METODO GRAFCET PARA DESARROLLAR PROCESOS AUTOMATIZADOS

CAPITULO 7

7.- METODO GRAFCET PARA DESARROLLAR PROCESOS AUTOMATIZADOS

7.1. Elementos del grafcet

7.2.- Descripción del proceso, tabla de asignaciones y traducción al programa del PLC

7.3.- Ejemplo grafcet 1: elevación y transporte

7.4.- Ejemplo grafcet 2: ascensor de tres plantas

7.- METODO GRAFCET PARA DESARROLLAR PROCESOS AUTOMATIZADOS

El grafcet^[1] es un modelo de organización para realizar el programa, es un diagrama con pasos secuenciales que describe la evolución del proceso que se requiere automatizar. Está definido por unos elementos gráficos y unas reglas que reflejan el comportamiento del sistema. Su uso se ha hecho extensivo a otras áreas como el control de procesos industriales, logística  y financieras

La elección del lenguaje de programación depende de la experiencia de los programadores, del problema o proyecto que se va a resolver y del grado de detalle que requiera automatizar.

Creado en Francia, en el año 1977 por AFCET (Asociación Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica) y ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la Producción Automatizada).

Surge de la necesidad de disponer de un método de descripción de procesos secuenciales que fuera eficaz, simple e interpretable. La construcción de un sistema automático requiere, entre otras cosas, establecer las relaciones causa/efecto entre los eventos de entrada y las acciones deseadas (salidas). En filosofía se relaciona con el término: “De dónde venimos y a dónde vamos” como eventos de entradas o condiciones.

El Grafcet es una herramienta o modelo para realizar una arquitectura entendible en la programación. Proviene del nombre GRAFICO funcional de Control de Etapas y Transiciones.

Un GRAFCET es una sucesión de  ETAPAS. Cada etapa tiene sus acciones asociadas de forma que cuando aquella etapa está activa se realizan las correspondientes acciones. Una de las reglas fundamentales es que funcionará una ETPAPA a la vez

Entre dos etapas hay una transición o entradas, es decir, condiciones que se deben cumplir para que se active una ETAPA.

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Figura 126: Etapas de la vida

En el ejemplo sólo tenemos una etapa activa que vivimos. La transición entre dos etapa son limitadores condicionales  como la edad o características perceptibles que delimitan cada etapa de la vida. Dentro de una etapa existen acciones propias como jugar, estudiar, trabajar, dormir, etc. Varias de estas etapas pueden tener acciones asociadas iguales, por ejemplo en la niñez, adolescencia se puede jugar, comer dormir, etc.

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Figura 127: Diagrama grafcet de las etapas de la vida

Existen dos niveles para realizar el diagrama grafcet, el descriptivo aplicativo a cualquier proceso y el tecnológico o detalle que será útil en la programación de lo PLCs.

Cuando se realiza el modo descriptivo permite entender en poco tiempo su funcionamiento general, como el ejemplo de las etapas de la vida. Los grafcets de este nivel emplean descripciones en lenguaje natural para describir las acciones y transiciones y no contiene referencias a las tecnologías que se van a utilizar. 

En el nivel tecnológico y de detalles deben notarse las variables operativas y abreviaturas que representen las entradas, como pulsadores, sensores, finales de carrera que son las transiciones y salidas que son las acciones asociadas a una etapa   como válvulas, motores. Se usan símbolos y descripciones simplificadas para denotar la descripción y dirección del PLC.

Algunos ejemplos de etapas son:

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La construcción de una casa, las etapas del embarazo, el crecimiento de una planta y el éxito se logra por etapas.

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Figura 128: Ejemplos de procesos secuenciales por etapas

7.1.- Elementos del grafcet

Todo proceso tiene una etapa inicial, se representa con un doble cuadrado. Las etapas iniciales de un sistema se activan al iniciar el GRAFCET

Un sistema debe tener como mínimo una etapa inicial y varias etapas normales.

Las etapas normales se denominan etapas estables del sistema, se representan por un cuadrado numerado, no puede haber dos etapas con un mismo número. Las etapas pueden estar activas o inactivas. Las etapas normales pueden estar asociadas a una o varias acciones, esta acción suele ser un actuador, salida o OUTPUT del PLC .  Puede existir una etapa sin ninguna acción asociada. Algunas etapas pueden tener la misma acción.

Las transiciones representan las condiciones o entradas para que se activen las etapas, o sea el  sistema debe superar estas condiciones  para pasar de una etapa a la siguiente. Las transiciones se representan con un pequeño segmento horizontal que corta la línea de enlace en dos etapas, están condiciones suelen ser las entradas o INPUTS. No puede haber dos etapas seguidas sin transición.

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Figura 104. Descripción de símbolos para diagramas de grafcet

A continuación se describen los ejemplos en grafcet en el modo descriptivo[pic 9]

Figura 129. Estructura Grafcet del modo descriptivo  para la cinta transportadora

Solo hay una etapa activa en funcionamiento 

7.2.- Descripción del proceso, tabla de asignaciones y traducción al programa del PLC

El modo tecnológico Grafcet o  de detalle utiliza abreviaturas y símbolos de las transiciones (entradas) y las acciones asociadas de las  etapas (salidas).

En el diagrama Grafcet puede haber bifurcaciones de tipo OR, que indica que una de varias etapas esperan activarse si se cumple una condición específica para cada una de ellas. Y la bifurcación de tipo AND que indica que pueden existir trabajos paralelos, pero que al final de estas se encontrará una etapa de espera hasta que concluyan ambos trabajos.

Para organizar la estructura del grafcet se recomienda realizar 4 pasos.

Los cuatro  pasos para realizar la programación en grafcet son:

PASO 1: El primer paso para desarrollar un diagrama grafcet es describir o realizar la definición escrita del proceso que consiste en identificar las acciones y los movimientos en forma literal y entendible. En el Ejemplo:

• Detecta el sensor 1 un objeto
• Funciona la cinta de transporte transportando la cinta
• Hasta  que el objeto sea detectado por  el sensor 2
• Para la cinta transportadora

PASO 2: Después de ello se realiza la designación literal abreviada, la descripción y el tipo y finalmente las direcciones que utilizara PLC. En el Ejemplo:

PASO 3: Realizar el diagrama grafcet utilizando las designación

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Figura 130. Estructura Grafcet en modo tecnológico para la cinta transportadora

PASO 4: Se traduce el diagrama grafcet al diagrama escalera o LEADER del PLC que se utiliza. Se recomienda utilizar dos subrutinas, una para secuenciar las etapas y otra para realizar el accionamiento de las salidas.

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Figura 107. Subrutina 1 (transiciones y etapas)

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Figura 131. Subrutina 2 (accionamiento de salidas por cada etapa)

7.3 EJEMPLO1:  Diagrama Grafcet en el funcionamiento de un ascensor de 3 plantas

Se define el proceso con los siguientes elementos de control:

• Un motor con su sistema de elevación y trasporte realiza la traslación de la cabina para subir o bajar. Se acciona el contactor M1 para subir y el contactor M2 para bajar
• El sensor  SS1  detecta la cabina en el piso1. El sensor SS2 detecta la cabina en el piso2. En sensor SS3 detecta la cabina en el piso3.
• Un botón pulsador  P1 en el  piso 1 sirve para llamar al ascensor. El pulsador P2 en el piso 2 sirve para llamar al ascensor. El pulsador P3 ubicado en el piso 3 sirve para llamar al ascensor.
• El pulsador B1, B2 y B3 ubicado dentro de la cabina sirven para que el usuario pueda desplazarse al nuevo piso elegido piso 1, piso 2 o piso 3.

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Figura 109: sistema de ascensor de tres pisos

Como segundo paso se asigna la abreviatura, descripción, designación de  las entradas y salidas y la asignación de las direcc en una tabla. Se aprovecha este cuadro para designar las entradas y salidas en el PLC.

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