
10
10s/X1
10 “defecto”
2
Cerrar válvula
10 “defecto”
Cerrar válvula
T1
T1
10s/X1
10s/X1
10
3
3
AWL?
T1
Ejemplo: Tramos de escaleras mecánicas
Panel de
mando
ON
SBS
SE2
OFF EMER
SE1
Motor 2
Señal de luz
SBB
Motor 1
Barrera
telescópica
L_TIME