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

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

Elementos básicos del diagrama Etapa inicial o de reposo Marca de Etapa activa 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. Ejemplos de sintaxis válidas para receptividades

Niveles

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

Evolución del grafcet Cilindro expandiendo Cilindro expandido

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 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

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

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

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

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) EJEMPLOS 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

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

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

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

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 OB1 U X4 U “T1” U “T2” = “Luz” U “a” L S5T#2s SS T1 UN T2 R T1 L S5T#10s SA T2

Etapas inestables (evolución fugaz) AWL? EVOLUCIÓN FUGAZ (REGLA IV): ETAPA 7 INESTABLE

Ejercicio: implementación REGLA V OB1 Seg1: flanco avance Seg2: x1x2 Seg3: x2x3 U “avance” FP “Mflanco” = “Mpulso” U “x1” U “Mpulso” S “x2” R “x1” = “Maux” U “x2” UN “Maux” S “x3” R “x2” REGISTRO DE DECALAJE OB1 Seg1: flanco avance Seg2: x1x2 Seg3: x2x3 U “avance” FP “Mflanco” = “Mpulso” U “x1” U “Mpulso” S “x2” R “x1” R “Mpulso” U “x2” S “x3” R “x2” R “Mpulso

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

Etapas/transiciones fuente y pozo

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 REGLAS DE EVOLUCIÓN 1-Franqueo de (5) y activación E1 simultáneo 2-(6) no será validada hasta que se active S1

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

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

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 Activación X13 y X17 Congelación Activación Reposo G1 “etapa fuente”

Programación de grafcets parciales “etapa fuente” OB100 OB1 (forzado) SET S “X10” S “X0” R ….  U “X11” S “X20” R “X0” R “X1” R “X2”

Modelado de defecto: secuencia de escape AWL?

Ejemplo: Tramos de escaleras mecánicas