13 | 12 | 2017
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CURSO DE GRAFCET

1.- INTRODUCCIÓN

El GRAFCET es un diagrama funcional que describe la evolución de un proceso que se pretende automatizar, indicando las acciones que debe realizar y qué informaciones provocan estas acciones.

Surgió en Francia a mediados de los años 70, debido a la colaboración entre fabricantes de autómatas (Telemecanique y Aper) y dos organismos oficiales, AFCET (Asociación Francesa de Cibernética, Economía y Técnica) y ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada).

Homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN) y por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).

¿De dónde proviene su nombre?

GRÁfico  Funcional de Control de Etapas y Transiciones (GRAFCET).

 

2.- ESTRUCTURA DEL GRAFCET

  • Una secuencia en GRAFCET se compone de una serie de etapas representadas por cajas rectangulares conectadas entre sí por líneas verticales.
  • Cada etapa representa un estado particular del sistema.
  • Cada línea vertical representa a su vez una transición.
  • Una transición está asociada a una condición, que si se cumple, da paso a la desactivación de la etapa que la precede y la activación de la posterior.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.- PRINCIPALES ELEMENTOS DEL GRAFCET

Los elementos principales que componen el GRAFCET son las ETAPAS por las que se pasa, las ACCIONES asociadas a las etapas y las CONDICIONES DE TRANSICIÓN para pasar de una etapa a otra.

 

3.1.- ETAPAS

Una ETAPA es una fase o estado de un sistema, que lleva asociada una o varias acciones a realizar sobre un proceso.

La ETAPA se representa por un cuadrado o rectángulo numerado.

 

 

Para distinguir el comienzo del proceso, la primera ETAPA se representa con un doble cuadrado.

 

3.2.- ACCIONES

Son las ACCIONES a realizar en cada una de las etapas de un proceso.

Las ACCIONES se describen en el interior de un rectángulo unido al símbolo de la ETAPA a la que van asociadas.

Una ETAPA puede llevar asociada varias ACCIONES.

 

 

3.3.- TRANSICIONES

La TRANSICIÓN es la condición que se ha de cumplir para pasar de una ETAPA a otra del GRAFCET.

La TRANSICIÓN se representa por una línea vertical que une dos ETAPAS, y la CONDICIÓN de TRANSICIÓN por una línea horizontal que cruza la unión entre etapas.

 

 

En una secuencia lineal solo existe una ETAPA activa, por tanto, cuando se produce la activación de la etapa siguiente (ETAPA 4), se desactiva la etapa anterior (ETAPA 3).

A la condición de TRANSICIÓN se le llama RECEPTIVIDAD.

 

 

Una TRANSICIÓN JAMÁS puede unirse directamente a otra TRANSICIÓN, ni una ETAPA a otra ETAPA.

 

 

3.3.1.- Ejemplos de TRANSICIONES

CT = Fi   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce cuando el final de carrera Fi está activado.

 

CT = NOT Fi   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce cuando el final de carrera Fi está inactivo.

 

CT = t/3/10 s   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce cuando el temporizador activado en la Etapa 3 alcanza los 10 segundos.

 

CT = F1*NOT F2*F3   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce cuando los finales de carrera F1 y F3 están activos y F2 inactivo.

 

CT = 1   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce al activarse la Etapa 3.

 

CT = A1↑   ÞLa activación de la Etapa 4 se produce cuando la señal A1 pasa de 0 a 1 (flanco ascendente).

 

CT = A1 ↓   Þ La activación de la Etapa 4 se produce cuando la señal A1 pasa de 1 a 0 (flanco descendente).

 

4.- REGLAS DE EVOLUCIÓN EN EL GRAFCET

  • El proceso se descompone en ETAPAS, que serán activadas de forma secuencial.
  • Una o varias ACCIONES se asocian a cada ETAPA. Estas ACCIONES solo serán activas cuando la etapa esté activa.
  • Una ETAPA se hace activa cuando la precedente lo está y la CONDICIÓN de TRANSICIÓN entre ambas ha sido activada.
  • La activación de una CONDICIÓN de TRANSICIÓN implica la activación de la ETAPA siguiente y la desactivación de la ETAPA precedente.
  • La ETAPA INICIAL tiene que ser activada antes de que se inicie el ciclo del GRAFCET. Un ciclo está formado por todas las ETAPAS posteriores a la inicial.

 

5.- ESTRUCTURAS BÁSICAS DEL GRAFCET

Las estructuras básicas que nos podemos encontrar en un GRAFCET son las siguientes:

  • SECUENCIA LINEAL.
  • DIVERGENCIA (OR).
  • CONVERGENCIA (OR).
  • DIVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND).
  • CONVERGENCIA SIMULTÁNEA (AND).
  • SALTO DE ETAPAS
  • REPETICIÓN DE SECUENCIA

 

5.1.- SECUENCIA LINEAL

En este tipo de secuencia el GRAFCET evoluciona en forma consecutiva sin ningún tipo de selección.

 

 

5.5.- DIVERGENCIA

En una DIVERGENCIA dependiendo de la condición de transición que se cumpa, el GRAFCET evoluciona hacia una secuencia de etapas u otra.

 

 

De la Etapa 4 podemos seguir por la Etapa 5 si se cumple la condición de transición C*D, o por la Etapa 7 si se cumple la condición de transición C*NOT D.

 

5.6.- CONVERGENCIA

Se produce una CONVERGENCIA cuando a una etapa se puede llegar por más de un camino.

 

 

La Etapa 8 se puede activar si venimos de la Etapa 6 y se cumple la condición de transición A o si venimos de la Etapa 7 y se cumple la condición de transición G.

 

5.7.- DIVERGENCIA SIMULTÁNEA

Se produce una DIVERGENCIA SIMULTÁNEA cuando el GRAFCET evoluciona simultáneamente hacia más de una etapa al cumplirse la condición de transición que da lugar a la divergencia.

 

 

Si está activa la Etapa 4 y se cumple la condición de transición C, se activan la Etapa 5 y la Etapa 7 simultáneamente.

 

5.7.- CONVERGENCIA SIMULTÁNEA

Se produce cuando una etapa solo evoluciona si las etapas anteriores están activas simultáneamente y se cumple la condición de transición.

 

 

Si las Etapa 6 y Etapa 8 están activas simultáneamente y se cumple la condición de transición C*D, se activará la Etapa 9.

 

5.8.- SALTO DE ETAPAS:

Según la condición de transición que se cumpla, la evolución se produce hacia una serie de etapas o bien hace un salto hacia adelante, no activando estas etapas. Podría considerarse un caso particular de divergencia.

 

 

De la Etapa 4 podemos seguir por la Etapa 5 si se cumple la condición C*D, o saltamos a la Etapa 7 si se cumple la condición C*NOT D.

 

5.9.- REPETICIÓN DE SECUENCIA

Según la condición de transición que se cumpla, la evolución se produce hacia una serie de etapas o bien hace un salto hacia atrás, repitiendo las etapas anteriores.

 

 

De la Etapa 6 podemos seguir por la Etapa 7 si se cumple la condición C*D, o volvemos a la Etapa 5 si se cumple la condición C*NOT D.

 

6.- IMPLEMENTACIÓN DEL GRAFCET EN UN AUTÓMATA

Para implementar este sistema en un autómata se asocia cada una de las etapas a una VARIABLE INTERNA.

La condición de transición, es la encargada de activar la etapa siguiente y desactivar la anterior, para ello se utilizan las instrucciones SET y RSET.

 

 

Ejemplo:

 

 

6.1.- ETAPA INICIAL

Para que comience a ejecutarse el GRAFCET es necesario primero activar la etapa inicial, en este caso la Etapa E0. Esto puede hacerse de varias formas:

 

 

6.2.- DIVERGENCIA

 

 

6.3.- CONVERGENCIA

 

 

6.4.- DIVERGENCIA SIMULTÁNEA

 

 

6.5.- CONVERGENCIA SIMULTÁNEA

 

 

6.6.- SALTO DE ETAPAS HACIA ADELANTE

 

 

 6.7.-REPETICIÓN DE SECUENCIA O SALTO DE ETAPAS HACIA ATRÁS

 

 

7.- ACCIONES ASOCIADAS A LAS ETAPAS

 

7.1.- ACCIONES ACTIVAS MIENTRAS ESTÉ ACTIVA LA ETAPA

 

 

 

7.2.- ACCIONES CONDICIONADAS POR UNA VARIABLE

 

 

El MOTOR se activará si lo está E9 y han transcurrido 5 segundos desde que se activó el temporizador T0 en una etapa anterior.

 

7.3.- ACCIONES ACTIVADAS EN UNA ETAPA Y DESACTIVADAS EN OTRA POSTERIOR

 

 

 El MOTOR 2 se activa al entrar la Etapa E4 y permanece activo hasta que entra la Etapa E9.

 

8.- EJEMPLO DE AUTOMATISMO

 HUSILLO SIMPLE

 

 

Descripción de funcionamiento:

a)    Al accionar S1 estando el final de carrera Fi activado, se pone en marcha el motor hacia la derecha con KMD.

b)    Cuando el husillo activa el final de carrera Fd, se para el giro a derechas y el motor permanece en esta posición 7 segundos.

c)    Transcurrido dicho tiempo se conecta el giro a izquierdas con KMI.

d)    Al llegar el husillo a Fi el motor se detiene hasta nueva orden de S1.

 

Dibujo del Grafcet:

 

 

Definición de variables:

Entradas:

S1  = 0.0

Fi  = 0.1

Fd  = 0.2

 Salidas:

KMD = 100.00

KMI   = 100.01

 Variables internas:

E0 = W0.0

E1 = W0.1

E2 = W0.2

E3 = W0.3

TIM = T0000

 

Implementación con diagrama de relés:

EVOLUCIÓN DE LAS ETAPAS

 

 ACCIONES ASOCIADAS A LAS ETAPAS

 

En este caso hemos utilizado el GRAFCET para hacer un programa en diagrama de relés (ladder), pero no deja de ser otra forma de programar en diagrama de relés.

Si implementamos el programa con el software de programación de autómatas de OMRON (CX-Progammer), quedará de la siguiente forma:

 

 

9.- EDITOR DE GRAFCET DE CX-PROGRAMMER (SFC)

El software de programación de autómatas de Omron, y también el de otras marcas comerciales, llevan incorporada la posibilidad de poder dibujar el propio GRAFCET en el programa y no tener que usar el diagrama de relés puro y duro a partir de un dibujo de GRAFCET en el papel.

En CX-Programmer tenemos la posibilidad de hacer un GRAFCET con etapas, acciones y transiciones sin más, o además de poder dibujar el GRAFCET, implementar las acciones y las transiciones que lo componen tanto con diagrama de relés como utilizando Texto Estructurado (ST).

Vamos a utilizar ahora el editor de GRAFCET que en CX-Programmer se llama SFC (Sequential Function Chart - Diagrama de Funciones Secuenciales) para implementar el ejemplo anterior del husillo simple, y lo haremos de dos formas, una dibujando directamente el GRAFCET con el editor de SFC con acciones y transiciones del propio editor y otra utilizando también el editor de SFC para dibujar el GRAFCET pero implementando las acciones y transiciones con diagrama de relés.

 

a) Editor de SFC (con acciones y transiciones del propio editor):

 

 

Símbolos:

 

 

b) Editor de SFC (con acciones y transiciones en ladder):

 

 

Símbolos:

 

 

Como no es objeto de este artículo la explicación del editor de SFC,  os dejamos los tres programas del ejemplo hechos con CX_Programmer para que podáis investigar vosotros en el siguiente ENLACE 

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