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Grafcet – Una forma simple e intuitiva de programación




Enviado por Pablo Turmero



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    Grafcet Es un método gráfico de sintaxis simple,
    para especificar la automatización industrial, el cual
    está compuesto por comandos concisos y poderosos.

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    ¿De dónde proviene su nombre? Es el acronismo para:
    GRAfico Funcional deControl de Etapas y Transiciones

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    Creado en Francia, en el año 1977, por AFCET (Association
    Française pour la Cybernétique Economique et
    Technique) y ADEPA (Association pour le Développement de
    Production Automatisée). Surge ante la necesidad de
    disponer de un método de descripción de procesos
    secuenciales que fuera eficaz, simple e interpretable por
    técnicos de diferentes campos.

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    Tipos de GRAFCET GRAFCET de Nivel 1 -Descripción
    funcional- Se trabaja con las especificaciones funcionales del
    automatismo, de forma independiente a la tecnología que lo
    llevará a la práctica. Describe las acciones que se
    deben efectuar y los elementos de control que
    intervendrán, sin indicar los elementos concretos que
    serán utilizados. GRAFCET de Nivel 2 -Descripción
    tecnológica- Deben indicarse todas las especificaciones de
    los órganos operativos. Deben detallarse los elementos
    tecnológicos que intervendrán. GRAFCET de Nivel 3
    -Descripción operativa- Deben especificarse todos los
    elementos, con los distintivos propios de las entradas y salidas,
    así como las marcas o relés internos que
    serán utilizados.

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    Elementos del Grafcet Etapas iniciales Etapas normales Acciones
    asociadas Acciones asociadas condicionadas Transiciones
    Líneas de enlace

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    Etapas iniciales Una etapa inicial se representa con un doble
    cuadrado. Las etapas iniciales de un sistema se activan al
    iniciar el GRAFCET. Una vez se han iniciado, las etapas iniciales
    tienen el mismo tratamiento que las otras etapas. Un sistema debe
    tener como mínimo una etapa inicial. Etapa inicial sin
    retorno Etapa inicial con retorno Etapa inicial con retorno y con
    activación forzada

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    Etapas normales Las etapas representan los estados estables del
    sistema. Las etapas del GRAFCET se representan mediante un
    cuadrado numerado. Las etapas deben estar numeradas; aunque no
    necesariamente de forma correlativa. No puede haber dos etapas
    con el mismo número. Las etapas pueden estar activas o
    inactivas. Al representar el estado del GRAFCET en un momento
    dado, se puede indicar que una etapa está activa, con un
    punto de color . En las etapas, puede o no haber acciones
    asociadas. Etapa normal Etapa normal activa

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    Acciones asociadas Una etapa sin ninguna acción asociada
    puede servir para hacer detener una acción mono estable
    que se realizaba en la etapa anterior, o como etapa de espera.
    Una acción asociada indica que al estar activa la etapa la
    acción se ejecuta. En una etapa puede haber
    múltiples acciones asociadas.. Si en un sistema en un
    momento concreto hay una sola etapa activa, entonces, solamente
    estarán funcionando las elementos activados por las
    acciones asociadas en esa etapa (a no ser que en otra etapa se
    haya activado de forma bi estable (set-reset) otra
    acción). Etapa sin ninguna Etapa con una acción
    asociada Etapa con dos acciones asociadas acción asociada
    (Hacer girar el motor a la derecha) (Hacer girar el motor a la
    derecha y hacer funcionar el ventilador)

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    Acciones asociadas condicionadas La acción a realizar en
    una o más de las acciones asociadas a una etapa, puede
    estar condicionada a una función booleana adicional. En el
    rectángulo donde se representa la acción asociada,
    hay una entrada para las condiciones. Ejemplo: En esté
    caso el motor girara a la derecha mientras esté activa la
    etapa 3 y además la puerta no haya llegado ya a la
    derecha.

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    Acciones asociadas condicionadas La norma IEC-848 propone
    representaciones, las cuales serán explicadas mediante
    ejemplos, para las acciones asociadas condicionadas:
    Acción condicionada Supongamos un sistema en que tenemos
    un control electrónico, para la regulación de unas
    maquinas. Si estando activa la etapa de espera 2, y el termostato
    indica un sobre calentamiento entonces, el ventilador se
    pondrá en marcha. Esta condición, la podemos
    representar dentro del recuadro de la acción, o bien
    fuera.

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    Acción retardada (Delayed ). El motor A es pondrá
    en marcha 5 segundos después de activarse la etapa 10; si
    la transición r se activa antes de ese tiempo el motor no
    llegara a ponerse en marcha. Acción limitada (Limit). La
    bomba es pondrá en funcionamiento durante 10''
    después de haberse activado la etapa 11, pasado este
    tiempo, aunque no se active la transición s, la bomba
    dejará de funcionar.

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    Acción de pulso Al activarse la etapa 12, se
    activará la electro válvula K con un pulso de
    señal (señal externa). Acción memorizada
    Cuando se active la etapa 13, el motor A se pondrá en
    marcha de forma bi estable (set), y al salir de la etapa,
    continuará funcionando hasta que se haga un reset a la
    acción. Al activarse la etapa 14, el motor A se
    detendrá, ya que en esa etapa, la acción hace un
    reset al funcionamiento del motor.

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    Transiciones Las transiciones representan las condiciones que el
    sistema debe superar para poder pasar de una etapa a la
    siguiente. Al pasar una transición, el sistema deja de
    estar en una etapa y inmediatamente va a la siguiente. Validar la
    transición implica un cambio en las etapas activas del
    GRAFCET. Las transiciones se representan con un pequeño
    segmento horizontal que corta la línea de enlace entre dos
    etapas. Son etapas de entrada a una transición, todas las
    que conducen a una transición. Son etapas de salida a una
    transición, las etapas que salen de una
    transición.

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    Receptividades asociadas a las transiciones La condición o
    condiciones que se deben superar para poder pasar una
    transición, reciben el nombre de receptividades. En una
    transición podemos tener: Una condición simple [Pm]
    Una función booleana [(Pm+Pk]*Pp'] La señal de un
    temporizador o contador [T03]. En este caso, es habitual que el
    temporizador haya activado su conteo con la acción
    asociada de la etapa de entrada. La activación de otra
    etapa del GRAFCET [ X12 ] Donde X nos indica que la receptividad
    esta condicionada al hecho que la etapa (en este caso la 12)
    esté activa.

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    Líneas de enlace Las líneas de enlace son
    líneas verticales o horizontales, que unen con una
    dirección significativa (a no ser que se indique lo
    contrario de arriba a abajo), las distintas etapas con las
    transiciones, y las transiciones con las etapas.

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    Diseño y estructuras Desarrollo del sistema El diagrama se
    dibuja con una sucesión alternada de etapas y
    transiciones. No puede haber dos etapas seguidas, ni tampoco dos
    transiciones seguidas. Ejemplo 1: Entre las etapas 200 y 201 o
    entre las etapas 200 y 202 hay dos condiciones para la
    transición (000 y 001 ó 000 y 002). En este caso
    esto se puede resolver haciendo que la receptividad de la
    transición se cumpla si es valida la función And
    (000 * 001) o la (000 * 002).

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    Diseño y estructuras Ejemplo 2: Al superar la
    condición 003 de la transición, el motor debe girar
    a la derecha y también se debe accionar el ventilador.
    Para realizar esto se han de poner todas les acciones asociadas
    en la misma etapa.

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    Evolución del sistema Para que el sistema pueda
    evolucionar es necesario: Validar la transición. Todas las
    etapas de entrada a la transición deben estar activas. Que
    sea cierta la receptividad asociada. Deben ser ciertas las
    condiciones de la transición. Ejemplo 3: La primera
    transición se podrá validar, si la etapa 123 esta
    activa, y además se cumple la condición 000. En
    este momento deja de estar activa la etapa 123, y le toma el
    relevo la 124. El grafcet evolucionara a la etapa 125, si estando
    activa la etapa 124 se cumple la condición 002 y
    también la 005

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    Ejemplo 4: Las etapas 200 y 210 son etapas de entrada a la
    transición. Para validar la transición, deben esta
    activas las dos etapas. Para poder entrar a la etapa 220, la
    transición tiene que estar validada y se debe de cumplir
    la receptividad asociada (003) a la transición.

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    Secuencia única Un GRAFCET será de secuencia
    única, cuando en el diagrama solo hay una sola rama; el
    conjunto de etapas se irán activando una tras la otra,
    después de validarse las recepciones asociadas a las
    transiciones.

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    Bifurcación en OR. Selección de secuencia.
    Habrá una selección de secuencias, cuando al llegar
    a un punto se encuentre una bifurcación en OR. Será
    necesario escoger cual, de las distintas sucesiones de etapas y
    transiciones se debe seguir. No es necesario que los diferentes
    caminos tengan el mismo número de etapas; pero sí
    conviene que las receptividades asociadas a las transiciones,
    sean excluyentes entre si.

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    Bifurcación en OR. Selección de secuencia. Ejemplo:
    Giro a derecha o a izquierda de un motor. Para seleccionar el
    sentido de giro de un motor, utilizaremos la bifurcación
    en OR.

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    Bifurcación en AND. Trabajos en paralelo. En automatismo,
    habrá una bifurcación en AND o "Trabajos
    paralelos", cuando a partir de un punto, debe evolucionar de
    forma simultánea por todas las ramas. Al final de estas,
    encontraremos unas etapas de espera. (108, 132, 155) El sistema
    continuara su evolución, cuando cada una de las ramas haya
    llegado a su etapa de espera. El nombre de etapas de las
    diferentes ramas puede ser distinto de una a la otra.

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    Bifurcación en AND. Trabajos en paralelo. Ejemplo: Dos
    motores MA y MB, desplazan unas piezas. Primero el motor MA va
    desde FcAe a FcAd, entonces es el MB quien lo hace desde FcBe
    hasta FcBd. Después los dos vuelven a las posiciones
    iniciales FcAe y FcBe. El ciclo se re inicia cuando los dos
    están de nuevo en las posiciones iniciales.

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    Saltos de etapas En un punto, puede haber una bifurcación
    que provoque un salto sobre un conjunto de etapas. Que se siga o
    no la secuencia completa o bien el salto, esta determinado por el
    estado de la condición a la transición (H). Hemos
    de tener presente que las condiciones de entrada o no, deben ser
    excluyentes. (H y H'). También puede realizarse el salto
    en sentido ascendente (en este caso lo indicaremos en las
    líneas de enlace) como pasa en los lazos.

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    Saltos de etapas Ejemplo: En un tren de lavado de autos, si no
    esta activa la selección Rbajos (Lavado a presión
    de los bajos y las ruedas del auto), al llegar a la etapa 5 el
    automatismo debe hacer un salto hasta la etapa 7. Por el
    contrario si está activa esta selección,
    entrará a la etapa 6 y la bomba de presión, las
    pistolas dirigibles y el temporizador T04 actuarán.

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    Lazos repetitivos Habrá un lazo o estructura repetitiva
    (mientras o while), cuando una, o un conjunto de etapas se
    repitan, varias veces, (controladas por un temporizador, un
    contador, o hasta que es cumpla una condición
    determinada). El ciclo de lavado de una lavadora repite varias
    veces esta estructura (giro a la derecha, espera, giro a
    izquierda, espera).

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    Subrutinas Una subrutina es una parte de un programa que realiza
    una tarea concreta, a la que se puede invocar una o varias veces
    por parte del programa principal. Un vez realizadas las acciones
    de la subrutina el programa continua en el punto donde estaba.
    Los trabajos a desarrollar en un automatismo se pueden dividir
    entre diferentes diagramas. Puede haber un diagrama principal
    (0-5) y otros de secundarios (10-14) que hacen determinadas
    funciones que una vez realizadas devuelven el control al diagrama
    principal. Al llegar a la etapa 2 o 4 del primer diagrama se
    valida la transición X2+X4 y empieza la subrutina. Al
    llegar a la etapa 14 se valida la transición X14 y
    continua la evolución del diagrama principal a las etapas
    3 o 5 respectivamente..

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    Macro-etapas Al hacer la descripción del automatismo, el
    Grafcet permite empezar desde un punto de vista muy general y a
    partir de él hacer descripciones cada vez más
    concretas del proceso de control. El diseño se realiza de
    forma descendente, en grandes bloques que es van resolviendo de
    forma modular. Una macro-etapa es la representación
    mediante una única etapa, de un conjunto de etapas,
    transiciones y acciones asociadas, a las que llamamos
    expansión de la macro-etapa. La expansión de la
    macro-etapa, es en realidad una parte del diagrama del Grafcet,
    con sus etapas, transiciones y normas de evolución, pero
    que en un diseño descendiente hemos englobado en una
    macro-etapa. Podríamos decir que al hacer la
    expansión de la macro etapa, en realidad lo que hacemos es
    una especie de zoom, que nos enseña en detalle, etapas,
    transiciones y acciones concretas, a las que antes nos hemos
    referido de forma general.

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    Macro-etapas Ejemplo: El diagrama principal evoluciona a partir
    de la etapa 0 y la transición a, una vez que está
    activa la etapa 1, la transición b estará
    receptiva, y al validarse, entraremos a la macro etapa M2, la
    etapa E2 estará activa, y según el estado de la
    transición d, evolucionara hacia la etapa 10 o la 12, y al
    llegar a la etapa S2 volverá al diagrama principal. La
    etapa E2 es la etapa de entrada a la macro 2, la etapa S2, es la
    etapa de salida de la macro 2.

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    Diagramas paralelos Para resolver un automatismo, se pueden
    describir diferentes diagramas paralelos, que evolucionaran cada
    uno de ellos por separado y a su ritmo. Estos pueden en varios
    puntos, tener o no relación entre sí.

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    Normas de la evolución del Grafcet Norma 1:
    Inicialización En la inicialización del sistema se
    deben activar las etapas iniciales, las otras etapas deben estar
    inactivas. Norma 2: Evolución de las transiciones Para
    poder validar una transición, es necesario que todas sus
    etapas de entrada estén activas. Para poderla superar hace
    falta que la receptividad asociada a la transición sea
    cierta. Norma 3: Evolución de les etapas activas. En el
    momento de superar una transición se deben activar todas
    sus etapas de salida, y al mismo tiempo desactivar las etapas de
    entrada a la transición. Norma 4: Simultaneidad en la
    validación de las transiciones. Si dos transiciones son
    simultáneamente franqueables deben poderse pasar de forma
    simultanea. Norma 5: Prioridad de la activación. Si una
    etapa del Grafcet se activa y se desactiva al mismo tiempo, debe
    quedar activa.

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    Conclusiones Programación rápida y compacta.
    Fácil de detección de errores y reparación
    de averías. Mejor comunicación entre el personal
    que opera la planta (el lenguaje es de fácil entendimiento
    para profesionales de todas las especialidades). Las
    modificaciones futuras al diseño no afectan el resto de la
    estructura.

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