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• Joseba Nieto Arias

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CLASE

Guía GEMMA Ejemplo de aplicación

Índice ‹Contexto de la clase ‹Introducción • La guía GEMMA • Modularidad

‹Ejemplo de aplicación • Especificación del proceso • Solución propuesta • Conclusión

Índice ‹Contexto de la clase ‹Introducción • La guia GEMMA • Modularidad

‹Ejemplo de aplicación • Especificación del proceso • Solución propuesta • Conclusión

Contexto de la clase ‹Ejemplo de automatización ‹Final de curso: síntesis ‹Materia impartida • Problemática de los procesos • Modos de funcionamiento de un proceso • GRAFCET • Lenguaje gráfico adecuado para la descripción del comportamiento de procesos basados en eventos discretos.

• GEMMA • Guía para la obtención de un diagrama de descripción de los modos de funcionamiento de un proceso.

Índice ‹Contexto de la clase ‹Introducción • La guía GEMMA • Modularidad

‹Ejemplo de aplicación • Especificación del proceso • Solución propuesta • Conclusión

Guía GEMMA ‹ Modos de funcionamiento Sistema de Control sin alimentar

A - Procedimientos de parada INICIALIZACIÓN

• Identificación

MANUAL

A6

F4

‹ Guía completa ‹ Guía particular

F3

A1

PRODUCCIÓN NORMAL (AUTOMÁTICO)

F1 EMERGENCIA

D1 D - Defecto en el proceso

F - Proceso en funcionamiento

• Evolución • transiciones

PARADA MODO AUTOMATICO

ESPERA

• Modo inicial

(reducida)

‹ Simple, pero ayuda a la estructuración inicial

Modularidad: visión control-proceso ‹ Modularidad • Proceso ⇒ Control • Ventajas:

Sistema de Control

Interfase control virtual

• simplicidad • modificación

Control de planta ( manual - automático - emergencia )

‹ Módulo control/célula Control célula1

Control célula 2

Control célula N

hardware PLC

Módulo subsistema célula1

célula2

célula3

Proceso

• • • •

célula hardware controlador software INTERFASE VIRTUAL

‹ Control de planta • Modos de func. planta • Gobierno de los controles de célula.

Modularidad: estructuración diagramas ‹ Diseño jerárquico

detección de emergencia

CONTROL DE PLANTA: Gestión de modo + Modos de funcionamiento

gestión de los modos de funcionamiento

modo manual

• múltiples diagramas • sincronismo • diálogos (var. booleanas) • forzados

‹ Esquema • Control de células • Control de planta

modo incialización

• Modos funcionamiento • Gestión de modos control célula1

control célula2

CONTROL de CELULAS

Planta a controlar (células o subprocesos)

control célulaN

Índice ‹Contexto de la clase ‹Introducción • La guía GEMMA • Modularidad

‹Ejemplo de aplicación • Especificación del proceso • Solución propuesta • Conclusión

Especificación: descripción básica ‹Función: "Planta embotelladora" ‹Constitución: • Apertura almacén • Máquina embotelladora automática • 2 subsistemas de transporte: cinta + rodillos PERFIL LATERAL máq. embotelladora (ME)

Apertura almacén

Subsistema de transporte ST1

Subsistema de transporte ST2

Especificación: modelo máquina embot. ‹ Control integrado en máquina ‹ Modelo: interfases • Control: • Mpro: orden de producción • Mpe: paro de emergencia • Mvac: máquina vacía de botellas

‹ Tiempo: 5s/botella ‹ Aliment. automática • botellas • líquido

• E/S: "no importan"

Mpro Mpe

Mvac

Controlador integrado en máquina CELULA DE EMBOTELLADO

Proceso interno de máquina embotelladora

Especificación: E/S (sensores y actuadores) ‹ Apertura Almacén

‹ Sistema transporte

• Salida: cilindro AA

• Entrada: • Sensor Ax: • Sensor Bx: • Sensor Cx:

‹ Máquina embotelladora • Salida: señales Mpro, Mpe • Entrada: señal Mvac

inicio cinta límite satur. pieza

• Salida:

PLANTA SUPERIOR

• Motor cinta MCx

ZT AA ZT MC1

máq embotelladora (ME) Guía

ZT A1

Botella vacía

ZT B1

ZT MC2

bloqueo control. por ME

ZT C1

ZT A2

ZT D

Botella llena

ZT B2

ZT C2

Especificación: panel de operador ‹ Pulsadores modo FUNCIONAMIENTO Lman

Laut Lpaut

P

MAN

AA m p

m p

OFF

RED

Leme

AUT

MC1

ON

PARADA EMERGENCIA

Lini

• Inicialización • Automático • Manual

INI

MAQ m p

‹ Pulsadores paro

PE

MC2 m p

A1

B1

C1

A2

B2

C2

Modo MANUAL

• Paro normal (P) • Paro emergencia (PE) • P/PE son de tipo NC

‹ Pulsadores MANUAL • marcha/paro actuador Lámparas de 24V Pulsadores

‹ Indicadores • modo planta • actuadores • sensores

Especificación: modos de funcionamiento ‹Espera (A1) ‹Manual (F4) ‹Inicialización (A6) ‹Automático (F1) ‹Parada de modo automático (F3) ‹Emergencia (D1) (especificación en detalle ⇒ documento)

SOLUCIÓN propuesta

Fases de diseño ‹Obtención del diagrama GEMMA particular del proceso. ‹Definir la estructura de diagramas de control. • Identificar los diagramas GRAFCET a crear • Establecer la interacción entre ellos. • Diálogo • Forzado

‹Realización de los diversos diagramas. • Diagramas de Controles de célula • Diagramas de Control de modo

Guía GEMMA Sistema de Control sin alimentar

A - Procedimientos de parada INICIALIZACIÓN

MANUAL

eIni

A6

eMan

F4 sMan

sIni

sPaut PARADA MODO AUTOMATICO

ESPERA

F3

A1 eAut

!P

PRODUCCIÓN NORMAL (AUTOMÁTICO)

!P

F1 EMERGENCIA

!PE

D1 D - Defecto en el proceso

F - Proceso en funcionamiento

‹ eIni = Ini·!Man·!Aut·P

‹ sIni = (finalización de inicio)

‹ eMan = Man·!Ini·!Aut·P

‹ sMan=!P·(actuad.desactiv.)

‹ eAut = Aut·!Man·!Ini·P

‹ sPaut = (toda la planta vacía)

Estructura diagramas de control ... a partir de la estructura propuesta.

detección emergencia CONTROL DE PLANTA

gestión modos de funcionamiento

modo manual

modo inicial.

control AA

modo aut.

control ST1

modo par.aut.

control MAQ

control MAQ Planta a controlar (células o subprocesos)

• célula-modo • modo-gestión

modo emerg.

control ST2

‹ diálogos entre capas:

CONTROL DE CÉLULAS

Modelos de los controladores de célula ‹Objetivo: definir las interfases de los controladores • Modelo apertura almacén • Simple acceso al cilindro AA

• Modelo máquina embotellado • Simple acceso al control empotrado en máquina

• Modelo para ST1 y para ST2 • Interfase de control virtual: Tpro(1/2),Tvac(1/2) • Interfase E/S físicas: – Motor cinta: MC (1/2) – Sensores: A,B,C (1/2)

MC1

Tpro1

• Control interno: GRAFCET Tvac1

Controlador de célula (ST1) SISTEMA DE TRANSPORTE

A1 B1 C1

Controles (GRAFCETs)

Controles int. célula: Almacén, Máquina

‹Modelo apertura almacén • No contiene control (sólo interfase transparente)

‹Modelo máquina embotellado • No contiene control (sólo interfase transparente)

Controles int. célula: sist.transporte (G2) ‹ Objetivos

‹ Procedimiento

• Activar la cinta el mínimo tiempo necesario. • Superar diferentes situaciones: botellas sobre la cinta y saturaciones en la zona rodillos PLANTA SUPERIOR

• Intentar mantener la cinta en func. durante 12 s. • Si ello se consigue sin detectar A1, B1, la cinta se para. • En caso contario, se intenta de nuevo mantener la cinta 12s más.

ZT AA ZT MC1

máq embotelladora (ME) Guía

ZT A1

Botella vacía

ZT B1

ZT MC2

bloqueo control. por ME

ZT C1

ZT A2

ZT D

Botella llena

ZT B2

ZT C2

Controles int. célula: sist.transporte (G2) reposo= !A1+!B1+!C1

20 Tpro1 21 12s/X21

26

!(12s/X21)·B1 22

25 (5s/X25)·reposo

MC1

MC1

24 1

A1

Tvac1

1s/X22 Tsat1

23 !Tpro1· reposo

!(12s/X21)·!B·A1

A1 !B1

!(1s/X22)·!B1

Gestión modo funcionamiento: (G0, G1) 10 !ModEme·PE

5

11

ModEme

ModEme

FinModEme 0

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

ModEsp

Aut·!Man·!Ini·P·vacio 1

ModAut FinModAut

2

ModParAut FinModParAut

F/G0:{X5}

Man·!Aut·!Ini·P 3

ModMan FinModMan

Ini·!Aut·!Man·P 4

ModIni FinModIni

Modo automático: (G4)

40 ModAut 41

CAA Tpro1 Tpro2 Mpro !P

42

FinModAut !ModAut

Modo "fin de modo automático": (G5) vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac 50 ModParAut 51

Tpro1 Tpro2 Mpro vacio

52

Tpro1 Tpro2 Mpro

!vacio

vacio·(Ts/X52) 53

FinModParAut !ModParAut

Modo inicialización: (G6, igual que G5) vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac 60 ModIni 61

TraCin1 TraMaq TraCin2 vacio

62

TraCin1 TraMaq TraCin2

!vacio

vacio·(Ts/X62) 63

FinModIni !ModIni

Modo manual: (G7) 70 ModMan 71

CS AA

mAA

CR AA

pAA

CS MC1

mMC1

CR MC1

pMC1

CS MC2

mMC2

CR MC2

pMC2

CS Mpro

mMpro

CR Mpro

pMpro

!P 72

R

AA

R

MC1

R

Mpro

R

MC2

!AA·!MC1·!MAQ·!MC2 73

FinModMan !ModMan

Modo emergencia: (G8) 80 ModEme 81

F/G2:{20} F/G3:{30} F/G4:{40} F/G5:{50} F/G6:{60} F/G7:{70} R

AA

R

MC1

R

MAQ

R

MC2

!P·X20·X30·X40·X50·X60·X70·!AA·!MC1·!MAQ·!MC2 82

FinModEme !ModEme

Resumen del procedimiento Sistema de Control sin alimentar

5

A - Procedimientos de parada INICIALIZACIÓN

A6

MANUAL

eIni

eMan

ModEme FinModEme

0

F4

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

ModEsp

sMan

sIni

Aut·!Man·!Ini·P·vacio

sPaut PARADA MODO AUTOMATICO

ESPERA

1

F3

A1 eAut

Man·!Aut·!Ini·P

ModAut

3

FinModAut 2

!P

Ini·!Aut·!Man·P

ModMan

4

FinModMan

ModIni FinModIni

ModParAut FinModParAut

PRODUCCIÓN NORMAL (AUTOMÁTICO)

!P

F1 EMERGENCIA

!PE

D - Defecto en el proceso

3

detección emergencia

D1 F - Proceso en funcionamiento

1

2

CONTROL DE PLANTA

gestión modos de funcionamiento

40 ModAut 41

CAA Tpro1

modo manual

modo inicial.

modo aut.

modo par.aut.

Tpro2

modo emerg.

Mpro !P 42

control AA

0

3'

control ST1

control MAQ

control ST2

40 ModAut

1

CONTROL DE CÉLULAS

FinModAut !ModAut

control MAQ Planta a controlar (células o subprocesos)

reposo= !A1+!B1+!C1

20

1

ModAut FinModAut

Tpro1 21

2

12s/X21

3

42

FinModAut

(5s/X25)·reposo 26

!ModAut

!(12s/X21)·B1 22

25

2

MC1

MC1

1

!reposo

Tvac1

1s/X22 Tsat1

23 !Tpro1· reposo

!(12s/X21)·!B·A1 24

!reposo !B1

!(1s/X22)·!B1

Implementación “RUN” Evol. Grafcet X

Módulo de ejecución inicial (OB21)

Lectura Entradas (auto) Módulo de ejecución cíclico (OB1)

Copia Etapas X1 → Y1

Módulo de ejecución cíclico Evol. Grafcet 0 Evol. Grafcet 1

Evol. Grafcet N

Escritura Salidas (auto) conmutador en RUN? No Retorno

No Tratamiento Resets de cada transición Tratamiento Sets de cada transición

Operaciones Retorno

Si

Graf. X forzado?

Temporizadores relativos a etapas

Retorno

Si Forzado 1? Si Análisis Forzado 1

No Forzado 2?

No Forzado M?

Si Análisis Forzado 2 Análisis Forzado M

Conclusión ‹ Procedimiento sistemático y modular. ‹ Aplicación general ‹ Procedimiento: • GEMMA • Estructura de diagramas • Múltiples GRAFCETs • Controles de célula • Gestión modo • Modos: Aut, Man, Ini, ...

• Sincronismo • Diálogos • Forzados

Bibliografía • Oriol Boix Aragonès, Antoni Sudrià Andreu, Joan Bergas Jané. "Automatització industrial amb GRAFCET. (Segunda edición)". Edicions UPC, 1.994. 114 pág. • Todo el libro (sobre todo cap. GEMMA)

• Ernest Gil, "Automatización industrial basada en máquinas de estado". Artyplan, 2003. ISBN: 84-6077160-1. 250 páginas. • Capítulo IV (máquinas de estado).

• Apuntes de GRAFCET/GEMMA (seminario de verano URV'96). • Comparativa con otro método.

CLASE

Guía GEMMA Ejemplo de aplicación