Tema 4. El Grafcet y ejemplos y
prácticas de programación con
Grafcet.
Docente autor: Edge Sandoval Vilchez
Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
INDICE
BLOQUE I. Introducción al GRAFCET ....................................................................................................... 4
1.
Introducción .................................................................................................................................... 4
2.
El GRAFCET ...................................................................................................................................... 5
3.
Niveles de Descripción .................................................................................................................... 8
4.
Elementos del Grafcet ..................................................................................................................... 9
4.1.
Etapa ........................................................................................................................................ 9
4.2.
Acción Asociada a una Etapa ................................................................................................. 10
4.3.
Transición .............................................................................................................................. 11
4.4.
Arco ....................................................................................................................................... 12
4.5.
Trazos paralelos ..................................................................................................................... 13
5.
Estructuras de programación en Grafcet ...................................................................................... 13
5.1.
Secuencia ............................................................................................................................... 13
5.2.
Selección entre Secuencias ................................................................................................... 14
5.3.
Salto ....................................................................................................................................... 14
5.4.
Paralelismo de Secuencias .................................................................................................... 15
5.5.
Repetición de Secuencias ...................................................................................................... 16
5.6.
Temporizadores..................................................................................................................... 17
BLOQUE II. Implementación del GRAFCET ............................................................................................ 19
6.
Sistemas De Control Secuencial. ................................................................................................... 19
7.
Implementación ............................................................................................................................ 19
8.
Método .......................................................................................................................................... 20
9.
Programación de una Vagoneta. ................................................................................................... 21
10.
Punzonadora semi-automática ................................................................................................. 29
11.
Cambio de giro de un motor ..................................................................................................... 34
12.
Dos vagonetas ........................................................................................................................... 36
13.
Selección de cajas ...................................................................................................................... 41
14.
Montacargas .............................................................................................................................. 47
15.
Cerradura eléctrica .................................................................................................................... 49
16.
Ascensor de dos plantas ............................................................................................................ 54
17.
Arranque estrella triángulo ....................................................................................................... 59
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
BLOQUE I. Introducción al GRAFCET
1. Introducción
Todo proceso a controlar como el controlador lógico son sistemas de eventos discretos
que interaccionan entre sí, dando lugar a un sistema global que cumple unos objetivos. La
interacción se produce a través de las señales de entrada y salida.
El controlador lógico tiene una serie de variables de entrada. Estas variables son las
que determinan el paso de un estado al otro del controlador. Los cambios en esas variables
son los eventos discretos que hacen evolucionar al controlador.
Se denomina condiciones de transición a las condiciones lógicas que producen el paso
de una etapa a la siguiente. Si se cumple la condición pasaremos de la etapa anterior a la
posterior. Una transición es válida cuando todas las etapas inmediatas anteriores están
activas. Al pasar una transición se desactivan las etapas anteriores y se activan las etapas
posteriores.
Por otra parte, el controlador tiene una serie de variables de salida. Éstas variables de
salida son las que determinan la actuación sobre el sistema. Normalmente, su activación se
asocia a un estado determinado (cuando el controlador está en un estado, activa la salida o
salidas asociadas a ese estado). La activación de las salidas puede estar condicionada
además a alguna variable.
El Grafcet es un método para representar los automatismos secuenciales. La
descripción es gráfica y permite visualizar la evolución del mismo.
Es un lenguaje funcional y gráfico. Describe las condiciones de funcionamiento de una
máquina secuencial mediante una sucesión de etapas las cuales tienen asociadas unas
acciones determinadas. Por ejemplo, una salida puede activarse en un estado sólo si además
una entrada está activa.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
2. El GRAFCET
El Grafcet es una herramienta de modelado de sistemas de eventos discretos derivada
de las redes de Petri. En realidad, es como una red de Petri en la que los lugares solo pueden
tener una marca. Es una herramienta adecuada para representar sistemas con evoluciones
simultáneas.
Los lugares se llaman etapas. Una etapa está activa si tiene una marca activada, y está
inactiva si tiene la marca inactivada. Las etapas tienen acciones asociadas (normalmente
salidas), que se activan cuando la etapa está activa.
Un diagrama de etapa-transición (GRAFCET) es un grafo orientado formado por dos
tipos de nodos, las etapas (simbolizadas por un cuadrado) y las transiciones (simbolizadas
por una línea recta) unidos alternativamente por otras líneas rectas perpendiculares a las
transiciones.
Se puede unir etapas con transiciones y viceversa, pero nunca elementos iguales. La
orientación del grafo es siempre de arriba abajo (se pasa de una etapa a la transición de
abajo y de ésta a la etapa de abajo), salvo excepciones en las que la línea que une la etapa y
la transición debe tener una flecha indicando el sentido de evolución.
En un momento determinado, cada etapa puede tener una marca (representada por
un punto) como se puede observar en la figura 1 o no tenerla, indicando que la etapa está
activa o no. El conjunto de marcas del Grafcet (de etapas activas) define el estado del
sistema.
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Figura 1: Etapa marcada como activa.
Figura 2: Grafcet , modelado p ara una emb otelladora.
Los rectángulos asociados a cada etapa representan las acciones a realizar cuando la
etapa está activa. Se indican únicamente las señales de salida que se tiene que poner a 1 (las
que no están incluidas en el rectángulo están a 0 durante esa etapa).
La gran ventaja del Grafcet respecto del diagrama de estados se aprecia, sin embargo,
en el ejemplo de las vagonetas, en el que hay actividades que transcurren en paralelo. El
proceso quedaría modelado por el Grafcet de la figura 3.
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La evolución del Grafcet es como sigue: cuando todas las etapas anteriores (por tanto,
dibujadas encima) a una transición están activas y la condición asociada a la transición está
también activa, la transición se dispara y el sistema evoluciona desactivando las etapas
anteriores y activando las etapas posteriores.
Se dice que una transición está validada (o está habilitada) cuando todas las etapas
anteriores están activas. Se denomina receptividad asociada a una transición, a la condición
lógica asociada a su disparo.
La diferencia fundamental con los diagramas de estados son las bifurcaciones.
Figura 3 : Grafcet que modela el ejemplo de las vagonetas.
En este caso, cuando se pulsa P, la transición de distribución hace que se activen
simultáneamente dos etapas (una para cada carro) de forma que hay dos secuencias
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funcionando en paralelo. Cuando los dos carros han llegado al punto inicial, la transición de
conjunción (o sincronización) impone la condición de que los dos estén en A y C antes de
volver a empezar un ciclo.
La diferencia fundamental con el diagrama de estados es que en aquel sólo hay un
estado activo (que representa el estado del sistema). En el Grafcet puede haber varias
etapas activas al mismo tiempo. El estado del sistema queda definido por las etapas activas,
por lo que con pocas etapas se puede representar muchos estados.
3. Niveles de Descripción
Un diagrama Grafcet puede realizarse en 3 niveles:
-
Nivel 1. En él se describen las operaciones a realizar, sin hacer mención a la
tecnología de sensores o accionadores.
Figura 4: Modelado de Grafcet de nivel 1.
-
Nivel 2. En él se describen las operaciones a realizar detallando las variables que
se activan y que se leen del proceso (sensores y actuadores).
Figura 5: Modelado de Grafcet de nivel 2.
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-
Nivel 3. En este nivel se describen las variables del autómata programable que
activan o leen las variables externas.
Figura 6: Modelado de Grafcet de nivel 3.
4. Elementos del Grafcet
El GRAFCET utiliza los siguientes símbolos:
4.1.
Etapa
Se representa por un cuadrado tal y como se indica en la figura 7. Puede estar activa o
inactiva (con marca o sin ella). Si es una etapa inicial tiene doble cuadrado. En ese caso, se
activa cuando se inicializa por primera vez el Grafcet.
Las etapas establecen las secuencias de la automatización. Representan el control del
automatismo.
Figura 7: Representación de la s etapas.
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4.2.
Acción Asociada a una Etapa
Se representa por un rectángulo unido a la etapa. La acción consiste, normalmente, en
la activación de una salida.
La salida determinada se activa mientras la etapa esté activa.
Figura 8. Con a cción asoc iada simple.
Puede haber varias acciones a la vez.
Figura 9. Con a cción asoc iada múltip le.
Una acción puede estar condicionada a una variable. En ese caso se representa con
una línea perpendicular donde se incluye la variable adicional que debe estar activa para
que se active la salida.
Figura 10. Con a cción asoc iad a condicionad a.
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Normalmente, la acción se realiza (la salida permanece activa) mientras la etapa está
activa. Sin embargo, puede haber acciones mediante impulso, que se ejecutan una sola
vez cuando se activa la etapa. La forma de indicar una acción mediante impulso es incluir
una flecha hacia arriba a la izquierda del rectángulo.
Entre las acciones mediante impulso se pueden encontrar:
-
Poner a 1 una variable (Set). Dicha variable quedará a 1 hasta que otra acción
mediante impulso lo pone a 0 (Reset). No se debe utilizar este tipo de acción
con una variable de salida que esté definida en otra etapa como acción a nivel.
-
Poner a 0 una variable (Reset). Dicha variable quedará a 0 hasta que otra acción
mediante impulso lo pone a 0 (Reset). No se debe utilizar este tipo de acción
con una variable de salida que esté definida en otra etapa como acción a nivel.
-
Incrementar un contador.
-
Decrementar un contador.
-
Cualquier evento que suponga ejecutar una rutina de programa, como enviar un
mensaje, hacer un cálculo, darle un valor a una variable, etc.
Figura 11 : Representación de las acciones asociadas a un a etapa.
4.3.
Transición
Una transición se representa por un trazo horizontal tal y como se observa en la figura
9. Son condiciones lógicas de la evolución del sistema.
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Una transición señala el traspaso de una etapa a otra. Es una barrera que separa dos
etapas y a la cual solo se puede llegar si la etapa de procedencia está activa. Se sitúa siempre
entre dos etapas.
Figura 12 : Representación de las transic iones y arcos.
Cada variable de esta expresión corresponde a un elemento detector o a una variable
booleana interna del sistema.
Cuando la combinación de los estados de los elementos detectores o de control del
sistema provocan el estado verdad o 1 de la expresión, llegan a esta barrera entre etapas es
traspasada.
4.4.
Arco
Es una línea que une una transición con una etapa y viceversa. El sentido es siempre
de arriba abajo. Cuando el sentido es el inverso (de abajo arriba), se indica con una
flecha, como se puede ver en la figura 9.
Figura 13. R epresentac ión de arcos.
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4.5.
Trazos paralelos
Se utilizan para indicar que una transición se une a varias etapas. Sirven para definir
secuencias paralelas o simultáneas y para sincronizar los finales de esas secuencias.
Figura 10 : Representación de las transic iones entre var ias se cuencias s imultáneas.
5. Estructuras de programación en Grafcet
Las estructuras que se utilizan con más frecuencia en el diseño de automatismos con
Grafcet son:
5.1.
Secuencia
Es una sucesión alternada de etapas y transiciones. Representa una serie de
operaciones secuenciales. Se dice que una secuencia está activa si lo está alguna de sus
etapas.
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Figura 11 : Representación de una secuencia.
5.2.
Selección entre Secuencias
Representa una bifurcación en la que según la condición se activa una secuencia u
otra. Para evitar problemas suelen ser secuencias excluyentes (nunca se activan
simultáneamente).
Figura 12 : Representación de bifurcac iones.
5.3.
Salto
Es una selección de secuencias. También suelen ser excluyentes para evitar problemas.
El salto puede ser hacia adelante o hacia atrás.
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Figura 13 : representació n de un salto de etapas.
A la salida de la etapa 4 si se cumple la condición C y no se cumple la condición D, se va
a la etapa 5.
Si se cumple la condición C y se cumple la condición D, se saltan las etapas y se va a la
etapa 7.
5.4.
Paralelismo de Secuencias
Se utiliza cuando una transición hace que dos o más secuencias se activen al mismo
tiempo y, por tanto, evolucionen de forma simultánea. Se representa mediante dos trazos
paralelos después de la transición.
Al finalizar las secuencias simultáneas se suele poner una transición de sincronización,
formada también por dos trazos paralelos. Indica que sigue la secuencia original sólo cuando
han terminado todas las secuencias simultáneas.
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Las secuencias simultáneas también podrían producirse con una selección de
secuencias que no sea excluyente, pero esto podría producir problemas al finalizar esas
secuencias.
Figura 14 : Representación de secuencias para lelas.
Cuando se pulsa PM se accede a la etapa 1. Cuando FC1 se activa, las etapas 2 y 4 se
inician a la vez. A la etapa 6 solamente se puede acceder cuando la etapa 3 y la etapa 5 se
encuentran activas y cuando el final de carrera FC3 se encuentra activo.
5.5.
Repetición de Secuencias
Es cuando detrás de una etapa se encuentran dos posibilidades. Una de ellas implica
seguir la progresión del GRAFCET y la otra implica retroceder a etapas anteriores:
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Figura 15 : Representación de secuencias repetitivas .
Al final de la etapa 2, si se cumple la condición X y se cumple la condición Y, el sistema
progresa a la etapa 3.
Si al final de la etapa 2 se cumple la condición X y no se cumple la condición Y, el
sistema retrocede a la etapa 1.
5.6.
Temporizadores
Cuando se requiere que un proceso determinado se esté ejecutando durante un
tiempo se utilizan los temporizadores. Normalmente se utilizan temporizadores con retardo
a la conexión que se reinician al activarse la etapa.
Se activan en la potencia correspondiente a una etapa determinada. Pasado el tiempo
la condición permitiría el paso a la siguiente etapa:
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Figura 16 : Representación de Temporizador.
En la etapa 1 se inicia el arranque del temporizador T1. Es un temporizador con
retardo a la conexión. Cuando dicho temporizador llegue a 4 segundos, la transición T1/4s
nos permitirá pasar a la etapa 2.
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BLOQUE II. Implementación del GRAFCET
6. Sistemas De Control Secuencial.
El Grafcet es un modelo del controlador lógico que resuelve un problema de
automatización. Para implementar ese controlador es necesario programar un algoritmo en
el equipo de control, de forma que, al ejecutarse dicho algoritmo, se cumplan todas las
reglas de evolución de ese Grafcet modelo. En particular, hay que prestar mayor atención en
dos situaciones especiales, que son: la posible existencia de etapas inestables y la posible
existencia de transiciones activas por flanco.
En el programa se asocia una variable interna (1 bit) a cada etapa (el bit estará a 1 si la
etapa está activa y a 0 en caso contrario). Las ecuaciones lógicas que forman el programa
tratarán de ir modificando esos bits según cambian las entradas de acuerdo a las reglas de
evolución del Grafcet.
7. Implementación
Se trata de desarrollar un programa que reproduzca la forma de evolucionar de las
distintas variables del Grafcet, siguiendo todas sus reglas de evolución con exactitud. Para
ello, hay que poner especial atención en dos situaciones especiales, que son la existencia de
etapas inestables y la existencia de transiciones activas por flanco.
El algoritmo se ejecutará en un bucle infinito, de forma que estará continuamente
comprobando las entradas para modificar las etapas y las salidas. Si el algoritmo se
implementa mediante un autómata programable hay que tener en cuenta que el bucle
infinito lo realiza internamente el autómata, y únicamente se deben escribir las instrucciones
del algoritmo (sin el bucle).
Existen varios métodos más o menos sistemáticos para desarrollar el programa
cumpliendo lo anterior.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
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Se describirá un método, que sirve para cualquier situación (etapas inestables, flancos,
etc.). Se describirá en primer lugar el algoritmo resultante suponiendo que la
implementación se realiza en un autómata programable industrial.
8. Método
Este método da lugar a un programa más largo, pero funciona bien, aunque haya
estados inestables o transiciones por flanco. Los bloques que contiene el algoritmo son:
a)
Inicialización de las etapas mediante el bit de inicio, Este bloque sólo debe
ejecutarse una vez, en el primer ciclo de scan. En este bloque se ponen a 1 las
etapas iniciales de todos los Grafcet, poniéndose a 0 las demás.
b)
Variables, que definen las etapas.
c)
Detección de flancos de las entradas, que dan lugar a transiciones por flanco. En
este bloque, de cada variable cuyo flanco se tenga que calcular se obtiene una
variable de bit que valdrá 1 únicamente durante el siguiente ciclo de scan si la
variable ha pasado de 0 a 1 o de 1 a 0 (según sea un flanco ascendente o
descendente).
d)
Desactivación, de las etapas anteriores a las transiciones franqueables, utilizando
para las validaciones las variables de etapas. Se tiene que incluir una red
(ecuación) lógica para cada transición.
e)
Activación, de las etapas posteriores a las transiciones franqueables, utilizando
para las validaciones las variables de etapas. De esta forma, solo se avanza una
etapa cada vez que se ejecuta el bloque completo. La activación va después de la
desactivación para garantizar que sea prioritaria. Se tiene que incluir una red
(ecuación) lógica para cada transición.
f)
Ejecución de las acciones mediante impulsos, que correspondan. Aquí hay que
incluir todas las acciones que se han de ejecutar una sola vez cuando se activa la
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etapa. Un ejemplo podría ser incrementar un contador que cuenta el número de
veces que se ha activado la etapa (es una acción mediante impulsos asociada al
paso de 0 a 1 de la etapa).
g)
Si ha habido cambios en alguna etapa (estado inestable) volver al bloque 2. Es
decir, se vuelven a ejecutar los bloques anteriores, hasta que se llegue a un
estado estable.
h)
Activación de las acciones a nivel. En este caso ya se está en un estado estable,
por lo que se activan las acciones a nivel, poniendo a 1 las salidas asociadas a las
etapas que están activas. Se debe incluir una red (ecuación lógica) para cada
salida a nivel.
i)
Definición de los temporizadores y contadores. Aquí se incluye las funciones que
definen los contadores y temporizadores utilizados. Puede ser necesario poner
algunos de los temporizadores o contadores junto con las acciones mediante
impulsos en el bloque 6 (si se ven afectados por eventos de flanco o por etapas
inestables). Por ejemplo, si un contador cuenta el número de veces que se ha
activado una etapa, lo más lógico es ponerlo en el bloque de las acciones
mediante impulsos, ya que así contará bien, aunque la etapa sea inestable.
9. Programación de una Vagoneta.
Supongamos una vagoneta en la que al pulsar el operario el pulsador de marcha, esta
se desplaza hasta llegar al final de carrera indicado como “B”. Una vez detectada dicha
posición la vagoneta debe cambiar el sentido de giro y regresar al punto de partida. Se
detecta con el final de carrera “A”.
Una vez la vagoneta llega al punto de partida, el proceso queda detenido hasta que
nuevamente el operario activa el pulsador de marcha y se inicia el proceso.
Vamos a estudiar el Grafcet del proceso e implementarlo con el STEP7. También
realizaremos la simulación.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
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La implementación del GRAFCET mediante Autómatas programables utiliza las marcas
para indicar los estados y los biestables para enclavar las marcas.
Por ejemplo, la parte del siguiente GRAFCET:
Figura 17 : Ejemplo de un a Vag oneta.
Según la descripción, en la etapa de inicio, todo estará en reposo; en la siguiente
etapa, cuando se activa el pulsador, la vagoneta va del punto A y se detiene en el punto B;
pasando a la siguiente etapa, cuando se activa el final de carrera de B, el motor retorna a la
izquierda; y finalizando a la etapa inicial, para estar listo para un nuevo ciclo. Entonces el
diagrama Grafcet seria:
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Figura 18 : Grafcet con sus var iables de entradas, salidas y marcas (etapas)
Solución:
Como se ha identificado las variables a utilizar en este ejemplo, se introducen en la
tabla de variables para el S7-300 en el Step7:
Figura 19 : Dec larac ión de Var iables en el Step7
La implementación en lenguaje ladder sería:
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Etapa Inicio o Etapa 0:
Siempre inicia con todas las etapas negadas para activar con bobina SET a la etapa 0.
De este modo se asegura en que todas las etapas están en reposo y listo para empezar
nuestra secuencia, como se muestra en la imagen:
Figura 20. Etapa 0.
Para pasar la Etapa 1, como se encuentra activada la Etapa 0 y el Pulsador está en
serie, entonces ambos contactos deben estar en serie también, así que la salida, es
recomendable con una bobina RESET a la Etapa 0 (para desactivar esta etapa como
prioridad) y un SET a la Etapa 1, como se muestra en la imagen.
Figura 21. Etapa 1
De igual manera, para activar la Etapa 2, teniendo activada la Etapa 1 y en serie con el
final de carrera B, ambos contactos deben estar en serie para cuando se active FC B,
entonces desactive con RESET la Etapa 1 (como prioridad) y SET para la Etapa 2, como se
muestra en la figura.
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Figura 22. Etapa 2 .
Para finalizar, activada la Etapa 2, se mantendrá en este estado hasta cuando se active
el final de carrera A para volver al punto inicial o Etapa 0. De la misma forma, como están de
manera secuencial, entonces ambos contactos estarán en serie y las salidas con RESET para
la etapa 2 y SET para la Etapa 0
Figura 23. Etapa 3
Para que la vagoneta haga el recorrido del punto A al punto B o viceversa, éstas etapas
activan directamente la salida del contacto para el motor. Cuando la Etapa 1 se encuentra
activada, entonces se activa la salida hacia el motor (Q124.0) hacia la derecha. Mientras con
la que en la Etapa 2, la salida (Q124.1) hacia la izquierda se activa
Figura 24. Sa lid as de las Etapa 1 y Etapa 2.
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Ahora activaremos el programa de simulación y cargaremos el programa en la CPU
virtual.
Para ello antes deberemos ajustar la interface PG/PC (en otras versiones se encuentra
en Tools o Herramientas):
Figura 25. Ajust ar de Inter fac e PG/PC por SIMATIC STEP 7 .
O se puede entrar a panel de control y buscar Interface PG/PC
Figura 26. Ajustar PG/PC por panel de con trol .
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con Grafcet.
Y seleccionamos PLSIM.MPI.1, para poder simular la programación.
Figura 26. PLCSIM.MPI.1 para realizar la s imulac ión.
Para activar al PLCSIM, debemos hacer click en el siguiente icono
Figura 27. Act ivar e l s imulado r PLCSIM desde el SIMATIC.
Para descargar el programa realizado al CPU del simulador, se debe dar click en el
siguiente icono
:
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con Grafcet.
Figura 28 : Descargar e l progra ma al PLCSIM.
Es recomendable, para hacer una descarga exitosa al simulador PLCSIM debe estar en
modo STOP, para luego dar click en RUN e interaccionar con las salidas, entradas y marcas y
para poder verificar los estados de nuestro diagrama de contactos se debe hacer click en el
icono
, para acceder de manera online.
Figura 29. Modo s imulac ión y visualizació n en tiempo real, SIMATIC – PLCSIM.
Como se podrá observar, cuando se inicia el programa, la Etapa de Inicio o Etapa 0,
asegura activar la memoria o marca M16.0 para iniciar la secuencia, en este caso, mediante
un pulsador que está conectado a la entrada I124.0, cabe resalta que se ha trabajado con el
CPU 314C-2 DP.
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10. Punzonadora semi-automática
La punzonadora representada en el esquema se compone de una prensa fija donde
está la pieza a punzonar y de un punzón móvil.
- Consideramos la punzonadora en su posición originaria de reposo, posición en alto.
- El operario cuando ejecuta la acción de "marcha" provoca automáticamente el
descenso del punzón, seguidamente vuelve otra vez en la posición de reposo.
- Entonces diremos que la punzonadora ha descrito un ciclo.
Figura 30. Constituc ión de la punzonadora .
Solución:
La máquina presenta sucesivamente tres comportamientos diferentes. Llamaremos
ETAPA a cada uno de las tres posiciones siguientes:
ETAPA 0: La punzonadora en reposo
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 31. Etapa 0
ETAPA 1: Descenso del punzón
Figura 32. Etapa 1 .
ETAPA 2: Ascenso del punzón
Figura 33. Etapa 2.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Vamos a precisar, deberemos conocer quien provoca el cambio de comportamiento de
la máquina, es decir las condiciones lógicas que determinan el paso de un estado a otro.
Calificamos cada paso de un comportamiento a otro como el franqueo de una
transición y que a su vez es un proceso irreversible. Por ejemplo, el paso de la posición de
reposo (etapa 0) a la del descenso del punzón (etapa 1) no se puede efectuar mientras el
operario no haya dado la orden de "MARCHA" y a su vez si el punzón está arriba (condición
inicial).
Las dos informaciones "MARCHA" y "CONDICIÓN INICIAL" constituyen la condición de
transición llamada "receptividad" asociada a la transición que va de la etapa 0 a la etapa 1.
Esta descripción de funcionamiento de la punzonadora está representada por el
GRAFCET (Fig. 1.3).
Figura 34 : Grafcet de punzona dora.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
ETAPA 0: Etapa inicial posición inicial de la parte operativa.
TRANSICIÓN 0-1: Condición o recepción: información "MARCHA".
ETAPA 1: Descenso del punzón. Salida “BAJAR”.
TRANSICIÓN 1-2: Recepción: punzón a la posición base.
ETAPA 2: Subida del punzón. Salida “SUBIR”.
TRANSICIÓN 2-0: Recepción: punzón hacia arriba.
Teniendo las variables y las etapas con sus transiciones, podemos introducir al STEP 7,
tanto como la tabla de variables:
Figura 35 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
Quedando el diagrama de contactos:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 36. Diagram a de contac tos de punzonadora semi -auto mática.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
11. Cambio de giro de un motor
Tenemos un motor inicialmente parado, para pasar a marcha y girar a la derecha
tenemos que pulsar Pmd, al pulsar Pp se parara. Pulsando Pmi una vez parado ha de girar a
la izquierda.
Figura 37. Graf cet de c ambio de giro de un motor tr ifás ico.
Solución:
ETAPA 0: Etapa inicial motor parado.
TRANSICIÓN 0-1: Condición o recepción: información "Pmd".
ETAPA 1: Motor gira a la Derecha.
TRANSICIÓN 0-2: Recepción: información "Pmi".
ETAPA 2: Motor gira a la Izquierda.
TRANSICIÓN 1-0 o 2-0: Recepción: información "Pmi".
Introducimos las variables al STEP 7.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 38 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
El diagrama de contactos sería:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 3 9 : D iagrama de con tac tos de cambio de giro de un m otor.
12. Dos vagonetas
Se tienen dos vagonetas en reposo. Al pulsar el pulsador de marcha, las dos se
desplazarán hacia la derecha. La primera que llegue esperará a la segunda para realizar el
retroceso a la posición inicial. Realizar la secuencia de programación, el programa y la
simulación del proceso.
Solución:
El automatismo debe realizar el movimiento de estas dos vagonetas:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 40 : Ejemplo de un a Vag oneta.
Solución:
El pulsador de marcha inicia el proceso. Los sensores finales de carrera “A”, “B”, “C” y
“D” detectan las posiciones y ejercen de transición para la programación del automatismo.
El GRAFCET del automatismo es:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 41. Graf cet de dos vagonetas .
Declaración de variables en el STEP 7:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 42 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
Siendo el diagrama de contactos el siguiente:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 43 : D iagrama de con tac tos de dos vagonetas.
13. Selección de cajas
Figura 44 : Esquema de selecc ión de cajas.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Un dispositivo automático destinado a seleccionar las cajas de dos tamaños diferentes
se compone de una plataforma, traer las cajas, de tres posicionadores y de dos plataformas
de evacuación de acuerdo con la figura 44.
El pistón 1 coloca las cajas pequeñas delante del pistón 2, que a su vez las transfiere
sobre la plataforma de evacuación 2, después que las cajas grandes sean puestas delante del
pistón 3, y al final son evacuadas sobre la plataforma 3.
Para efectuar la selección de las cajas, dispondremos de un dispositivo de detección
colocado delante del pistón 1 que permitirá reconocer sin ambigüedad el tipo de caja que
llega.
El Grafcet de esta máquina está representado en la figura 44.
Figura 45. Graf cet de se lecció n de cajas.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Ciclo de funcionamiento
El sistema está en su estado inicial en la etapa 0, la llegada de una caja pequeña
provoca la activación de la etapa 1, mientras que la llegada de una caja grande activará
directamente la etapa 4. Existirá entonces una selección entre la secuencia 0-1-2-3-7 o la
secuencia 0-4-5-6-7.
La selección se realizará automáticamente en función del tipo de caja que se presente,
las cajas solo podrán ser pequeñas o grandes y la representación se realizará mediante
bifurcaciones entre las dos secuencias posibles.
Remarquemos que, para una caja pequeña el retroceso del pistón 1 se efectúa a mitad
de recorrido cuando la caja esté presente delante del pistón 2, es decir, encima de la
plataforma de evacuación 2 (etapa 2), la limitación del recorrido del pistón 1 permite
obtener una posición intermedia.
Hacemos notar también que las transiciones t3-7 y t6-7 son dos receptividades
diferentes y conducidas las dos a la misma etapa. Aunque las receptividades fueran idénticas
las dos transiciones no podrán jamás fundirse en una sola.
La etapa 7 permite únicamente controlar que el pistón 1 esté en su posición de reposo
antes de iniciar nuevamente el ciclo en la etapa 0. El paso en esta etapa será pues transitorio
si el pistón 1 está en la posición trasera (mando precedentemente efectuado por las etapas 2
y 3 o las etapas 5 y 6.
Se tendrá sensores en cada pistón 2 y 3 cuando esté en su punto de retroceso o hacia
atrás, esperando la nueva orden en el siguiente ciclo del Grafcet.
Introducimos las variables de entradas, salidas y memorias para este ejemplo de
selección de cajas.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 46 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
El diagrama de contactos sería:
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con Grafcet.
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con Grafcet.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 47 : D iagrama de con tac tos de selecc ión de cajas .
14. Montacargas
Un montacargas compuesto por dos pisos.
Para su mando, en cada piso está previsto un botón pulsado permanentemente:
- en el piso inferior de pedir la subida.
- en el piso superior de pedir la bajada.
Para que estas informaciones sean tomadas en consideración, es necesario que el
montacargas esté parado en su piso correspondiente.
Los finales de carrera altos y bajos, permiten conocer las posiciones extremas del
montacargas.
El Grafcet funcional será el siguiente:
Figura 48. Graf cet de Monta ca rgas .
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Introducimos las variables en el STEP 7:
Figura 49 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
Su diagrama de contactos seria:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 50 : D iagrama de con tac tos de montacargas .
15. Cerradura eléctrica
La apertura de una puerta es condicionada por un código numérico obtenido
apoyando sucesivamente sobre las teclas de un teclado. Solo una combinación escogida al
avance de 4 cifras accionadas dentro del mismo orden permite la apertura de la cerradura.
Toda falsa maniobra provoca una alarma sonora bloqueando el dispositivo que no puede ser
entonces puesta en servicio solo por la acción manual de un operador que posea una llave
de desbloqueo.
Solución:
Sea 1-9-7-9 la combinación buscada: el Grafcet correspondiente a este código es
representado por la figura 51.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 51. Graf cet de cerradur a de eléctr ica.
Remarquemos que ninguna acción, no está asociada con las etapas 0,1,2 y 3 y que
solamente, a las etapas 5 y 6, les corresponde una acción exterior.
La combinación sucesiva de las cifras dentro del orden escogido conduce a la etapa 4
mandar la apertura de la cerradura eléctrica, sino la etapa 5 pone en marcha la alarma que
nada más puede ser parada por el operador (transición t5-0).
Cuando no se marque la cifra, cada detección se apoyará de su flanco que no se
marcada la cifra correcta, es decir que, si era cifra 1, entonces se ha marcado cualquier cifra
del 2 al 9, y se le ha denominado Flanco (no cifra 1) para este caso.
Este ejemplo ilustra los comportamientos sucesivos de un automatismo permitiendo la
validación en cada caso de las diferentes transiciones.
Introducimos las variables al STEP 7.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 52 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
Su diagrama de contactos sería:
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con Grafcet.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Estos tres últimos segmentos, envía un flaco al byte 18 cuando no se presiona la cifra
correspondiente, se ha tratado de independizar la detección por las tres cifras que son
diferentes, pero para la clave, en los segmentos se activan o desactivan de acuerdo a la
etapa que se encuentran, cumpliendo con las cuatro cifras para la clave de la cerradura.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 53 : D iagrama de con tac tos de cerradura e léctr ica.
16. Ascensor de dos plantas
Realizar el estudio para programar un ascensor de dos plantas. Inicialmente el
ascensor estará en la planta baja y podrá subir a la primera o a la segunda.
Estando en la primera planta podrá subir a la 2ª planta o bajar a la planta baja.
Estando en la segunda podrá bajar a la primera o a la planta baja. El ascensor tendrá
también señales luminosas indicadoras.
Realizar el GRAFCET, las asignaciones de las señales de control y de potencia. Realizar
también la programación en el autómata S7300.
Solución
El GRAFCET es:
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Figura 54. Graf cet de ascensor de dos plantas.
Introducimos las variables en el STEP 7.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 5 5 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
Su diagrama de contactos sería:
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
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con Grafcet.
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Figura 56 : D iagrama de con tac tos de ascensor de dos p lan ta s .
17. Arranque estrella triángulo
Realizar la representación con GRAFCET de un arranque estrella triángulo de un motor
trifásico. El arranque en estrella durará 3 segundos, a los 0,3 segundos de apagarse el
arranque estrella se tiene que encender el arranque triángulo que controlará el motor hasta
que se desconecte mediante el pulsador de paro. Realizar la implementación para el
autómata S7300 y la simulación.
Figura 57 : Secuencia de func io namiento
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Tema 4. El Grafcet y ejemplos y prácticas de programación
con Grafcet.
Solución:
El Grafcet sería:
Figura 58. Graf cet de arr anqu e estrella tr iangulo .
Introducimos las variables en el STEP 7.
Figura 59 : Tab la de variab les de entradas, sa lidas y memorias.
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con Grafcet.
El diagrama de contactos sería:
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con Grafcet.
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con Grafcet.
Figura 60 : D iagrama de con tac tos de arranque estre lla tr ian gulo.
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