Observations

El GRAFCET es una forma de programar mediante la ayuda de diagramas en donde se muestran las etapas de un proceso, las acciones asociadas a cada etapa y las señales que provocan la transición de una etapa a otra. Consta de tres partes o secciones: sección PRELIMINAR, sección GRAFCET y sección POSTERIOR (es importante mencionar que independientemente de la forma en que se programe el Grafcet, invariablemente el programa se dividirá en estas tres partes).

SECCIÓN PRELIMINAR: es una sección pequeña que puede ser programada en diagrama de escalera (LD), lista de instrucciones (IL) o texto estructurado (ST), en la cual se define la forma de inicializar el Grafcet (colocarlo en la etapa inicial). Esto se hace activando un bit especial del sistema (%S21 en nuestro caso).

Usualmente se inicializa siempre que existe un retorno de energía después de una falla eléctrica (detectable mediante dos bits especiales %S0 y %S1) o cuando se presiona el botón de paro.

En la sección preliminar definimos cuándo inicializar el Grafcet. Asumiremos que el sistema a controlar trabajará las 24 horas del día y se inicializará solamente cuando haya un reestablecimiento de energía después de un corte o cuando se haya solicitado una interrupción en la ejecución del grafcet. Los diferentes formatos o alternativas de programación de la sección preliminar quedará como se muestra en la figura 13.1.

Fig. 13.1 Sección preliminar

%S0.- Bit especial del sistema que se activa durante un ciclo de scan después de un retorno de energía. Se le conoce como “arranque en frío” porque sólo se presenta si el PLC ha perdido información de las variables del sistema.

%S1.- Bit del sistema para “arranque en caliente”. Es igual que el anterior pero se presenta cuando el PLC no ha perdido información.

%S21.- Bit especial para inicialización del Grafcet. Si se activa con la instrucción SET, todos los Grafcets se posicionarán en su etapa inicial. (No se requiere RESET pues se restablece automáticamente al siguiente ciclo de scan).

%S22.- Bit especial para el paro de la ejecución de Grafcet. Cuando este bit se activa toda la secuencia Grafcet se detiene. No se requiere RESET para este bit.

%S23.- Bit especial de “congelamiento” de la ejecución de Grafcet. Es necesario utilizar la función SET para congelar este bit. Para reestablecer la secuencia del Grafcet es necesario dar un RESET a este bit.

SECCIÓN GRAFCET: En esta sección se define el orden de los pasos en la secuencia y las condiciones que deben de existir para la transferencia de una etapa a otra, como se muestra en la Figura 13.2a.

La sección Grafcet únicamente puede ser programado de forma gráfica, cuando se hace en esta forma se dibuja directamente el diagrama de mando. Las condiciones de transición entre etapas (receptividades asociadas a la transiciones) se definen en secciones independientes para cada etapa, estas pueden ser programadas en diagrama escalera (LD), lista de instrucciones (IL) o texto estructurado (ST), como se muestra en la Figura 13.22 b.

Nota: La asignación de números de las etapas no tiene que ser consecutiva, se maneja en esta forma para tener una programación más ordenada, para la etapa inicial los números disponibles son del 0 al 63, para el resto del 0 al máximo.

Fig. 13.2a Sección Grafcet

Fig. 13.2b Receptividad asociada a una transición

SECCIÓN POSTERIOR: En la sección posterior es donde en realidad se activan las salidas en función de la etapa activa y las entradas. Recapitulando en la figura 5-2 se mencionó que hay diferentes tipos de acciones cuando la etapa esta activa (al activar, continua, al desactivar y programada), en la sección posterior seria entonces una serie de acciones programadas asociadas a las etapas para activar salidas.

La sección posterior puede ser programada en diagrama de escalera (LD), lista de instrucciones (IL) o texto estructurado (ST) Es un diagrama de escalera igual a los que se han manejado anteriormente pero usando los indicadores de etapa, como se observa en la figura 5-3 (Xi es una variable que se activa cuando se realiza la etapa “i” y %Qx.i es la salida activada por las etapas “y” o las condiciones de entrada).

Fig. 13.3 Peldaño de la sección posterior

Para ilustrar mejor el uso del GRAFCET, se presenta el siguiente un ejemplo.

Ejemplo

Se desea automatizar parcialmente una máquina de taladrado como la que se muestra en la figura 13.4.

Fig. 13.4 Diagrama del barrenado de una pieza

El ciclo de trabajo de acuerdo al operador y especificado en un Grafcet se muestra en la figura 13.5.

Figura 13.5 Diagrama Grafcet

Una vez hecho esto, se especifica el Grafcet de programación como el que se muestra en la figura 13.6 y realizamos el diseño del circuito de fuerza, tal como se muestra en la figura 13.7.

Fig. 13.7 Diagrama de fuerza

donde: a0=detecta al cilindro 2 (C2) retraído; a1=detector de presión del C2 (cuando está apretando la pieza); b0=detecta retraído al C1 (taladro); b1=detecta el final del taladrado (cilindro C1 extendido), y c, d=botones pulsadores que marcan el inicio de la operación.

Si se consideran las siguientes conexiones al PLC y el Grafcet de la figura 13.6 para hacer la siguiente asignación de entradas y salidas :

Entradas: a0 %I1.1 a1 %I1.2 b0 %I1.3 b1 %I1.4 c %I1.5 d %I1.6 Salidas: a+ %Q2.1 a- %Q2.2 b+ %Q2.3 b- %Q2.4 r %Q2.5

El programa final quedaría: Sección Preliminar

Sección Posterior

El Grafcet puede además manejar arranque de etapas simultáneas, macroetapas y bifurcación de etapas como se mencionó anteriormente, algunas de estas características se muestran en el siguiente ejemplo.

Ejemplo

Control de un elevador de dos etapas con las siguientes restricciones: 1. Sólo sube y baja de un primer piso a un segundo piso.

2. En posición baja, el elevador sólo puede subir. 3. En posición alta, el elevador sólo puede bajar.

- Se tiene un sensor que detecta que el elevador está arriba. - Se tiene un sensor que detecta que el elevador está abajo.

- Se tiene un botón en el piso inferior para pedir ascenso (Botón A). - Se tiene un botón en el piso superior para pedir bajada (Botón P). Mediante un cilindro neumático simule el control sobre la elevación (se detecta la planta baja con S1 y la planta alta con S2).

-Los sensores de fin de carrera alto (S2) y bajo (S1), permiten saber las posiciones extremas del elevador.

- Focos piloto deberán indicar si el elevador está en estado de espera (foco verde), sube (foco rojo) o baja (foco azul).

Fig. 13.8 Esquemático de la secuencia de un elevador de dos pisos

Fig. 13.9 Grafcet de programación El programa quedaría:

Sección Grafcet

Sección Posterior

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1. Ejercicios de familiarización

a) El instructor describirá la programación en Grafcet del PLC TSX Micro 3705 de Modicon Telemecanique del tablero de control lógico.

2. Problemas prácticos

a) Programación básica en Grafcet

Diseñe y construya con Grafcet en el PLC, el circuito de control para automatizar la máquina de la figura:

La secuencia de funcionamiento es la siguiente:

Si el interruptor A es presionado, entonces deberá iniciarse el ciclo: Avanzar el cilindro que empuja las piezas apiladas (C1+)

Avanzar el cilindro que perfora la pieza (C2+) y encender el motor Retraer el cilindro que perfora la pieza (C2-)

Retraer el cilindro que empuja las piezas apiladas (C1-) y apagar el motor

Avanzar el cilindro que expulsa la pieza (C3+) Retraer el cilindro que expulsa la pieza (C3-) Repetir nuevamente toda la secuencia.

El paro de la secuencia se hará cuando se presiona el botón P y además del paro de la secuencia se quiere regresar todos los cilindros a la posición de retraídos y apagar el motor con ese mismo botón P.

b) Programación avanzada en Grafcet

Diseñe y construya con Grafcet en el PLC, el circuito de control para automatizar la máquina de la siguiente figura. El proceso consiste en el acomodo de botellas de refresco en las cajas (rejas) en las que son transportadas.

La secuencia cíclica que se desea es:

Arranque = 1

Realizar simultáneamente 1) y 2) 1) Preparar la línea de 6 botellas que

será depositada en la caja (reja) contenedora que se encuentra en la banda de abajo

Para esto se requiere:

- Que haya botella en posición (B=1) - Extender el cilindro 1 (C1+) - Retraer el cilindro 1 (C1-) - Repetir 6 veces

2) Mover hacia adelante la banda con:

- Extender el cilindro 3 (C3+) - Retraer el cilindro 3 (C3-) - Si no hay caja (R=0) repetir

3) Depositar la línea de seis formada en 1) sólo si hay caja (R=1) con: - Extender el cilindro 3 (C2+)

- Retraer el cilindro 3 (C2-) 4) Habrá dos botones adicionales: Botón 1: detendrá el ciclo

Botón 2: reinicia todo y retrae los cilindros

REPORTE DE LA PRÁCTICA

a) Breve resumen de la práctica.

b) Diagramas de fuerza de los problemas resueltos (con simbología de PLC)

c) Tablas de verdad y mapas de Karnaugh d) Ecuaciones boolenas obtenidas

e) Tablas de equivalencia entre variables físicas y variables del PLC f) Diagrama de escalera con nomenclatura del PLC

g) Conclusiones (qué aprendió, cómo lo aprendió, qué teoría comprobó y por qué).

h) Bibliografía

i) Anexar la información solicitada por el instructor

Investigar:

1. ¿Qué son las redes de Petri (Petri nets) y cuál es su relación con el Grafcet? Reportar bibliografía.

NOTAS: NOTAS: