Diseño estructurado GRAFCET
Click here to load reader
description
Transcript of Diseño estructurado GRAFCET
Introducción IEC 60848 IEC 61131-3: Diagramas de funciones
secuenciales (SFC)
Elementos básicos del diagrama
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.
1
receptividad
Tarea1 Tarea2
“estado de reposo”
(1)
0
●
0
1
receptividad1
Tarea1 Tarea2
receptividad2
2
¿válvula
abierta?
2
1S
2
1 31S X S
2
1
2
1S
A B C D E
Ejemplos de sintaxis válidas para receptividades
Etapa inicial o de reposo
Marca de Etapa activa
Niveles
Inicio de ciclo y
cilindro comprimido
¿cilindro expandido?
0
Expandir1
Pieza sujeta2
20 segundos
Comprimir
Pon·Sc
Se
0
Expandir +1
2
20s/X2
Expandir -
Io·I1
I2
0
1
2
s2.T=20s
R Q0
S Q0
Nivel 1: Descriptivo Nivel 2: Tecnológico Nivel 3: Detalle
Estructuras lógicas fundamentales
1
2
c
Secuencia
1
2 3
c
Divergencia Y
1
2 3
c
Convergencia Y
1
2 3
c2 c3
3
1 2
c1 c2
2
3
1
c1
c22
3
1
c1
c2
Divergencia OR Convergencia OR Saltos
Evolución del grafcet
Pon·Sc
Se
0
Expandir +1●
2
20s/X2
Expandir -
Pon·Sc
Se
0
Expandir +1
2●
20s/X2
Expandir -
Maniobra de expansión de
un cilindro
Cilindro expandiendo Cilindro expandido
Sc Se
Expandir
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
Ejemplos
1
●
2
1
Estado prohibido: transición franqueable REGLA II
Franqueo simultáneo (d=1, f=1)REGLA IV
1
2• 3•
c
1•
2 3
c
Franqueamiento habitual (c=1)REGLA III
a
b
1
●
2
●
a
b
1
2
●
a=1, b=1
Activación y Desactivación simultánea REGLA V
1
2•
c
d
3
e
4•
f
5
g
c=1
Prioridad en estructuras O
1
2 3
c2 c3
La estructura en su forma mas simple no indica prioridad. Si es posible que C2=C3=1 simultáneamente entonces existe un error de diseño.
1
2 3
c3c2 c3
Modelado de prioridad en la receptividad
SOLUCIONES
1
2 3
c2 c3
*2 1
1
2 3
c2 c3
*
Norma IEC 61131-3
Representación de actuadores Cada actuador se añade como una caja a la
izquierda de de la etapa a la que va asociada.
1 Tarea1 Tarea2
1 Tarea1
Tarea2
1 Tarea1 Tarea2
Ejemplos de acciones continuas con la etapa
Acción condicionada: Condiciona la acción de control a un evento (endógeno o exógeno)
2 Tarea1
Condición
2 Ejecutar Tarea si se cumple Condición
A B
Norma IEC 60848
Ejemplo: Máquina taladradora
BA
P
X
Y
Z
C
MBRBLSR
E 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”.
Ejemplo: Máquina taladradora
Actuadores SFC (IEC 61131-3)
1X 2 3
4
calificador
Actuador (lógico)
indicador
Acción no asociable a la imagen de entradas/salidas de un PLC (i.e. endógena, no booleana)
2 Abrir válvula
depósito no lleno
N2 Abrir válvula depósito lleno
EJEMPLOS
IEC 60848
IEC 61131
Dt=0,5s2
c
Luz c
S Abrir válvula
NAbriendo
válvulaAbrir válvula abierta
abierta
IEC 61131-3
Calificadores (IEC 61131-3) Acciones retardadas (D) Acciones limitadas (L) Acciones mantenidas (S)
y (R) Acciones impulsionales
(P) Símbolo Descripción 1 ninguno acción continua mientras dura la etapa 2 N acción continua mientras dura la etapa 3 R desactivación de acción mantenida 4 S acción mantenida 5 L acción limitada tras la activación de la etapa 6 D acción retardada tras la activación de la etapa 7 P acción impulsional 8 SD acción mantenida y retardada 9 DS acción retardada y mantenida 10 SL acción mantenida y limitada en el tiempo 11 P1 acción de pulso por activación de la etapa 12 P0 acción de pulso por desactivación de la etapa
Dt=0,5s2
c
Luz c
S Abrir válvula
Ejemplos actuadores (IEC 61131-3)
0,5s
X2
Lum.
2
c
Dt=0,5s bombilla
4
c
Lt=3s bombilla
3s
X4
Lum.
Acción retardada Acción limitada en el tiempo
X5
Pulso
P5 Marca de pulso
tiempo de ciclo
6
c1
7
c2
8
S Expandir
R Expandir
X6
Exp.
X8
Acción impulsional Acción mantenida
U X2L S5T#0.5sSE T1
U X2U T1= Luz
U X5FP M100.0 = Mpulso
U X6S Expandir//…
U X8R Expandir
U X4L S5T#10SSI T1
U X4U T1= Bombilla
Representación de eventos temporizados
SINTAXIS IEC 60848 (tiempo/evento)
tempVariable de
temporización
Etapa1
Acción A
Trn-1
1 A
tiempo/ X1
Operador tiempo: TON
SINTAXIS IEC 61131 (evento.tiempo)
(1)
N Q1.00
I1.0
N a1
SFC1
1 N Q1.13
I1.2
2 4
s1.5s
s1.T: retardo desde activación de etapa
s1.X: Activación de tapa X1
Ejercicio de programación
4 Luz
2s/a/10s
c
OB1
U X4U “T1”U “T2”= “Luz”
U “a”L S5T#2sSS T1
UN T2R T1
U “a”L S5T#10sSA T2
Estando X4 activa la luz se enciende con la activación de ‘a’ tras 2s y se apaga con la desactivación de ‘a’ tras 10s
Etapas inestables (evolución fugaz)
7
6•
c1
c2
8
Expandir
c3
S
c1=1
c2=1
EVOLUCIÓN FUGAZ (REGLA IV): ETAPA 7 INESTABLE
7
6•
c1
c2
8
Expandir
c3
AWL?
Ejercicio: implementación REGLA V
1
2
3
( 1)avance pieza
avance
avance
avance
REGISTRO DE DECALAJE
OB1
Seg1: flanco avance
Seg2: x1x2 Seg3: x2x3
U “avance”FP“Mflanco”=“Mpulso”
U “x1”U“Mpulso”S “x2”R “x1”= “Maux”
U “x2”U“Mpulso”UN “Maux”S “x3”R “x2”
OB1
Seg1: flanco avance
Seg2: x1x2 Seg3: x2x3
U “avance”FP“Mflanco”=“Mpulso”
U “x1”U“Mpulso”S “x2”R “x1”R“Mpulso”
U “x2”U“Mpulso”S “x3”R “x2”R“Mpulso
Grafcet no seguros (insecure)
0
1 2 3
4 5
6
t1
t2 t3
t4
t5 t6
Grafcets normalizados poco consistentes o simplemente sin sentido físico
0
1 3
2
4
6
5
0
0
1 3
2
4
6
5
0
¿INSEGURO? ¿INSEGURO?
Etapas/transiciones fuente y pozo
1
c
1
0
2
Pulsador de arranque
0
Alarma3
5 segundos sin que se desactive el sensor de fin de carrera
Compresión2
Expansión1
1
2
c
f↑
1
2
c
f↑
0 1
2
3
( 1)avance pieza
avance
avance
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
M1
f
k
E1
1.1
1.2
S1
g
h
i
j
(5)
(6)
MACROETAPA M1
0
M1 M1“Llenado” “Taponado”
Cinta1
1
MÁQUINA TRÁNSFER
REGLAS DE EVOLUCIÓN1-Franqueo de (5) y activación E1 simultáneo2-(6) no será validada hasta que se active S1
Coordinación jerárquica: Encapsulación (1/2)
NORMA IEC 60848 5 5 *
6
4
5
0
M1 M2“Llenado” “Taponado”
Cinta1
=1
5
*
condiciones iniciales
G1
Encapsulación Reposo Nexo de activación
Coordinación jerárquica: Encapsulación (2/2)
NORMA IEC 61131-3
(1)
N Q1.00
I1.0
N a1
SFC1
1 N Q1.13
I1.2
2 4
s8.X
5
6
7
8
SFC1
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
G1{13,17}2 G2{*}2 G3{INIT}2
Activación X13 y X17 Activación ReposoCongelación
Entrez texte ici
10
G1{20}11
EMER
G3
EMERPon·Sc
Se
0
Expandir +1●
2
20s/X2
Expandir -G1
20
rearme
0
“etapa fuente”
Programación de grafcets parciales
Entrez texte ici
10
G1{20}11
EMER
G3
EMERPon·Sc
Se
0
Expandir +1●
2
20s/X2
Expandir -
20
rearme
0
“etapa fuente”
OB100 OB1 (forzado)
SETS “X10”S “X0”R ….
U “X11”S “X20”R “X0”R “X1”R “X2”
G1
Modelado de defecto: secuencia de escape
0
10s/X1
Abrir válvula1
Cerrar válvula2
10s/X1
3
T1Watchdog 15s
N
10 “defecto”
T1
T1
T1
AWL?
0
10s/X1
Abrir válvula1
Cerrar válvula2
10s/X1
3
T1Watchdog 15s
N
T1
T1
T1
10
10
10
10 “defecto”
0,1,2
T1
Ejemplo: Tramos de escaleras mecánicas
Motor 1
Motor 2
SE2
SE1
Barrera telescópica
SBS
SBB
Panel de mando
ON OFF EMER
Señal de luz
L_TIME