PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIONDE MECANICA

(PNFM)

Automatización industrial

Aplicación del modelo GRAFCET

Profesor: Autor:

Oropeza Juan. Córdova Omar

C.I. 22.814.079

VIII-MEC-8N

Ciudad bolívar, enero de 2015

Tabla de contenido

Introducción............................................................................................................................3

Automatizar procesos.............................................................................................................4

Etapas para la automatización.................................................................................................4

GRAFCET..............................................................................................................................5

Principios básicos................................................................................................................5

Elementos de programación................................................................................................6

Ejercicio..................................................................................................................................7

Aplicación del método de Grafcet..........................................................................................8

Explicación del diagrama........................................................................................................9

Conclusión............................................................................................................................11

Bibliografía...........................................................................................................................12

Websites:...........................................................................................................................12

Introducción

La automatización en los procesos Industriales, se basa en la capacidad para controlar la

información necesaria en el proceso productivo, mediante la aplicación de mecanismos de medición

y evaluación de las normas de producción. A través de diversos instrumentos controlados por la

información suministrada por la computadora, se regula el funcionamiento de las máquinas u otros

elementos que operan el proceso productivo.

Mediante la utilización de captadores o sensores (que son esencialmente instrumentos de

medición, como termómetros o barómetros), se recibe la información sobra el funcionamiento de

las variables que deben ser controladas (temperatura, presión, velocidad, espesor o cualquier otra

que pueda cuantificarse), esta información se convierte en una señal, que es comparada por medio

de la computadora con la norma, consigna, o valor deseado para determinada variable. Si esta señal

no concuerda con la norma de Inmediato se genere una señal de control (que es esencialmente una

nueva Instrucción), por la que se acciona un actuador o ejecutante (que generalmente son válvulas y

motores), el que convierte la señal de control en una acción sobre el proceso de producción capaz de

alterar la señal original imprimiéndole el valor o la dirección deseada.

¿Qué es automatizar procesos?

La automatización de los procesos es la sustitución de tareas tradicionalmente manuales por las

mismas realizadas de manera automática por máquinas, robots o cualquier otro tipo de

automatismo. La automatización tiene ventajas muy evidentes en los procesos industriales. Se

mejora en costes, en servicio y en calidad. El trabajo es más rápido y no necesita de una cantidad

determinada de operarios, que antes eran necesarios. Además se producen menos problemas de

calidad por realizarse el trabajo de una manera más uniforme debido a las especificaciones dadas al

automatismo. Otras ventajas se obtienen de la automatización son el aumento de producción, menor

gasto energético, mayor seguridad para los trabajadores.

Etapas para la automatización

Las etapas que se deben seguir para la instalación de un automatismo son:

1.- Análisis del proceso. Se trata de estudiar el proceso completo y buscar puntos de mejora

(preferiblemente en el cuello de botella).

2.- Busqueda de soluciones: Hay que buscar elementos sustitutivos para la situación actual:

robotica industrial, maquinaria, PLC's, diferentes tipos de automatismos.

3.- Estudiar los costes de la inversión: Hay que ver cual de las soluciones nos aporta un retorno

de la inversión más rápido, la solución más amortizable, estudiar los costes de los posibles despidos.

El beneficio económico y social debe ser mayor que el coste de operación y mantenimiento.

4.- Instalación: Una vez elegida la solución hay que asegurar su correcta instalación y puesta a

punto. Este proceso es delicado porque de él depende en gran medida un resultado óptimo del

desarrollo. 4.- Formar al personal en la mejora: es posible que haya pequeñas reparaciones, rearmes,

cambios de herramientas, etc que pueda realizar un operario. Para ello tendrá que estar formado en

la tecnología implementada.

5.- Comprobación: Una vez está el automatismo en marcha debemos comprobar que funciona

como deseamos. Lo normal es que la empresa que nos lo vende nos ofrezca un periodo de tiempo

para dar marcha atrás sin coste o con costes muy bajos.

GRAFCET

GRAFCET (Gráfico de Control Funcional Transición Paso) es un modelo de representación

gráfica, de los sucesivos comportamientos de un sistema lógico, predefinido por sus entradas y

salidas. También, es un grafo, o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del

proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que

provocan estas acciones. Inicialmente fue propuesto para documentar la etapa secuencial de los

sistemas de control de procesos a eventos discretos.

No fue concebido como un lenguaje de programación de autómatas, sino un tipo de Grafo para

elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del automatismo o programa de autómata.

Varios fabricantes en sus autómatas de gama alta hacen este paso directo, lo que lo ha convertido en

un potente lenguaje gráfico de programación para autómatas, adaptado a la resolución de sistemas

secuenciales. En la actualidad no tiene una amplia difusión como lenguaje, puesto que la mayoría

de los autómatas no pueden programarse directamente en este lenguaje, a diferencia del  Lenguaje

Ladder. Pero se ha universalizado como herramienta de modelado que permite el paso directo a

programación, también con Ladder.

Principios básicos

Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje GRAFCET, se

deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:

Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras otra.

A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas cuando la etapa esté

activa.

Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición y está activa la etapa

anterior.

El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la etapa siguiente y

la desactivación de la etapa precedente.

Nunca puede haber dos etapas o condiciones consecutivas, siempre deben ir colocadas de

forma alterna.

Elementos de programación

Para programar un autómata en GRAFCET es necesario conocer cada uno de los elementos

propios de que consta.

Tabla 1. Simbología de programación.

Ejercicio:

Una fábrica de jugos, necesita un sistema autónomo de mezclado donde 2 de sus componentes

sean mezclados en partes iguales, con una cantidad específica de agua, dicha combinación debe ser

revuelta por un periodo de tiempo de 30seg, y luego ser vaciada en un depósito.

En pro de satisfacer estas necesidades se plantea la siguiente solución:

Llenar el depósito de agua abriendo la válvula V1, la dosificación de los dos productos se realiza

con una tolva acumulativa, se vierte el producto A sobre la tolva hasta que se alcanza un peso SP1 y

a continuación se añade el producto B para conseguir el peso total de los 2 productos, SP2. Se abre

la válvula de la tolva durante 10 segundos para dejar caer el contenido. Se realiza el proceso de

mezclado durante 30 segundos accionando el agitador y se vacía el depósito para poder iniciar un

nuevo ciclo. El proceso se activa pulsando el interruptor A.

Figura 1. Propuesta de diseño de mezcladora autómata

Aplicación del método de Grafcet

Diagrama 1. Diagrama de Grafcet

Explicación del diagrama.

• Etapa 0: etapa de inicio del GRAFCET, es la situación de reposo del sistema.

- La salida de esta etapa se produce cuando la función lógica que aparece en la transición de

salida se cumple, es decir, cuando “P=1”: Esto se produce al pulsar el interruptor de activación del

sistema.

-Al iniciar el proceso, se activan dos etapas simultáneamente (esto se indica en el GRAFCET

con la doble línea horizontal después de la transición). En ese momento las etapas 1 y 2 están

activas simultáneamente y se desactiva la etapa 0.

• Etapa 1: corresponde a la apertura de la válvula V1 para llenar el depósito de agua. Se

desactivará esta etapa cuando el depósito esté lleno, lo que se indica con el sensor DL, por eso la

transición de la etapa 1 a la 7 se hace con la función lógica “DL”.

• Etapa 2: corresponde al vertido del producto A en la tolva, se abre la válvula VA. Se saldrá de

esta etapa cuando se haya vertido la cantidad suficiente de producto A, indicado por SP1, es decir,

la transición se cumple con SP1. Entonces se desactiva la etapa 2 y se activa la etapa 3.

• Etapa 3: corresponde al vertido del producto B en la tolva, se abre la válvula VB. Se saldrá de

esta etapa cuando se haya vertido la cantidad suficiente de producto B, indicado por SP2, es decir,

la transición se cumple con SP2. Entonces se desactiva la etapa 3 y se activa la etapa 8.

-Las etapas 7 y 8 son etapas de espera. Es necesario que ambas ramas del GRAFCET se hayan

completado (el llenado del depósito a la izquierda y el vertido de los productos en la tolva a la

derecha) para poder pasar a las etapas de vertido, mezclado y vaciado, por eso deben desactivarse

simultáneamente las dos ramas. Como no sabemos cuál acabará antes, ponemos estas etapas de

espera.

-Para que se verifique la transición de desactivación de etapas simultáneas es necesario que las

etapas precedentes, la etapa 7 y la etapa 8, estén activas, esto quiere decir que se han finalizado los

procesos de llenado del depósito de agua y vertido de los productos, y que se cumpla la función

lógica asociada a la transición, como no necesitamos que se cumpla ninguna condición más se pone

una función “siempre cierta” esto es “1”.

• Etapa 4: corresponde al proceso de vertido del contenido de la tolva, se abre la válvula V2

hasta que la tolva se vacía. La transición ocurre pasados 10s.

• Etapa 5: corresponde al proceso de mezclado, se activa el agitador durante 30s. La transición

ocurre pasados 30s.

• Etapa 6: corresponde al proceso de vaciado del depósito, se abre la válvula V3 hasta que el

depósito se vacía. La transición ocurre cuando el sensor DV está a 0, deja de detectar líquido. Es

decir, la función lógica DV.

Conclusión

La automatización de la industria alcanza diferentes niveles y grados ya que la posibilidad

concrete de su implementación en los procesos de fabricación industrial varía considerablemente

según se trate de procesos de producción continua o en serie. En efecto, como es el caso, del

ejercicio explicado en este trabajo, el conducto es el resultado de una serie de operaciones

secuenciales, predeterminadas en su orden, poco numerosas, y que requieren su Integración en un

flujo continuo de producción.

Los principales aportes de la microelectrónica a este tipo de automatización son los mecanismos

de control de las diversas fases o etapas productivas y la creciente capacidad de control integrado de

todo el proceso productivo. Por su parte, la producción en serle está formada por diversas

operaciones productivas, generalmente paralelas entre si o realizadas en diferentes períodos de

tiempos o sitios de trabajo, lo que ha dificultado la integración de líneas de producción

automatización. Desde mediados de los años setenta las posibilidades de automatización integrada

han aumentado rápidamente gracias a los adelantos en la robótica, en las máquinas herramienta de

control numérico, en los sistemas flexibles de producción, y en el diseño y manufactura asistidos

por computadora (CAD/CAM).

Bibliografía

-Instrumentación y Automatización Venezolana, Intrave C.A. Control deprocesos. Ingeniero MBA

Delgado M., Enrique. 2005.

-Instrumentación y Automatización Venezolana, Intrave C.A. Introducción a los PLC’s

Controladores Lógicos Programables. Ingeniero MBA Delgado M., Enrique. 2005.

-J. Balcels y J.L. Romeral. “Autómatas Programables”. Marcombo. International Standard IEC

1131-3. IEC, 1993.

-Piedrafita Moreno, Ramón. Ingeniería de la automatización industrial. Ra-Ma. 2003.

Websites:

www.peocitíes.com/automatización industrial

www.mamma.com (automatización)