1. M-
0
0
B
1
M
A⋅p
M C BR
Y
M C BL
3
BR- BL+
Z
Z
4
C+ BR+
2
Y
3
M+
1
A⋅p
2
SR- C-
B
M C SR
X
4
BL-
SR+
X
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
1
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
Introducción a la programación del autómata
– Definición del sistema de control
n
n
n
n
n
n
n
n
Descripciones literales
Funciones algebraicas
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
n
n
n
Lista de instrucciones
Diagramas de contactos y funciones
Lenguajes de alto nivel
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
2
1

2. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
n
Estructuras base
– Estructuras de secuencia única
– Estructuras de secuencias paralelas
n
Estructuras lógicas
–
–
–
–
–
n
Divergencia OR
Convergencia OR
Divergencia en AND
Convergencia en AND
Saltos Condicionales
Ejemplo
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
3
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
–
–
–
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
n
Secuencias exclusivas
Temporizadores y contadores en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
4
2

3. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
Introducción a la programación del autómata
– Definición del sistema de control
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Descripciones literales
Funciones algebraicas
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
5
Introducción a la programación del autómata
n
Sistemas y recursos envueltos en la transferencia de información
que rodean al autómata
Análisis
Especificaciones
MODELO
DE CONTROL
Asignación de
direcciones
AUTÓMATA
SISTEMA OPERATIVO
Editor
Monitor
PROCESADOR
PROCESO
INTERFACES
E/S
MEMORIA DE
PROGRAMA
UNIDAD DE
PROGRAMACIÓN
Lenguaje de
programación
SEÑALES DE EMERGENCIA
-Paradas de urgencia
-Alarmas
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
PROGRAMA
BINARIO
6
3

4. Introducción a la programación del autómata
n
Podríamos dividir la programación del autómata en varios pasos :
– Definir el sistema de control ( que debe hacer, en que orden, etc.):
etc.):
diagrama de flujo, la descripción literal o un grafo GRAFCET.
– Identificar las señales de entrada y salida del autómata.
– Representar el sistema de control mediante un modelo, indicando
todas las funciones que intervienen, las relaciones entre ellas, y la
secuencia que deben seguir. Algebraica (instrucciones literales) o
gráfica (símbolos gráficos).
– Asignar las direcciones de entrada/salida o internas del autómata a
autómata
las correspondientes del modelo.
– Codificar la representación del modelo. Lenguaje de programación.
programación.
– Cargar el programa en la memoria del autómata desde la unidad de
programación.
– Depurar el programa y obtener una copia de seguridad.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
7
Introducción a la programación del autómata
n
Esquema del desarrollo de un proceso controlado por un
autómata
INICIO
Documentación del proceso:
-Memoria de funcionamiento
-Planos
-Etc.
-Interpretación del proceso a controlar
-Determinación de E/S, temporizadores,
contadores, etc., necesarios
-Elección del autómata
-Asignación de E/S, temporizadores,
contadores, etc., necesarios
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
8
4

5. Introducción a la programación del autómata
-Programación :
-Diagrama
-Lista de instrucciones
-Etc.
-Esquema eléctrico:
-de potencia
-de proceso
-Autómata :
- puesta en funcionamiento
-Plano distribución componentes
del automatismo
-Puesta en modo RUN
-Esquema de conexionado E/S
al Autómata.
-Montaje
-Proceso a Controlar
FIN
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
9
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
Introducción a la programación del autómata
– Definición del sistema de control
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Descripciones literales
Funciones algebraicas
Esquemas de relés
Diagramas lógicos
Diagramas de flujo
Grafcet
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
10
5

6. Definición del sistema de control
n
n
n
Sistemas sin complejidad ⇒ lenguaje vulgar (descrip. Literal)
Herramienta de representación basadas en símbolos(+ complejos)
representació
sí
Clasificación según los símbolos utilizados:
Clasificació segú
sí
– Preposicional : descripciones literales.
– Algebraicas : funciones booleanas y aritméticas.
– Gráfica : esquemas de contactos, diagramas lógicos o funciones
lógicas, ordinogramas, técnicas GRAFCET
n
Descripciones literales
– La descripción literal de un proceso y de su control puede hacerse
hacerse
enumerando literalmente las acciones a desarrollar por el mismo,
expuestas secuencialmente y con indicación de las condiciones de
habilitación o validación en cada caso.
– Exhaustivamente o no define bien. Si se hace, difícil comprensión.
comprensión.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
11
Definición del sistema de control
– Se complementa con otras formas de representación
n
Funciones algebraicas
Y = ( BC + B C ) ⋅ A
– Las funciones algebraicas de cada una de las salidas se obtienen:
obtienen:
n
n
o bien directamente de la descripción literal del proceso a controlar
controlar
o bien se aplican métodos de síntesis basados en el álgebra de Boole
Boole
(tablas de verdad, Karnaugh, etc.).
– Difícil de analizar y sintetizar sistemas secuenciales. Limitado a la
representación de combinaciones de variables independientes del
tiempo (condiciones de alarma, operaciones aritméticas con variables
variables
analógicas, etc.)
n
Esquemas de relés
– Origen: en la representaciones electromecánicas de sistemas de
mando
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
12
6

7. Definición del sistema de control
n
Esquemas de relés
– representación de sistemas sencillos: señales lógicas binarias t odo nada (digitales), o bloques secuenciales predefinidos, como
temporizadores y contadores.
– Deficiencias en cuanto a la representación de funciones secuenci ales
complejas y sobre todo en la manipulación de señales digitales d e
varios bits (por ejemplo, las obtenidas de una conversión A/D).
– Utilizado por electricistas o ingenieros con formación eléctrica
13
Autómatas Programables
ISA- U M H
©
T D O C - 99
Definición del sistema de control
n
Esquema de relés
X1
Función Lógica :
X2
[( X 1 ⋅ X 2 ) + ( X 4 ⋅ X 5 ) + Y 1]⋅ X 3 = Y 1
X4
Y1
X5
X3
Y1
Autómatas Programables
ISA- U M H
©
14
T D O C - 99
7

8. Definición del sistema de control
n
Diagramas lógicos
– Este tipo de representación del sistema de control se utiliza en la
documentación de las especificaciones y representación de los
mismos
– En muy pocos casos los usuarios finales de autómatas utilizan es ta
representación
15
Autómatas Programables
ISA- U M H
©
T D O C - 99
Definición del sistema de control
n
Diagramas de flujo
– Organigrama y flujograma, es un sistema de representación que se
basa en una serie de símbolos que según un convenio establecido
tienen un determinado significado.
INICIO
FIN
– 2 Niveles :
n
ACCIONES
TOMA DE
DECISIONES
NO
SI
Nivel 1:
– secuencia de acciones a realizar
– representar el funcionamiento general del sistema
n
Nivel 2:
– especificadas las acciones en forma de instrucción: instrucciones entendibles
instrucciones
directamente por el autómata o en forma de funciones lógicas.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
16
8

9. Definición del sistema de control
n
Grafcet (Graphe de Comande Etape Transition, cuya traducción
(Graphe
literal es Gráfico de Orden Etapa Transición)
– “es una secuencia de etapas que tienen asociadas unas determinadas
determinadas
acciones a realizar sobre el proceso junto con las condiciones o
transiciones que provocan que se produzca el paso de una etapa a
otra”
– Normalizado:International Electrotechnical Commision IEC 848
– Una de las mejores herramientas para representar automatismos
secuenciales
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
17
Definición del sistema de control
n
Grafcet
0
Etapa inicial
Transición o
Condición asociada
Etapa
1
Acción
asociada
Transición o
Condición asociada
2
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
Acción
asociada
18
9

10. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
n
Introducción a la programación del autómata
Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
n
Lenguajes de programación
n
Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
19
Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
n
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
– Con los métodos anteriores:
n
n
descripción funcional del sistema de control
fijadas las entradas y salidas que tendrán nombres simbólicos
– Ejemplo:
“Control de una puerta corredera accionada por medio de un motor. El
motor.
contactor S1 produce la apertura de la puerta, el contactor S2 controla el
controla
cierre de la puerta. El interruptor E3 de final de carrera se activa cuando
activa
la puerta esta abierta, y el interruptor E2 de fin de carrera se activa
cuando la puerta esta cerrada......
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
20
10

11. Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
La puerta se abre al aplicar una determinada presión sobre un sensor de
sensor
paso de vehículos E1 situado enfrente de la puerta. Si el sensor E1 no se
activa, la puerta se cierra–después de transcurridos 10 segundos. Si se
cierra–
activa E1, se cierra el contactor S2 y se mantiene cerrado hasta que el
interruptor E3 de final de carrera desactive el contacator S2. Cuando se
Cuando
esta abriendo la puerta, o bien cuando una vez abierta haya detectado
detectado
un vehículo con el sensor E1, el temporizador T1 no se activa. Si no se
Si
dan estas circunstancias y la puerta esta abierta E3 activado, se activa el
se
temporizador T1, y transcurridos 10 segundos, la puerta se cierra
cierra
mediante el contactor S1 por el temporizador T1. La acción de cerrar se
cerrar
produce hasta que o bien se detecta fin de carrera E2 o bien se detecta
otro vehículo mediante la activación de E1 en cuyo caso se abre la
puerta activando para ello el contactor S2.
Las lámparas LED1 y LED2 indican cuando se está cerrando o abriendo la
abriendo
puerta respectivamente.”
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
21
Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
n
Tabla de asignación de variables
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
22
11

12. Definir las variables que intervienen y asignarles
direcciones de memoria
n
n
Posteriormente se asignan las direcciones físicas a estas variables
variables
Además de estas variables: necesitare un contador que cuente los
periodos de temporización. En las tablas anteriores este contador
contador
no se ha tenido en consideración.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
23
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
n
n
Introducción a la programación del autómata
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
n
n
n
n
Lista de instrucciones
Diagramas de contactos y funciones
Lenguajes de alto nivel
Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
24
12

13. Lenguajes de programación
n
n
“Conjunto de instrucciones y/o símbolos que están disponibles
para escribir el programa, se denomina lenguaje de
programación”
Si unidad de programación acepta directamente la representación
del sist. de control, se carga en la CPU. Si no hay que traducirla al
traducirla
lenguaje de programación pertinente.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
25
Lista de instrucciones
n
“Es un lenguaje booleano al cual se le ha añadido una serie de
instrucciones que permiten la manipulación de datos y variables
digitales y gestión del programa.”
Y = ( BC + B C ) ⋅ A
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
LD "B”
AN "C"
LDN B"
A
"C”
OLD
A
"A"
=
"Y"
26
13

14. Diagrama de contactos. Diagrama de funciones
n
n
Es un lenguaje gráfico procedente del lenguaje de relés que en
base símbolos que representan contactos, bloques funcionales,
etc. codifican la secuencia de control.
Diagrama de funciones: deriva de la representación lógica
utilizada por los técnicos en electrónica digital
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
27
Lenguajes de alto nivel
n
n
Lista de instrucciones, diagramas de contactos, ... Insuficientes
Insuficientes
para programar aplicaciones complejas para autómatas de gama
media y alta.
Herramientas de ingeniería:
– S7-SCL: lenguaje de alto nivel que se asemeja al Pascal
S7– M7-ProC/C++: Entorno Borland C/C++ y depurador multitarea.
M7-
n
Casi todos los fabricantes de autómatas este tipo de herramientas
herramientas
que permiten programar en Basic, C, Pascal, Fortran, etc.
mediante el uso de los interpretes o compiladores respectivos.
Estas herramientas permiten resolver tareas de cálculo científico
científico
de alta resolución, clasificaciones y tratamiento de datos,
estadísticas, etc., con acceso a subrutinas específicas de lenguajes
lenguajes
informáticos.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
28
14

15. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
n
n
n
Introducción a la programación del autómata
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
29
Grafcet
Introducción
n
n
n
n
El Grafcet es un método gráfico de modelado de sistemas de
control secuenciales
Surgió en Francia a mediados de los años 70, y fue creado por
una agrupación de algunos fabricantes de autómatas, en concreto
Telemecanique y Aper, junto con dos organismos oficiales, AFCET
Aper,
(Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica y
ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción
Automatizada).
Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y con
posterioridad por la Comisión Electrotecnia Internacional ( IEC
848, en 1998).
848,
Describe la evolución de un proceso que se pretende controlar,
indicando las acciones que hay que realizar sobre dicho proceso y
que informaciones provocan el realizar una u otra acción
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
30
15

16. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
n
n
n
Introducción a la programación del autómata
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
31
Grafcet
Símbolos normalizados
n
Etapas
– La evolución de un proceso representada mediante un gráfico
Grafcet, esta formada por una sucesión de etapas que representan
cada uno de sus estados, llevando cada una de ellas asociada una o
varias acciones a realizar sobre el proceso.
– Las etapas se representan con un cuadro y un número o símbolo con
con
un subíndice numérico en su interior, en ambos casos el número
indica el orden que ocupa la etapa dentro del Grafcet
– Las etapas iniciales, aquellas en las que se posiciona el sistema al
sistema
iniciarse el proceso, se representan con un cuadro doble.
1
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
0
32
16

17. Grafcet
Símbolos normalizados
n
Acción asociada
– Son una o varias acciones a realizar sobre el proceso, cuando la
etapa de la cual dependen dichas acciones se encuentra activada.
– Dichas acciones correspondientes a una etapa, se simbolizan
mediante rectángulos conectados y situados a la derecha de dicha
etapa. En el interior de estos rectángulos se indica, bien de forma
forma
literal, bien de forma simbólica, las acciones a realizar.
1
Activar Motor
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
33
Grafcet
Símbolos normalizados
n
En una primera clasificación se puede dividir las acciones en dos
dos
tipos :
– Incondicionales : acciones que se ejecutan con solo quedar activadas
activadas
las etapas correspondientes.
– Condicionales : son las acciones que necesitan el cumplimiento de
de
una condición además de la propia activación de la etapa
correspondiente.
A
1
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
Activar Motor1
Activar Motor2
34
17

18. Grafcet
Símbolos normalizados
n
Clasificar las acciones en :
– Internas : acciones que se producen en el equipo de control, por
ejemplo temporizaciones, contadores, cálculos matemáticos, etc.
– Externas : las acciones que se producen sobre el proceso, por
ejemplo abrir o cerrar una válvula, activar o desactivar una bomba,
bomba,
etc.
n
Transición y Condición de transición
– En el diagrama Grafcet, un proceso se compone de una serie de
etapas secuenciales que se activan una tras otra unidas mediante
una transición.
– El paso de una etapa a la siguiente se realiza dependiendo de si se
cumple o no la condición de transición entre ellas.
ellas
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
35
Grafcet
Símbolos normalizados
1
Activar Motor1
Condición de transición
2
n
n
Desactivar Motor1
Toda transición lleva asociada una condición de transición o
función lógica booleana que se denomina receptividad, y que
receptividad,
puede ser verdadera o falsa.
Se dice que la transición está validada, cuando la etapa o etapas
etapas
anteriores a la transición están activadas. El franqueamiento de la
transición se producirá si, y sólo si, la transición esta validada y la
validada
receptividad es verdadera.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
36
18

19. Grafcet
Símbolos normalizados
n
Diferentes formas de anotar la receptividad:
1
1
E1
Literal
(a)
1
(b)
1
1
=1
E1
(c)
(d)
1
1
E1↓
E1↑
(f)
n
(e)
a) Descripción literal.
b) Condición de transición activa.
E1 E2 E3 c) Condición de transición inactiva.
d) Incondicional, siempre se activa la etapa siguiente.
e) Condición de transición en forma de función lógica de varias variables.
f) Condición de transición de flanco descendente, la señal pasa de 1 a 0.
g) Condición de transición de flanco ascendente, la señal pasa de 0 a 1.
(g)
Arco
– Es el segmento de recta que una transición (con su condición de
transición) con una etapa y viceversa, pero nunca dos elemento
iguales entre sí. Los arcos pueden ser o verticales u horizontales,
horizontales,
además los arcos verticales deben llevar una flecha indicando su
sentido en el caso de ser este ascendente
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
37
Grafcet
Símbolos normalizados
n
Esquema de elementos que componen el Grafcet
Etapa
Arco
ascendete
Marca
Acción
0•
Activar Motor1
1
Arco
La situación de etapa activada, se indica mediante la colocación
de una marca en el interior del gráfico representativo de la etapa
etapa
Desactivar Motor1
Transición
n
Líneas paralelas (concurrencia )
2
3
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
1
4
38
19

20. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
n
n
n
n
Introducción a la programación del autómata
Definir las variables que intervienen y asignarles direcciones de
de
memoria
Lenguajes de programación
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
39
Grafcet
Reglas de evolución del Grafcet
n
Reglas
– La etapa inicial de un Grafcet se activan de forma incondicional. Esta
incondicional.
situación inicial se corresponde en general con una situación de
reposo.
– Una transición esta en disposición de ser validada cuando todas las
etapas inmediatamente precedentes, unidas a dicha transición, están
están
activadas. La activación de una transición se produce cuando está
está
validada y la condición de transición o receptividad es verdadera. Se
verdadera.
podría definir una etapa como activable cuando la transición
precedente esta validada.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
40
20

21. Grafcet
Reglas de evolución del Grafcet
n
Reglas
– Franquear una transición implica la activación de todas las etapas
etapas
siguientes inmediatas, y la desactivación de las inmediatas
precedentes.
– Transiciones conectadas en paralelo, se activan de forma simultánea
simultánea
si se cumplen las condiciones para ello.
– Una o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sólo
sólo
están activas cuando la etapa esta activa.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
41
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
n
n
n
–
–
–
Estructuras base
Estructuras lógicas
Ejemplo
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
42
21

22. Grafcet
Estructuras base
n
Grafcet soporta diferentes tipos de estructura secuencial:
– Estructura base: trata conceptos de secuencialidad y concurrencia
concurrencia
– Estructura lógica: trata conceptos de concatenación de estructuras
estructuras
n
Estructuras base
– Estructuras de secuencia única
n
Son estructuras formadas por secuencias de etapas que se van activando
activando
una tras otra, sin interacción con ninguna otra estructura
– Estructuras de secuencia paralela
n
Son un conjunto de estructuras únicas activadas por una misma
transición de forma simultanea. Después de la activación de las distintas
secuencias su evolución se produce de forma independiente
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
43
Grafcet
Estructuras base
11
21
31
......
1
12
22
32
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Estructura de secuencia única
xx
yy
11
xx
yy
yy
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
Estructura de secuencias
paralelas
44
22

23. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Estructuras base
Estructuras lógicas
Ejemplo
n
n
n
– Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
– Niveles de Grafcet
– Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
45
Grafcet
Estructuras lógicas
n
n
Funciones lógicas OR, AND y saltos condicionales
Divergencia OR
– Se utiliza cuando lo que se trata es de modelar la posibilidad de
de
tomar dos o más secuencias alternativas a partir de una etapa
común.
n1
x
n
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
y
La etapa n pasará a estar activa si estando activa la etapa n1, se
n1,
satisface la condición de transición o receptividad x. De igual
forma la etapa n2 pasará a estar activa si estando activa la etapa
n1 se satisface la condición de transición o receptividad y.
n2
46
23

24. Grafcet
Estructuras lógicas
n
Convergencia OR
n
la etapa n1 pasará a estar activa, si estando activa la etapa n se
satisface la condición de transición o receptividad x; o si
estando activa la etapa n2 se satisface la condición de transición
o receptividad y.
n2
x
y
n1
n
Divergencia AND
– Permite la implementación de procesos concurrentes síncronos, de
forma que dos o más subprocesos del sistema, representados por las
las
secuencias paralelas, pueden activarse de forma sincronizada.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
47
Grafcet
Estructuras lógicas
n
Grafcet. Divergencia en AND
n1
La etapa n2 y n pasarán al estado activo, si estando activa la
etapa n1 se satisface la condición de transición o receptividad
d+c
d+c
n
n
n2
Convergencia en AND
n
n2
La etapa n1 pasará a estar activa, si estando las etapas n-1 y n-2
activas se satisface la condición de transición o receptividad x
x
n1
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
48
24

25. Grafcet
Estructuras lógicas
n
Saltos Condicionales
i
x
i
x
i+1
y
.
.
.
.
i+1
y
.
.
.
.
i+j
z
(a) se implementa un salto condicional a la etapa i+j+1 si esta
activada la etapa i y se cumple la condición de transición o
receptividad
(b) se implementa un bucle que permite la repetición de la secuencia
secuencia
de etapas hasta que x sea igual a 1.
i+j
z
i+j+1
u
i+j+1
u
(a)
(b)
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
49
Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
n
n
n
–
–
–
Estructuras base
Estructuras lógicas
Ejemplo
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
50
25

26. Grafcet
Ejemplo
n
El siguiente ejemplo, dos montacargas se mueva cuando se pulsa
un botón (x1 o x2) en sentido ascendente hasta el final de
recorrido (s,t), y de inmediato se descendiende a la situación
inicial (q,r).
s
D1
t
U1
D2
X1
U2
X2
q
r
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
51
Grafcet
Ejemplo
n
Primer supuesto:
– La pulsación de x1 o x2 deberá iniciar el movimiento ascendente del
montacargas m1 o m2 respectivamente. Sólo un montacargas debe
estar en funcionamiento a la vez. También inicialmente se supone
que el accionamiento simultáneo de los dos pulsadores no puede
ocurrir.
0
X1 ⋅ q
X2 ⋅ r
U1
1
t
s
2
D1
q
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
U2
3
4
D2
r
52
26

27. Grafcet
Ejemplo
n
Variación: se requiere un sólo pulsador X para iniciar el
movimiento de los dos montacargas, sincronismo en el inicio del
movimiento y la única restricción que se impone es que para cada
ciclo de funcionamiento ambos montacargas deben estar situados
en su posición incial (q y r). Además se deja abierta la posibilidad
posibilidad
de que los dos montacargas posean movimientos con distintas
s
t
velocidades.
D1
U1
D2
U2
X
q
r
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
53
Grafcet
Ejemplo
n
Ejemplo con un solo pulsador
n
Con acciones condicionales
5
0
X⋅q⋅r
U1
1
0
s
X⋅q⋅r
1
U1
s
2
U2
3
q
t
D1
4
t
D1
2
q
U2
3
D2
4
r
r
D2
q⋅r
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
54
27

28. Grafcet
Ejemplo
n
Si en el ejemplo anterior se pretende que exista también
sincronismo en el moviento de descenso del montacargas, para
ello el sistema debe esperar a que ambos montacargas se
encuentren en la posición (s, t) antes de iniciar el movimiento de
descenso simultáneo hasta la situación inicial (q, r).
0
s
t
X⋅q⋅r
1
U1 U2
q
s⋅t r
2
D1 D2
q⋅r
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
55
Grafcet
Ejemplo
0
U1
1
U2
5
s
t
2
6
1
D1
3
q
r
4
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
D2
7
8
1
56
28

29. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
57
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
n
n
Diagrama Grafcet que representa el proceso ⇒ en un algoritmo
de control y su posterior programación sobre un API.
Para ello a cada una de las etapas en las que se divide el Grafcet
Grafcet
se le asocia una variable interna.
La condición de transición es la encarga de activar la etapa
siguiente y desactivar la anterior; para ello se utilizan las
instrucciones Set y Reset que poseen todos los autómatas
programables.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
58
29

30. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
En el Siemens S7-200 las instrucciones SET y RESET son:
S7n
n
Cuando se ejecutan las operaciones “Set” (Poner a 1
(S)) y “Reset” (Poner a 0 (R)), se activa (se pone a
1) o se desactiva (se pone a 0) el número indicado
de salidas (N) a partir del valor indicado por el bit o
por el parámetro OUT.El margen de E/S que se
pueden poner a 0 está comprendido entre 1 y 255.
Las instrucciones Set y Reset se utilizan para activar
o desactivar las variables internas que en este
autómata son las marcas internas (M0.0, M0.1,....,
etc.).
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
59
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
0
.
.
.
a
Activa la etapa
“y” y desactivar la
etapa “x”
x
b
y
Activa la etapa
“z” y desactivar
la etapa “y”
c
z
d
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
60
30

31. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
Para activar la etapa inicial “0” existen diferentes formas :
– Como última línea del programa de control del autómata, se pone a
cero “Reset” de la marca asignada a la última etapa, siempre que la
condición de transición se cumpla. Además añadimos una línea más
donde se active la marca correspondiente a la etapa inicial siempre
siempre
que todas las etapas anteriores estén desactivadas.
....
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
61
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
– Otra posibilidad es que cuando se cumpla la última condición de
transición se desactive la última etapa activa y se active la etapa
etapa
inicial.
– Existe otra posibilidad de activación de la etapa inicial, que se realiza
se
mediante el uso de variables internas del sistema. Esta última opción
opción
depende del tipo de autómata utilizado.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
62
31

32. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
Varios ejemplos de cómo codificar en lenguajes de contactos
algunos casos que se pueden dar en diagramas Grafcet
– Divergencia OR
n1
x
x
n
n2
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
63
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
– caso de secuencias paralelas
10
a
11
12
13
14
.
.
.
.
.
.
.
.
21
22
23
24
b
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
25
64
32

33. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
– Saltos condicionales a otras etapas
1
x
11
2
y
(a)
x
.
.
.
.
12
y
8
z
.
.
.
.
25
(b)
z
9
u
26
u
(a)
(b)
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
65
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
Mediante funciones lógicas en un diagrama de escalera
– La ecuación de activación o desactivación asociada a la etapa
ecuació
activació
desactivació
enésima :
ené
En = En −1 ⋅ Tn −1 + En +1 ⋅ En
"La etapa En se activará, si estando activada la etapa En-1 y desactivada
activará
la En+1 se satisface la transición Tn-1. Apartir de este instante
transició
permanecerá activada hasta que se active la En+1"
permanecerá
– Aparte se tiene que afrontar las ecuaciones de activación de las
activació
acciones asociadas a las etapas. La expresión de estas ecuaciones
etapas.
expresió
dependerá del carácter condicional o incondicional de estas acciones.
dependerá
cará
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
66
33

34. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
Etapa número 5
nú
Etapa número 3
nú
E3 = E 2 ⋅ Ta + E3 E 4
.
.
.
Ta
E3
A1
E4 = E3 ⋅ Tb + E4 E5
A2 A3 A4
Tc
E5
A5 = E5
Etapa número 4
nú
Tb
E4
E5 = E 4 ⋅ Tc + E5 E6
A1 = E3
0
x
A5
A6
Td
A6 = x ⋅ E5
A2 = E 4
A3 = E 4
A4 = E 4
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
67
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
n
Si Grafcet ª estructuras lógicas, saltos, etc ª Fun. Log. +Complejas
ló
Partiendo de Ecuac. General: En t + ∆t = Cond A + Cond D ⋅ En
Ecuac.
(
)
– CondA: condición de activación
CondA: condició
activació
– CondD, condición de manteniemiento y desactivación
condició
desactivació
n
DIVERGENCIA OR
(t )
i
Cond D = (E1 + E 2 + ..... + Ei ) = ∑ E n
n =1
E0
x1
E1
MORGAN
xi
x2
E2
Ei
i
Cond D = ∏ E n
n =1
i
E 0 (t + ∆t ) = Cond A + ∏ E n ⋅ E 0 (t )
n =1
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
68
34

35. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
CONVERGENCIA OR
i
E1
E2
x1
Cond A = ( E1 ⋅ x1 + E 2 ⋅ x 2 + .... + E j ⋅ xi ) = ∑ E n ⋅ x n
Ei
n =1
xi
x2
i
E0
E0 (t + ∆t ) = ∑ En ⋅ xn + Cond D ⋅ E0 (t )
n =1
n
DIVERGENCIA AND
E0
i
Cond D = ∏ E n
n =1
x
i
E 0 (t + ∆t ) = Cond A + ∏ E n ⋅ E 0 (t )
........ En
E2 .
E1
n =1
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
69
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
CONVERGENCIA AND
E1
E2
........
En
.
x
 i

Cond A =  ∏ E n  ⋅ x


 n =1 
E0
 i

E 0 (t + ∆t ) =  ∏ E n  ⋅ x + Cond D ⋅ E0 (t )


 n =1 
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
70
35

36. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
Etapas iniciales
– La etapa/as inicial/es deben quedar activadas cuando se
inicializa el sistema.
– las etapas iniciales no tienen ninguna etapa ni transición
precedente que puedan incluirse en las condiciones de
activación (CondA) de la expresión general.
(CondA)
– Para solucionar este problema se introducen unas condiciones
de activación iniciales CondAI, adicionales a las condiciones de
CondAI,
activación CondA.
CondA.
– Este tipo de etapas se implementan, mediante la siguiente
expresión:
E 0 (t ) = Cond AI + Cond A
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
71
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
n
La expresión de las condiciones de activación iniciales se puede
expresió
activació
obtener de dos formas:
– Aprovechando el hecho de que, en la fase de inicialización del
inicializació
programa las variables están inicializadas a cero y por tanto, también
está
tambié
todas las variables internas representativas de las diversas etapas
etapas
existentes estarán inicializadas a cero.
estará
Cond
AI
=
i
i
∏
n =1
En
E 0 (t ) = ∏ E n + Cond A
n =1
Esta expresión puede llegar a ser laboriosa de implementar, si el
expresió
Grafcet que se está realizando dispone de un gran número de
está
nú
etapas.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
72
36

37. Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
– Otra posibilidad, aparece por el hecho de que los autómatas
autó
programables disponen de una serie de marcas del sistema o marcas
marcas
especiales. Existe una de ellas que está activa durante el primer ciclo
está
de programa y desactiva en los restantes.
Cond AI = SM
E0 (t + ∆t ) = SM + Cond D ⋅ E0 (t ) + Cond A
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
73
Grafcet
Implementación del Grafcet sobre A.P.I
Ejemplo de implementar las etapas iniciales :
0
X1
X2
1
3
X3
a) E 0 (t ) = E1 ⋅ E 2 ⋅ E3 ⋅ E 4 + E 2 ⋅ X 5 + E 4 ⋅ X 6
X4
2
4
X5
b)
X6
E 0 (t + ∆t ) = SM + (E1 + E3 ) ⋅ E 0 (t ) + E 2 ⋅ X 5 + E 4 ⋅ X 6
(
ó
)
E0 (t + ∆t ) = SM + E1 ⋅ E3 ⋅ E0 (t ) + E2 ⋅ X 5 + E4 ⋅ X 6
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
74
37

38. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
75
Grafcet
Niveles de Grafcet
n
A la hora de representar mediante un grafcet el sistema de
control es conveniente estructurarlo dos niveles :
– Nivel 1 : En este nivel se representa solamente el funcionamiento
lógico del sistema en una terminología próxima al lenguaje corriente,
corriente,
se realiza independientemente de las decisiones que a posteriori se
tomen en cuanto a la tecnología a utilizar, a la nomenclatura y tipo
de variables seleccionadas, etc
– Nivel 2 : En este nivel se tienen en cuenta las decisiones
tecnológicas tomadas, la nomenclatura y tipo de variables, etc. y se
hace referencia a ellas en el diagrama grafcet de este nivel
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
76
38

39. Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Ejemplo: Sistema de control de una máquina taladradora
M
BR
BL
SR
X
Y
Z
C
P
A
B
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
77
Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Funcionamiento de la taladradora:
n
n
n
existe un pulsador “B”, de inicialización del sistema, con objeto de que el
“B”,
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,
taladro BL,
bajada rápida BR y subida rápida SR.
SR.
La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta mediante un
mediante
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
posteriormente
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
rápido
la broca “BR”.
“BR”.
Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza, el
pieza,
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
“BL”,
“Z”. Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta
“Z”.
alcanzar la posición de reposo “X”.
“X”.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
78
39

40. Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Grafcet Nivel 1
0
Pulsador de inicialización
Motor de giro reg. permanente
1
Inicio de operación y detectada pieza
2
Apresar pieza y descenso rápido broca
Fin de descenso rápido
3
Descenso lento
Final de carrera descendente
4
Ascenso rápido de la broca
Final de carrera ascendente
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
79
Grafcet
Niveles de Grafcet
n
Grafcet Nivel 2
0
0
M
1
A⋅p
M C BR
2
M C BL
3
M C SR
X
(a) Pr. monoestable
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
BR -
BL+
Z
Z
4
C+ BR+
Y
Y
3
M+
1
A⋅p
2
M - SR - C B
B
4
BL - SR+
X
(b) Pr. biestable
80
40

41. Programación de autómatas: Introducción al Grafcet
Grafcet
n
Grafcet
–
–
–
–
–
–
–
Introducción
Símbolos normalizados
Reglas de evolución del Grafcet
Posibilidades de representación de automatismos con Grafcet
Implementación del Grafcet sobre autómatas programables
Niveles de Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
81
Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
Secuencias exclusivas
9
a b
10
n
a b
11
Temporizadores y contadores
– Función temporización en Grafcet se implementa a través del
operador de temporización
t / n / temp
El valor de la temporización en seg, min u hor.
Etapa a la cual esta referida la temporización.
Indica la operación de temporización.
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
82
41

42. Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
Clasificación de las temporizaciones:
– Temporización con retardo: Cada dispositivo de temporización tiene
retardo:
asociada una variable que en este tipo de temporización permanece
permanece
en estado bajo “0”, mientras que se efectúa la operación de
temporización.
temp
Variable de temporización
Etapa n
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
83
Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
– Temporización al arranque: Cada dispositivo de temporización tiene
arranque:
asociada una variable que en este tipo de temporización permanece
permanece
en estado lógico alto “1”, desde el mismo comienzo de la
temporización, pasando a estado lógico bajo “0” cuando ha
transcurrido la temporización establecida. Su funcionamiento es el
mismo que la temporización con retardo si la variable asociada al
al
temporizador es complementada, por lo tanto este tipo de
temporización se denota complementando la notación que
representa la temporización con retardo.
temp
Variable de temporización
Etapa n
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
84
42

43. Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
Incorporación de las temporizaciones al Grafcet:
– Temporización de acciones: Es el caso en el cual se pretende
acciones:
temporizar la ejecución de la acción asociada a una etapa, de forma
forma
que no se ejecute la acción hasta que transcurra un cierto instante
instante
de tiempo.
temp
Variable de temporización
t / n / temp
Trn-1
n
Etapa n
A
Trn
Acción A
Trn
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
85
Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
– Temporización de la transición de una etapa: Es el caso en el cual la
etapa:
receptividad asociada a una transición depende de que la variable de
variable
temporización sea activada. Si se trata de una temporización con
retardo esta transición no será superada hasta que transcurra un
cierto instante de tiempo.
temp
Variable de temporización
Trn-1
n
B
Etapa n
t / n / temp
Acción A
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
86
43

44. Grafcet
Representación de situaciones especiales en Grafcet
n
Contadores
– Hay tres tipos, los que realizan la operación cuenta de forma
ascendente, descendente o ambas a la vez.
Trn-1
n
Trn
Autómatas Programables
ISA-UMH © TDOC-99
Trn-1
B = B+1
n
B = B-1
Trn
87
44