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CICLO GS : AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA INDUSTRIAL

INTEGRACION DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL UNIDAD 2: GRAFCET

AVANZADO

AUTOMATIZACION Y ROBOTICA INDUSTRIAL

1.- INTRODUCCIÓN. El GRAFCET (Graphe de Commande Etape-Transition) es un método gráfico, que permite representar sistemas secuenciales (o automatismos) complejos. En automatismos con varias etapas simultáneas, la programación puede presentar dificultades cuando la descripción del mismo se realiza mediante diagramas de flujo o listas de instrucciones. Con el GRAFCET podemos representar los automatismos secuenciales describiendo gráficamente la evolución del automatismo y los diferentes comportamientos de este, facilitando la implementación del programa en el autómata. El GRAFCET Se utiliza para explicar cualquier cosa que sea secuencial, no sólo automatismos. 2.- ELEMENTOS DEL GRAFCET. El GRAFCET es un lenguaje funcional gráfico, y su función es precisar el ciclo y las condiciones de funcionamiento de una máquina automática. El GRAFCET representa la sucesión de las fases o estados de un ciclo. Estas fases son llamadas ETAPAS. Las etapas tienen asociadas unas ACCIONES que se ejecutarán si las etapas correspondientes están activas. Entre dos etapas hay una TRANSICIÓN. Las transiciones indican la posibilidad de evolución entre etapas, es decir, la evolución del estado interno del sistema. A cada transición le corresponde una RECEPTIVIDAD. La receptividad es la condición que se tiene que cumplir para poder pasar la transición, es decir, la condición que permite la evolución del sistema desde una etapa hasta otra etapa. Después de cada etapa siempre hay una o varias transiciones. Después de cada transición siempre debe ir una o varias etapas.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Una TRANSICIÓN es VÁLIDA cuando todas las etapas inmediatamente anteriores son ACTIVAS. Una TRANSICIÓN es FRANQUEABLE cuando es VÁLIDA y su RECEPTIVIDAD asociada se cumple. Al franquear una TRANSICIÓN: - se DESACTIVAN las ETAPAS ANTERIORES - se ACTIVAN las ETAPAS POSTERIORES A continuación se detallan los elementos que componen el GRAFCET:

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Ejemplo de control de un depósito. ETAPA: La evolución de un proceso representada mediante un gráfico Grafcet está formada por una sucesión de etapas que representan cada uno de sus estados, llevando cada una de ellas asociada una o varias acciones a realizar sobre el proceso.

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Las etapas se representan con un cuadro y un número o símbolo con un subíndice numérico en su interior. En ambos casos, el número indica el orden que ocupa la etapa dentro del Grafcet. Las etapas iniciales, aquellas en las que se posiciona el sistema al iniciarse el proceso, se representan con un cuadro doble.

ACCIÓN ASOCIADA: Son una o varias acciones a realizar sobre el proceso, cuando la etapa de la cual dependen dichas acciones se encuentra activada. Dichas acciones correspondientes a una etapa, se simbolizan mediante rectángulos conectados y situados a la derecha de dicha etapa. En el interior de estos rectángulos se indica, bien de forma literal, bien de forma simbólica, las acciones a realizar.

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En una primera clasificación se pueden dividir las acciones en dos tipos: • Incondicionales: acciones que se ejecutan siempre que las etapas correspondientes están activadas. • Condicionales: son las acciones que necesitan el cumplimiento de una condición adicional (además de la activación de la etapa correspondiente).

También las acciones se pueden clasificar en: • Internas : acciones que se producen en el equipo de control, por ejemplo temporizaciones, contadores, cálculos matemáticos, etc. • Externas : las acciones que se producen sobre el proceso, por ejemplo abrir o cerrar una válvula, activar o desactivar una bomba, etc.

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TRANSICIÓN Y CONDICIÓN DE TRANSICIÓN: En el diagrama Grafcet, un proceso se compone de una serie de etapas secuenciales que se activan una tras otra unidas mediante una transición. El paso de una etapa a la siguiente se realiza dependiendo de si se cumple o no la condición de transición entre ellas.

Toda transición lleva asociada una condición de transición o función lógica booleana que se denomina receptividad, y que puede ser verdadera o falsa. Se dice que la transición está validada, cuando la etapa o etapas anteriores a la transición están activadas. El franqueamiento de la transición se producirá si, y sólo si, la transición esta validada y la receptividad es verdadera.

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DIFERENTES FORMAS DE ANOTAR LA RECEPTIVIDAD:

ARCO: Es el segmento de recta que une una transición (con su condición de transición) con una etapa y viceversa, pero nunca dos elementos iguales entre sí. Los arcos pueden ser verticales u horizontales, además los arcos verticales deben llevar una flecha indicando su sentido en el caso de ser éste ascendente

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ESQUEMA DE ELEMENTOS QUE COMPONEN EL GRAFCET:

La situación de etapa activada, se indica mediante la colocación de una marca en el interior del gráfico representativo de la etapa.

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En esta imagen se aprecia la relación entre proceso y GRAFCET.

3.- REGLAS DE EVOLUCIÓN DEL GRAFCET. El GRAFCET debe de cumplir una serie de reglas que determinan las actuaciones inmediatas entre etapas y sus transiciones. Estas reglas son: 1. La etapa inicial de un Grafcet se activa de forma incondicional. Esta situación inicial se corresponde en general con una situación de reposo.

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2. Una transición puede ser validada cuando todas las etapas inmediatamente precedentes, unidas a dicha transición, están activadas. 3. La activación de una transición se produce cuando está validada y la condición de transición o receptividad es verdadera. 4. Franquear una transición implica la activación de todas las etapas siguientes y la desactivación de las inmediatamente precedentes. 5. Transiciones conectadas en paralelo, se pueden activar de forma simultánea si se cumplen las condiciones para ello. 6. Una o varias acciones se asocian a cada etapa. Estas acciones sólo están activas cuando la etapa está activa.

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4.- POSIBILIDADES DE REPRESENTACIÓN DE AUTOMATISMOS. El Grafcet soporta diferentes tipos de estructura secuencial: 1. Estructura base : Que permite definir la manera con la que se activan las etapas, ( p.e. etapas que se activan de forma concurrente). 2. Estructura lógica : Permite definir saltos condicionales en la estructura (p.e decisiones). Estructuras base: • Estructuras de secuencia única Son estructuras formadas por secuencias de etapas que se van activando una tras otra, sin interacción con ninguna otra estructura

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Un ejemplo de aplicación sería:

1. Cuando el proceso se encuentre en la etapa 4 se ejecutará la acción de alimentar al relé o contactor KM durante el tiempo en que la etapa 4 está activa. Durante este tiempo la transición siguiente es válida, pero en principio la receptividad sería falsa.

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2. Cuando la entrada asociada al pulsador de marcha y la entrada asociada al de paro estén a nivel alto y además la entrada asociada al sensor o contacto F2 esté a nivel bajo, entonces la receptividad de esta transición se hace cierta y la transición se franquea. Con esto, se desactiva la etapa 4 y se activa la etapa 5. 3. En esta etapa se activa el relé o contactor KR y KE y se arranca el temporizador T1 ajustado a 3 segundos. 4. Pasados estos 3 segundos, se franquea la transición siguiente a la etapa 5 con lo que se desactiva la etapa 5 y se activa la 6. 5. Se mantendrá en esta etapa hasta que la entrada asociada al pulsador de paro se haga cero o la entrada asociada a F2 se haga 1.

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• Estructuras de secuencia paralela Son un conjunto de estructuras únicas activadas por una misma transición de forma simultánea. Después de la activación de las distintas secuencias su evolución se produce de forma independiente

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Un ejemplo de aplicación sería:

No se selecciona una línea de proceso, como en el caso de las acciones exclusivas, sino que se ejecutarán dos líneas de proceso a la vez e independientemente. 1. Estando el proceso en la etapa 4, cuando se cumpla la condición S, se desactiva la etapa 4 y se activa la etapa 5 y la 7.

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2. Cuando se cumpla condición CE, la etapa 5 pasará a la 6. Cuando se cumpla la condición F1, la etapa 7 pasará a la 8. 3. Sólo si las etapas 6 y 8 están activas (transición válida) y además se cumple que la entrada C y la D están a nivel alto, se permitirá la activación de 9. En este caso, se desactivan conjuntamente 6 y 8.

Estructuras lógicas: Representa funciones lógicas OR, AND y saltos condicionales. Divergencia OR. Se utiliza cuando se quiere modelar la posibilidad de tomar dos o más secuencias alternativas a partir de una etapa común.

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La etapa n1 pasará a estar activa si estando activa la etapa n, se satisface la condición de transición o receptividad x. De igual forma la etapa n2 pasará a estar activa si estando activa la etapa n se satisface la condición de transición o receptividad y. • Importante: las condiciones x e y son exclusivas (solamente se activa n1 o n2)

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Un ejemplo de aplicación sería:

1. Estando en la etapa 4, si se cumple que la entrada C y la D están a 1, realiza el conjunto de secuencias 5, 6, 8 y sucesivas. Si se cumple que la entrada C está a 1 y la D está a 0, realiza el conjunto de secuencias 7, 8 y sucesivas. Es necesario que sólo sea cierta una condición a la vez.

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Convergencia OR. la etapa n pasará a estar activa, si estando activa la etapa n1 se satisface la condición de transición o receptividad x; o si estando activa la etapa n2 se satisface la condición de transición o receptividad y.

Divergencia AND. Permite la representación de procesos concurrentes síncronos. (al mismo tiempo).

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Dos o más subprocesos del sistema, representados por las secuencias paralelas, pueden activarse de forma sincronizada.

La etapa n1 y n2 pasarán al estado activo, si estando activa la etapa n se satisface la condición de transición o receptividad d.

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Convergencia en AND. Representa una espera entre dos o más subprocesos. La etapa n se activa cuando todos los procesos anteriores han finalizado.

La etapa n pasará a estar activa si, estando ambas etapas n1 y n2 activas, se satisface la condición de transición o receptividad x.

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Saltos Condicionales.

(a) se implementa un salto condicional a la etapa i+j+1 si está activada la etapa i y se cumple la condición de transición o receptividad ẍ. (b) se implementa un bucle que permite la repetición de la secuencia de etapas hasta que z sea igual a 1. Un ejemplo sería:

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Muy típico cuando se emplean contadores 1. El GRAFCET realiza una secuencia de etapas, en el ejemplo, las etapas 5 y 6. Tras estas, si C está a nivel alto y D a nivel bajo, repetirá la secuencia. Si C y D están a nivel alto, saldrá de este bucle y pasará a la siguiente etapa, la etapa 7.

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En resumen:

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5.- IMPLEMENTACIÓN DEL GRAFCET SOBRE PLC. Recordemos que: 1. El Grafcet representa el funcionamiento del proceso. 2. Establece de forma más clara cuáles son las salidas y entradas en cada etapa. 3. No es un lenguaje de programación. Nos interesa ahora ver la manera de implementar el Diagrama Grafcet en un PLC. Para ello a cada una de las etapas en las que se divide el Grafcet se le asocia una variable interna del autómata. La condición de transición es la encargada de activar la etapa siguiente(s) y desactivar la anterior(es); para ello se utilizan las instrucciones SET y RESET que poseen todos los autómatas programables. Recordemos: En el Siemens S7-200 las instrucciones SET y RESET son: Cuando se ejecutan las operaciones “Set” y “Reset”, se activa (se pone a 1) o se desactiva (se pone a 0) un número N bits consecutivos a partir de la dirección especificada. Las instrucciones Set y Reset se utilizan para activar o desactivar las marcas internas (M0.0, M0.1,...., etc.).

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Típicamente asociaremos cada etapa a una marca: • Etapa 0: M0.0. Etapa 1: M0.1 … • Cuando la etapa 0 esté activa, M0.0 valdrá 1… etc.

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Para entender esta implementación mejor, vamos a desarrollar un sencillo ejemplo:

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El GRAFCET se divide en tres zonas: Preliminar, Secuencial y Acciones.

Zona preliminar: En esta zona se describe, las operaciones que definen la etapa por la que comienza la secuencia. La etapa inicial se activa mediante una bobina SET, a través de una red de contactos cerrados pertenecientes a todas las etapas que intervienen en el GRAFCET excepto la final.

También se podría indicar en esta zona las condiciones iniciales o de reposo del sistema.

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Zona secuencial: Se definen las transiciones que activan y desactivan las etapas, cada etapa se activa con una bobina SET, que se programa en una red de contactos, en la que deben aparecer: 1º.- La etapa a la que llega. 2º.- La etapa desde la que llega. 3º.- Transición por la que viene. En nuestro ejemplo sería:

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El programa completa de la zona secuencial quedaría:

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Zona de acciones: En esta zona se ejecutan las acciones originadas en las zonas anteriores activando las salidas del autómata. En nuestro ejemplo considerando que cada etapa activa una salida:

5.1.- Implementación en KOP de transiciones sencillas.

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AND.

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Que se puede leer: Si la etapa “x” está activada y se cumple la transición “b”, entonces activar la etapa “y” y desactivar la etapa “x”.

Para activar la etapa inicial de nuevo: cuando se cumpla la última condición de transición se desactiva la última etapa actica y se active la etapa inicial.

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Divergencia OR.

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Secuencias paralelas.

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Saltos condicionales a otras etapas.

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CASO A)

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CASO B)

Considerando que cada etapa se asocia a una marca del autómata es conveniente inicializar correctamente todas las marcas en el inicio del programa. Es decir la Etapa 0 = 1, y el resto de Etapas n … a 0.

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En los autómatas, esto se puede realizar con el siguiente segmento:

5.2.- Transcripción a lenguaje AWL. El lenguaje AWL permite realizar ciertas funciones complejas de una forma más sencilla que su implementación en KOP. En estos lenguajes de programación de autómatas, se emplean una marca o dirección binaria de memoria por cada etapa. Si la etapa está activa, la marca habrá de estar a ‘1’ y si la etapa no está activa, la marca habrá de estar a ‘0’.

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Al adaptar el GRAFCET al lenguaje deseado, conviene distinguir entre la trascripción de la evolución del GRAFCET y la asignación de salidas y carga de temporizadores/contadores. En lo que se refiere a la evolución del GRAFCET, hay que resolver el franqueamiento de las transiciones para pasar de unas etapas a otras. Tal como se indicó anteriormente, una transición es válida si todas las etapas anteriores están activas. Asociado a cada transición existe una receptividad o condición. Si una transición válida cumple su receptividad, entonces la transición se franquea, que significa que se desactivan las etapas precedentes y se activan las posteriores. Suponiendo que en la tabla de símbolos se han hecho las siguientes asociaciones:

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La representación en KOP y AWL del anterior fragmento de GRAFCET, sería;

El caso de inicio de acciones exclusivas sería el siguiente.

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Notas: • Se empleará para el KOP y AWL los símbolos que aparezcan en el GRAFCET; • Cond1 y Cond2 son condiciones resultado de la consulta de entradas, marcas, temporizadores, contadores o incluso salidas, o bien de una combinación lógica entre estas consultas.

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El caso de finalización de acciones exclusivas sería;

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Para el inicio de acciones simultáneas o concurrentes, sería:

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y la finalización de acciones concurrentes sería:

En lo que se refiere a transcripción a AWL o KOP, el resto de las estructuras básicas vistas anteriormente son casos particulares de acciones exclusivas.

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Asignación de salidas y carga de temporizadores/contadores. Esta parte se suele editar a continuación del código relativo a la evolución del GRAFCET. En ella se asocian las salidas que deben ser activadas en cada etapa del proceso.

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La carga o arranque de temporizadores o contadores sería

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Un error muy común causa es la asignación múltiple de una misma salida o la carga en varios puntos de un mismo temporizador. En el caso de que varias etapas activen una misma salida, la solución será hacer una combinación OR de etapas y asignar el resultado a la salida.

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6.- NIVELES DE GRAFCET. A la hora de representar mediante un GRAFCET el sistema de control es conveniente estructurarlo en dos niveles : • Nivel 1 : En este nivel se representa solamente el funcionamiento lógico del sistema en una terminología próxima al lenguaje corriente, se realiza independientemente de las decisiones que a posteriori se tomen en cuanto a la tecnología a utilizar, a la nomenclatura y tipo de variables seleccionadas, etc. • Nivel 2 : En este nivel se tienen en cuenta las decisiones tecnológicas tomadas, la nomenclatura y tipo de variables, etc. Y se hace referencia a ellas en el diagrama GRAFCET de este nivel. En el siguiente ejemplo podeos observar los GRAFCET de nivel 1 y 2.

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La secuencia de un taladro se describe en la figura:

En la secuencia se observa como ocurren eventos sobre captadores y se ejecutan acciones sobre los motores. Determinamos las variables del autómata.

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Realizamos el GRAFCET de primer y segundo nivel.

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Ejemplo: Sistema de control de una máquina taladradora

Descripción del sistema: 1.- Existe un pulsador “B”, de encendido del sistema. Una vez presionado, se acciona el motor (M) hasta que alcanza una velocidad de giro de régimen permanente. 2.- Existe un botón A que inicia la operación de taladrado. 3.- El taladro posee varias velocidades en el sentido longitudinal del eje, • bajada lenta del utensilio del taladro BL • bajada rápida BR y • subida rápida SR. 4.- Existen detectores de presencia del husillo a diferentes alturas: •X •Y •Z 5.- Existe un detector de presencia de pieza en la presa (detector inductivo P). 6.- Existe un cilindro neumático que sujeta la pieza (accionado mediante C). Funcionamiento de la taladradora: La pieza en la que se va a realizar el taladro se detecta mediante un detector inductivo P, y se sujeta mediante dos sujeciones accionadas por C. La tarea de realizar un taladro sigue la siguiente secuencia: 1. Primero se detecta la pieza mediante el detector inductivo, posteriormente se pulsa el botón “A” de inicio de operación con lo que actúan las sujeciones de la pieza y al mismo tiempo se inicia el descenso rápido de la broca “BR”. 2. Antes de empezar a realizar el taladro propiamente dicho a la pieza, el detector “Y” provoca el paso de descenso rápido de la broca a descenso lento “BL”, el cual se interrumpe cuando se detecta el final de carrera “Z”. 3. Inmediatamente se produce la subida rápida de la broca hasta alcanzar la posición de reposo “X” y se libera la pieza.

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GRAFCET A NIVEL 1.

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GRAFCET NIVEL 2. Se puede representar en forma monoestable y biestable ( El estado monoestable y biestable está referido a las electroválvulas).

En el caso biestable, se representa la activación y desactivación de ciertas salidas. P.e. se puede realizar con funciones Set y Reset. Una etapa puede activar una salida, mientras que otra etapa diferente la desactiva.

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En el caso monoestable, las salidas están directamente asociadas a las entradas.

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IMPLEMENTACION EN PLC – BIESTABLE

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MONOESTABLE

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7.- REPRESENTACIÓN DE SITUACIONES ESPECIALES EN GRAFCET. En el GRAFCET también se pueden representar temporizadores y contadores,o cualquier otra función que se especial (conversor, desplazamiento bit, etc). Función temporización en Grafcet se implementa a través del operador de temporización

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Temporización de la transición de una etapa: Es el caso en el cual la receptividad asociada a una transición depende de que la variable de temporización sea activada. Si se trata de una temporización con retardo esta transición no será superada hasta que transcurra un cierto instante de tiempo.

Temporización de acciones: Es el caso en el cual se pretende temporizar la ejecución de la acción asociada a una etapa, de forma que no se ejecute la acción hasta que transcurra un cierto instante de tiempo.

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Contadores

7.1.- Receptividades y acciones condicionadas por el tiempo. Los temporizadores son muy empleados para conseguir que el proceso permanezca en un estado (realizando una acción) un determinado número de segundos. Dado que el GRAFCET del proceso recoge los estados por los que ha de pasar el proceso, estos temporizadores también han de ser incluidos en dicho GRAFCET. Típicamente se emplearían temporizadores con retardo a la conexión que iniciasen la cuenta (“se arrancasen”) al activarse una etapa. Pasado el tiempo ajustado, el temporizador cambiaría su estado lo que puede llevarse como condición para que el GRAFCET pase a la etapa siguiente. También pueden emplearse otro tipo de temporizadores. No existe en la bibliografía una indicación clara de la forma de representar el tipo de temporización y el retardo ajustado. Una de las notaciones es la siguiente:

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ps/Xi/qs donde: Xi - nombre de etapa que se toma en consideración. p - tiempo a considerar desde la activación de la etapa Xi q - tiempo a considerar desde la desactivación de la etapa Xi

Ejemplo. La receptividad 5s / Et3 / 7s se cumplirá cuando hayan pasado 5 segundos desde la última activación de la etapa 3 y volverá a ser falsa cuando hayan pasado 7 segundos de la desactivación de la etapa 3. En cualquier caso, dado que la mayoría de los temporizadores que se emplearán en las prácticas (y en la práctica) son de retardo a la conexión y que resulta más intuitivo arrancar los temporizadores como si fueran simples salidas, se preferirá la siguiente representación:

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Simplemente se indica que cuando el GRAFCET active la etapa 6, se iniciará la cuenta del temporizador T1 (ajustado a 4 s), y cuando termine, pasará a la etapa 7. 8.- EJEMPLO PRÁCTICO.

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EJEMPLO 1 El siguiente ejemplo, dos montacargas se mueven cuando se pulsa un botón (x1 o x2) en sentido ascendente hasta el final de recorrido (s,t) y de inmediato descienden a la situación inicial (q,r).

Funcionamiento: 1. La pulsación de X1 o X2 deberá iniciar el movimiento ascendente del montacargas M1 o M2 respectivamente. 2. Sólo un montacargas debe estar en funcionamiento a la vez. 3. Si se pulsan simultáneamente ambos pulsadores el montacargas de la izquierda tiene preferencia.

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1º PASO

2º PASO

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3º PASO

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4º PASO

EJEMPLO 2

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A continuación se desarrolla un ejemplo de una máquina de etiquetado.

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Funcionamiento: 1. El botón on/off pone en marcha o para el sistema. 2. La cinta avanza hasta la posición 1. 3. Se esperan 10 segundos. 4. A continuación, la cinta avanza hasta la posición 2. 5. Se pega una etiqueta y se cuenta una pieza fabricada. 6. Se esperan cinco segundos (se mantiene la etiqueta presionada) 7. La cinta vuelve a avanzar hasta que la nueva pieza llegue a la posición 1. 8. Si On se encuentra activo, se continúa con el proceso. 9. Si Off, se termina la última pieza y se para.

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1.- Realizamos el GRAFCET.

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2.- Definimos las entradas y salidas y funciones especiales.

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3.- Implementación en S7 200:

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9.- DISEÑO ESTRUCTURADO DE UN GRAFCET. Por el momento, hemos realizado el diagrama GRAFCET teniendo en cuenta sólo funcionamiento normal del sistema, sin considerar posibles paradas de emergencia, tipos de funcionamiento manual o automático, etc. En el diseño de los sistemas de control de una forma estructurada, se subdivide el funcionamiento del sistema de control en: 1º.- Diagrama GRAFCET de seguridad. Se encarga del tratamiento de las señales de alarma y emergencias. 2º.- Diagrama GRAFCET de modos de marcha. Implementa los distintos modos de marcha del automatismo (p.e. marcha manual, marcha automática…). 3º.- Diagrama GRAFCET de producción. Representa el funcionamiento normal del sistema. Las ventajas que supone esta estructuración son: 1. Un diseño más detallado de cada una de las tareas a atender por parte del sistema de control 2. Permite y facilita su representación documentada de forma más comprensible y legible para su posterior modificación o mantenimiento. Como resulta obvio en todo diseño estructurado existen relaciones de intercambio de información y jerarquía entre cada uno de los subsistemas.

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Jerarquía. La jerarquía u orden de prioridad entre los tres diagramas Grafcet es la siguiente: 1. Grafcet de seguridad. 2. Grafcet de modos de marcha. 3. Grafcet de producción.

Intercambio de información. Los tres diagramas Grafcet deben compartir dos tipos de información: 1. Variables: Las variables serán globales, de forma que puedan ser modificadas por cualquiera de los tres diagramas Grafcet. 2. Índice de las etapas: No puede haber dos Grafcet que tengan una etapa con el mismo índice.

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9.1.- Modos de Marcha. Los modos de marcha son los distintos modos de funcionamiento que pueden darse en los sistemas automatizados. Los distintos modos de marcha que existen son: 1. Marcha automática (MA). 2. Marcha semiautomática (MCC). 3. Marcha manual (MM). La marcha manual también se denomina marcha de intervención (MI). 9.1.1.- Marcha automática. Cuando se ejecuta la orden de comienzo (ON), el sistema permanece funcionando de forma ininterrumpida, hasta que se produce una orden de parada, complementaria de la anterior. La parada, en este modo de funcionamiento detiene el sistema al final del ciclo en curso, a diferencia de las paradas de emergencia, cuyo objeto es parar de inmediato la ejecución del ciclo sea cual sea su situación.

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Para implementar este modo de funcionamiento se utiliza una estructura jerarquizada de dos diagramas Grafcet, donde el de orden superior (maestro), controla el funcionamiento del de orden inferior (esclavo).

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9.1.2.- Marcha semiautomática. En este modo de funcionamiento cada ciclo necesita la autorización del operador para ejecutarse.

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La ejecución de cada uno de los ciclos comienza mediante la variable CC (Comienzo de ciclo). Se introduce en la transición inicial junto con las condiciones iniciales (CI) de inicio de ciclo.

Para evitar que el operador no tenga un control total sobre la ejecución del ciclo o que se ejecuten ciclos no deseados: 1. Comienzo de Ciclo (CC) mediante un flanco de subida. 2. Se introduce una etapa de "anti-repetición" cuya acción asociada consiste en desactivar la condición de comienzo de ciclo (CC) activada al inicio de ciclo para poder pasar al ciclo siguiente. 3. El operador debe poner CC=0 al final del GRAFCET y, a continuación, CC=1 para comenzar un nuevo ciclo. Las condiciones iniciales (CI) pueden ser la comprobación de que los distintos elementos que componen el automatismo se encuentran en la posición inicial para asegurar un correcto funcionamiento del sistema.

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9.1.3.-Marcha manual Son modos de funcionamiento especiales, utilizados en los periodos de ajuste del funcionamiento de los sistemas de control automáticos. Una vez implementado un sistema automático, pueden aparecer asincronismos en su funcionamiento, de difícil previsión a priori, derivados, entre otros motivos, de la clase de tecnología utilizada. Además estos asincronismos (o desajustes) también pueden aparecer por envejecimiento, deterioro o falta de mantenimiento de los elementos integrantes del proceso. El operador ejerce un control estricto no ya sobre la ejecución de un ciclo, sino sobre la ejecución de una etapa o conjunto de ellas en un mismo ciclo. Se implementa mediante la parada del sistema, bien sea por inhibición de las acciones asociadas a las etapas, o bien por congelación del automatismo impidiendo el franqueamiento de determinadas transiciones. 9.2.- Modo de Seguridad. El sistema de control diseñado ha de tener en cuenta situaciones imprevistas, averías, emergencias, etc… de forma que se garantice el buen funcionamiento del mismo. Hay que asegurar la integridad de los operadores humanos al cargo de los sistemas o bien la seguridad de las propias instalaciones industriales donde se ubique el sistema, cuya reparación puede suponer un coste elevado.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Hay que cumplir la normativa al respecto. 9.2.1.- Tratamiento de alarmas y emergencias Clasificación del tratamiento de las alarmas producidas en el sistema frente a situaciones de emergencia: Sin secuencia de emergencia: Ante una situación de alarma, el sistema se limita a detener su evolución y suspende las operaciones básicas, asociadas a la etapa donde se produce la suspensión. Mediante la Inhibición de acciones y la congelación del automatismo.

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Se establecen unas condiciones de seguridad en las acciones secuenciales para potenciar las condiciones de seguridad. Se representan mediante una línea vertical y la condición de seguridad que se debe cumplir. Con secuencia de emergencia: La alarma deriva hacia la ejecución de una secuencia de emergencia, constituida por una o más etapas, cuyas acciones están orientadas a situar a los operadores y al proceso en un estado

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seguro.

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9.3.- Diagramas Grafcet jerarquizados. El diseño estructurado de un sistema de control consiste en representar de forma separada los diversos aspectos del modelo del sistema, tales como: 1. funcionamiento normal (grafcet de producción). 2. modos de marcha posibles (grafcet de modos de marcha). 3. paradas de emergencia (grafcet de seguridad). Este diseño se consigue realizar con ayuda de diagramas funcionales parciales, así como las relaciones existentes entre ellos (forzado). Entre cada uno de estos diagramas grafcet parciales debe haber una relación jerárquica. Forzado de estados de uno u otro grafcet.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

La jerarquización debe respetar una serie de reglas: 1. Si un grafcet tiene la posibilidad de forzar otro, este no tendrá ninguna posibilidad de forzar al anterior. 2. En todo instante un grafcet sólo podrá ser forzado por un único grafcet.

Los diferentes modos explicados los podemos observar en la siguiente figura:

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9.4.- Macroetapas. Las macroetapas, sustituyen secuencias de etapas, cuya aparición se repite en varias ocasiones a la largo del diagrama grafcet. El objetivo que se persigue es la simplicidad y legibilidad de los diagramas grafcet.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Reglas: 1. La expansión de una macroetapa siempre tendrá una sola etapa de entrada y una sola etapa de salida. 2. La etapa de entrada (E) se activará cuando se active la macroetapa. 3. La activación de la etapa de salida (S) implicará la validación de las transiciones inmediatamente posteriores a la macroetapa.

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9.5.- Ejemplo de un diseño estructurado. La máquina dispone de tres estaciones: 1. Alimentación de piezas. 2. Taladrado. 3. Comprobación dureza y expulsión. Funcionamiento: 1. Las piezas se van cargando en la estación de alimentación. 2. A continuación, el plato de la máquina gira 120º. Cuando el movimiento se ha completado se detecta la señal T. 3. Cuando existe una pieza en la estación de taladrado, se taladra. 4. Finalizada la operación, la máquina vuelve a girar. 5. Se acciona el cilindro para expulsar la pieza.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Nota: Nótese que los procesos se deben llevar a cabo de forma concurrente, para acelerar el proceso en general. La Botonera de mando dispone de:  Pulsador M  Botón A (con enclavamiento)  Pulsador S

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Funcionamiento (en detalle): 1. Cuando la máquina se pone en marcha, se enciende el motor del taladro MT. Se asume que el motor necesita 3 segundos para llegar a una velocidad de giro adecuada. También, en el inicio de la operación, se debe subir el taladro (TA, S1). Además, se debe comprobar que el Testador se encuentra también arriba (TTA, R1). 2. Se carga una pieza si no se detecta pieza en el receptor (Di0). 3. Si existe pieza en el taladro (Di0), y este se encuentra arriba, entonces el taladro desciende, taladrando la pieza. Se esperan 3 segundos, y, a continuación el taladro asciende. 4. Las piezas se van cargando en la estación de alimentación. 5. A continuación, el plato de la máquina gira 120º. Cuando el movimiento se ha completado se detecta la señal T. Se debe esperar a que todos los procesos se terminen antes de mover el plato. 6. Cuando existe una pieza en la estación de taladrado, se taladra. 7. Cuando existe una pieza en la estación de test. Se baja, se mantiene durante 5 segundos y, a continuación, se levanta. Finalizada la operación, se acciona el cilindro C2 para expulsar la pieza.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

GRAFCET Primero, vamos a hacer el grafcet de producción. Consideramos que el funcionamiento es automático (el operario presiona A al inicio del ciclo). Después, definiremos los modos de marcha. A continuación, definiremos el grafcet de seguridad.

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GRAFCET de nivel 1 - GRAFCET DE PRODUCCIÓN.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Es aconsejable realizar procesos de forma paralela, de manera que el proceso general se realice rápidamente.

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GRAFCET de nivel 2 - GRAFCET DE PRODUCCIÓN.

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GRAFCET DE MODOS DE MARCHA Vamos a definir tres modos de marcha: Marcha automática (la que se ha supuesto inicialmente). Si A se mantiene presionado el proceso se repite indefinidamente. Marcha semiautomática. Si S se mantiene presionado, se debe pedir consentimiento en cada ejecución Marcha manual El sistema se detiene en cada transición cuando se presiona M

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Marcha automática Asociada a la etapa 21. Se activa al presionar A. Permite ejecutar de forma cíclica el sistema. Marcha semiautomática. Asociada a la etapa 22. Debe ejecutarse un ciclo del sistema y, a continuación, esperar confirmación (desbloqueo del botón y vuelta a presionar ) Marcha manual. Asociada a la etapa 23. Todas las transiciones se bloquean al presionar el botón M. Se permite la transición al desenclavar M.

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UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Por tanto, integrando este GRAFCET en el de producción, obtendríamos:

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GRAFCET DE SEGURIDAD:

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Se producirá la Parada de Emergencia cuando al presionar PE se realiza un forzado de congelación en el grafcet de producción GP y en el grafcet de modos de Marcha. De esta forma se desactivan todas las etapas y se desactivan las acciones asociadas.

Para la implementación en el autómata consideraremos: 1. Por claridad esta lógica de “forzado de congelación” no se representa directamente en el grafcet. 2. Implica que el sistema no debe evolucionar y deben anularse las salidas asociadas a la etapa activa. 3. Se realiza fácilmente en el KOP usando la marca asociada E20 asociada al forzado de congelación: Por ejemplo:

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UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Implementamos a continuación los GRAFCET en KOP.

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UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

ACTIVIDADES UNIDAD 1 – GRAFCET.

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UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Para homogenizar las actividades se tendrán en cuenta la siguiente estructura:

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ACTIVIDAD 1. SECUENCIA NORMAL Realice el GRAFCET e implementación en KOP . Al accionar el pulsador de marcha se realizará la siguiente secuencia: A+ y D+ B+ y C+ A- y DB- y CACTIVIDAD 2. BUCLE Realice el GRAFCET e implementación en KOP. Al accionar el pulsador de marcha se realizará la siguiente secuencia: A+ y D+ B+ y C+ A- y DB- y CDicha secuencia se efectuara cinco veces, el control de la secuencia se controlará mediante un contador. Al llegar a cinco el contador, se realiza el SET de la etapa M0.0, es decir se activa la etapa M0.0 y se realiza el RESET del contador, es decir se pone a cero, estando preparado para un nuevo proceso de contaje de la secuencia programada.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

ACTIVIDAD 3. SELECCIÓN DE SECUENCIA Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL Al accionar el pulsador de marcha se realizará la siguiente secuencia, disponemos de un interruptor S para elegir el camino: A+ y D+ B+ y C+. A-, D- y C- ( En este punto estamos en la etapa 3). A partir de la etapa 3 nos encontramos con dos secuencias entre las cuales se puede escoger en función de las transiciones. Si estamos en la etapa 3 y a- , d- y c- son ciertas, iremos por la secuencia de la izquierda si S esta abierto y se irá por la secuencia de la derecha si S está cerrado, Las dos secuencias confluyen en la etapa 6.

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ACTIVIDAD 4. SECUENCIAS SIMULTÁNEAS Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL A partir de la etapa 2 hay dos secuencias que se ejecutan simultáneamente. El inicio de las secuencias simultáneas se indica mediante una línea horizontal doble, después de la transición correspondiente. El final de las secuencias simultáneas se indica con otra línea horizontal doble antes de la transición correspondiente. A+ y D+ B+ ( activa las dos etapas simultáneas). LINEA A ABA+, B+ LINEA B C+ C-, D-. Esta transición sólo es válida cuando todas las etapas inmediatamente anteriores están activas. En nuestro caso al franquear la transición b+, se activaran las etapas 3 y 3B y las dos secuencias funcionaran simultáneamente. La transición a+ b+ c- d- sólo será válida cuando estén activas las etapas 5 y 4B. Se realiza el programa en la subrutina 4, programando el circuito de las salidas en la subrutina 0.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

ACTIVIDAD 5. FUNCIONAMIENTO ETAPA A ETAPA SIN SELECTOR Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL Se realiza el programa en la subrutina 5, (el proceso del ejercicio anterior), programando el circuito de las salidas en la subrutina 0. Respecto al ejercicio anterior, la diferencia estriba en que cada vez que se efectúe un impulso mediante el pulsador de marcha, la maqueta realiza una única etapa y se tendrá que ir efectuando impulsos para ir pasando de etapa en etapa hasta completar el proceso. Se visualiza el proceso de la maqueta paso a paso, etapa por etapa. En la última transición no se utiliza el pulsador de marcha M, porque si se pusiese se verificarían las condiciones de la etapa 0 y el proceso no se detendría en la etapa 0, sino que pasaría automáticamente a la etapa 1,saltándose la etapa 0, con la consecuencia de que la maqueta no se podría dejar en la etapa inicial.

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ACTIVIDAD 6. FUNCIONAMIENTO ETAPA A ETAPA O CICLO NORMAL Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL. Se realiza el programa en la subrutina 6, programando el circuito de las salidas en la subrutina 0. Se realiza la misma secuencia que en el ejercicio anterior, excepto que ahora se pondrá en paralelo con los pulsadores de marcha un selector.. Si el selector está cerrado, activado se tendrá un proceso continuo y cuando el selector esta desactivado, abierto se tendrá un proceso paso a paso, habrá que ir efectuando impulsos para ir pasando de etapa en etapa hasta completar el proceso. Exactamente igual que el caso anterior. Por defecto se realiza el proceso continuo. ACTIVIDAD 7. SELECCIÓN FUNCIONAMIENTO CICLO ÚNICO O CONTINUO Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL. Se realiza el programa en la subrutina 7, programando el circuito de las salidas en la subrutina 0. Una vez completada la etapa 7, cuando el proceso o ciclo ha concluido, se puede escoger entre que se vaya repitiendo la secuencia o ciclo de la maqueta de forma sucesiva, con lo cual se tendría un proceso continuo, o en que el ciclo se de por finalizado y si se desea repetir el proceso habría que accionar de nuevo el pulsador de marcha M. Si el selector está cerrado, activado se tendrá el proceso único y cuando el selector esta desactivado, abierto se tendrá el proceso continuo. Por defecto se realizará el proceso único.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

ACTIVIDAD 8. PARO DE EMERGENCIA EN LA ETAPA ACTUAL Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL Se realiza el programa en la subrutina 11, programando el circuito de las salidas en la subrutina 0. Es idéntico que el ejemplo anterior, pero añadiendo el paro de emergencia en todas las transiciones. ACTIVIDAD 9. PARO DE EMERGENCIA HASTA UNA ETAPA DETERMINADA. Realice el GRAFCET e implementación en KOP y AWL. Se realiza el programa en la subrutina 13, programando el circuito de las salidas en la subrutina 0. La secuencia es la descrita en el ejercicio 4. Pero ahora la maqueta seguirá con el proceso hasta llegar a las etapas en las cuales deseamos que se detenga que son la 4 y la 3B, el paro de emergencia se activará mediante el pulsador de emergencia E.

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ACTIVIDAD 10 SISTEMA DE ILUMINACIÓN Un sistema de iluminación (S1) de un aula está controlado por tres elementos: 1. Un interruptor general que se activará cuando el aula vaya a ser utilizada (E1). 2. Un detector de iluminación natural que se activará cuando la luz exterior (solar) sea insuficiente para iluminar el aula. 3. Un interruptor en el aula (E3) El sistema se encenderá con el siguiente orden: 1. Si el interruptor general está inactivo, el sistema de iluminación estará inactivo. 2. Si el interruptor general está activo, la activación del sistema de iluminación dependerá de que al menos uno de los otros dos elementos este activo.

ACTIVIDAD 11 SISTEMA DE AMBIENTACIÓN NAVIDEÑA.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Se desea realizar el sistema de ambientación navideña de un establecimiento utilizando para ello un reloj (E1) que genera una señal de valor lógico “1” a las 19:00 horas. El sistema debe realizar la siguiente secuencia temporizada de acciones: A las 19:00 horas , se activará un dispositivo musical (S1). A las 19:30 horas, conectará el sistema de iluminación del establecimiento (S2). A las 20:30 horas, se activará el cierre del portón metálico (S3), limitado en su recorrido por 2 finales de carrera uno superior (E2) y otro inferior (E3), tras lo cual conectará el sistema de alarma (S4). A las 21:59 horas desconectará el sistema de iluminación y el dispositivo musical. La reposición del sistema al estado inicial de reposo se realizará mediante un telemando por infrarrojos (E4). La apertura del portón metálico se corresponde con la señal (S5). Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200. ACTIVIDAD 12 CONTADOR DE BOTELLAS Una cinta transportadora accionada por un motor (S1) es el elemento intermedio entre el proceso de llenado y tapado de botellas y el proceso de almacenamiento de las mismas. Inicialmente la cinta se encentra en reposo hasta que un operario actúa sobre el pulsador de marcha (E1), en ese momento la cinta comienza a desplaza las botellas que en su recorrido activaran una fotocélula (E2).

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Describir mediante GRAFCET, la maniobra de una automatismo que cuenta 10 botellas tras lo cual parará la cinta y esperará que el operario actúe de nuevo sobre el pulsador de marcha. Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200.

ACTIVIDAD 13 CONTROL DE FUNCIONAMIENTO DE TRES MOTORES EN SECUENCIA TEMPORIZADA. Los tres motores (S1, S2 y S3) tendrán en cada ciclo la secuencia de actividad descrita en el cronograma de la figura, cumpliéndose: S1: Inactivo 10 s, activo 20 s e inactivo 30 s. S2: Inactivo 25 s, activo 20 s e inactivo 15 s. S3: Inactivo 40 s, activo 20 s.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

El ciclo podrá repetirse, transcurrido al menos 60 s, actuando sobre el pulsador de marcha E1.

Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200. ACTIVIDAD 14 CARRO CON SELECCIÓN DE RECORRIDO. Se dispone de una vagoneta que inicialmente se encuentra en reposo en la posición extrema por la izquierda, indicada en la figura, con el interruptor final de carrera (E1) activado e igualmente activo el visualizador de reposo (S1). Existe un interruptor (E2), que permite elegir entre un recorrido a la tobera 1 (E2=1) para cargar el material en ella contenido (S2=1 apertura de tobera 1) y un recorrido a la tobera 2 (E2=0) para cargar el material en ella contenido (S3= apertura de la tobera 2). La vagoneta presenta la posibilidad de un desplazamiento a derechas (S4) y un desplazamiento a izquierdas (S5). Existen dos células fotoeléctricas, la primera (E3) que detecta la presencia de la vagoneta frente a la tobera 1, mientras que la fotocélula (E4), detecta la presencia de la vagoneta frente a la tobera 2.

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Al actuar sobre el pulsador de marcha (E5), la vagoneta de desplazará hasta la tobera elegida en función de la posición del interruptor E2 deteniéndose durante 10 s en los que permanecerá abierta la tobera, tras lo cual regresará a la posición de reposo.

Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200. ACTIVIDAD 15

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

APARCAMIENTO LIMITADO Se trata de regular la maniobra de acceso a un aparcamiento, con capacidad para 20 vehículos, que está controlado por una barrera dotada con un motor eléctrico que le permite la subida (S1) hasta alcanzar un interruptor final de carrera de apertura (E3) y la bajada (S2) hasta alcanzar un interruptor final de carrera de cierre (E4). La barrera debe permanecer una vez subida 15 segundos en ese estado. La entrada de un vehículo tendrá lugar cuando al activarse la fotocélula 1 (E1), queden plazas libres. La salida de un vehículo tendrá lugar tras activarse la fotocélula 2 (E2). Suponer que mientras se realiza una operación (entrada o salida) no se solicitará otra y que no se dará la situación en donde sea solicitada una operación de entrada y otra de salida simultáneamente.

ACTIVIDAD 16 PESADORA INDUSTRIAL Realizar el automatismo que controla una pesadora industrial que recibe producto de una tolva a través de dos conductos, uno de suministro abundante y otro de afinado. Las compuertas de los conductos, S1 y S2 están controladas por las foto resistencias L1 y L2 que darán valor “1” lógico cuando la aguja de la pesadora pase por delante de cada una de ellas.

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Se dispone de un pulsador de puesta en marcha M, otro de parada de emergencia, P y otro de rearme, R. Una pulsación en M debe provocar la apertura de las dos compuertas (activación S1 y S2). Cuando la aguja de la pesadora llegue a L1 debe desactivarse S1, cerrando la compuerta correspondiente. Cuando la aguja llegue a L2 deberá desactivarse S3, cerrándose la compuerta de afinado. Después se producirá el vaciado del contenido de la pesadora, por medio de un basculante (S3) que debe actuar durante 3 segundos, transcurridos los cuales retorna a la posición de reposo. Pulsando de nuevo M se inicia el ciclo. Si durante la parte del ciclo en donde están activas S1, S2 o ambas se acciona el pulsador de emergencia P, se deberán cerrar las dos compuertas. Para reanudar el ciclo bastará pulsar el rearme R, continuando el proceso en la fase donde se interrumpió. La actuación sobre el pulsador de emergencia P en un momento del ciclo en donde no estén activas S1 o S2 no produce efecto alguno ( por tanto no será necesario pulsar el rearme R).

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200.

ACTIVIDAD 17 CONTROL DE UNA PLATAFORMA MOVIL. Una plataforma móvil se desliza por un husillo movido por un motor de doble sentido de giro (para lo cual llevará un contactor Cd que lo conecta para que gire a derechas y otro Ci para que gire a izquierdas). La plataforma móvil debe realizar un movimiento de vaivén continuado desde el momento en que el sistema reciba la orden impulsional de puesta en marcha (M).

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Un impulso de parada sobre el actuador manual de parada (P), debe detener el motor, pero no en el acto, sino al final del movimiento de vaivén ya iniciado, es decir que si el móvil se encuentra desplazándose hacia la derecha, terminará de desplazarse hasta la posición extrema por la derecha y a continuación de desplazará hasta la posición extrema por la izquierda, otro caso es que se pulse el botón de parada cuando el móvil se esté desplazando hacia la izquierda, en este caso seguirá con el movimiento hasta alcanzar la posición extrema por la izquierda, es decir, el móvil debe acabar en ambos casos con el movimiento de vaivén iniciado en la posición inicial, que es la posición extrema por la izquierda. Un impulso procedente del mando de emergencia (E) debe producir el retroceso inmediato del móvil a la posición de origen, y el sistema no podrá ponerse en marcha de nuevo con el mando (M), si previamente no se ha accionado el pulsador de rearme (r).

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Se tendrá en cuenta que por razones de seguridad la maniobra de emergencia siempre será prioritaria sobre la maniobra de parada. Esto hará que si el proceso se encuentra realizando el proceso de parada, y se pulsa el botón de emergencia se realizará entonces la maniobra de emergencia.

Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200.

ACTIVIDAD 18 CAMARA DE SEGURIDAD El acceso a una cámara de seguridad está controlado por una cerradura electrónica que incorpora un teclado de 10 dígitos, 0 a 9 (E0 a E9) y una tecla de validación (E10). La puerta está accionada mediante un motor (S1: Abrir puerta; S2: Cerrar puerta) y su recorrido limitado por dos interruptores finales de carrera, uno de apertura (E11) y otro de cierre (E12). Esta puerta se abrirá si de introduce el código ordenado 5-3-0-VAL, y permanecerá abierta 20 segundos tras los cuales comenzará el cierre. La introducción en la secuencia del código de una tecla distinta a las permitidas o en distinto orden, así como un intervalo entre teclas

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superior a 5 segundos provocará que el sistema evoluciones al estado inicial de espera de secuencia. Realizar el GRAFCET del proceso y su implementación en contactos KOP, para el S200. ACTIVIDAD 19 DOSIFICADORA INDUSTRIAL

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Inicialmente el motor de la cinta transportadora (S5) está en reposo. Tras colocar el operario un recipiente en el inicio de la cinta, se seleccionará un tipo de maniobra mediante los pulsadores E1, E2, E3. En ese momento comienza a funcionar el motor de la cinta transportadora (S5), hasta que la presencia del recipiente active alguna de las fotocélulas indicadas en la figura, para el tipo de maniobra seleccionada (E4, E5, E6, E7). Ocurrido esto, se parará el motor de la cinta y se abrirá la electroválvula correspondiente (S1, S2,S3, S4) durante el tiempo indicado en la tabla de temporización de secuencias. Pasado el tiempo se activará nuevamente el motor de la cinta. Después de la temporización de apertura de la última electroválvula, el proceso habrá concluido y el sistema permanecerá en reposo hasta la demanda de una nueva maniobra.

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ACTIVIDAD 20 TRANSFERENCIA DE PIEZAS Se desea automatizar un proceso de transferencia de piezas a una cinta transportadora. El proceso comenzará con la pulsación del botón de marcha (M). La pieza se presenta delante del pistón 1 por gravedad, tan pronto como el detector D detecta la pieza delante del pistón 1, éste la empuja delante del pistón 2 que, situado perpendicularmente transfiere esta pieza a la cinta transportadora. El retroceso del pistón 1 y la acción de expulsión por parte del pistón 2 se realiza de forma simultánea, pero no se tiene la certeza de que ambas acciones tarden el mismo tiempo. Como precaución, nunca se podrá activar el avance del pistón 1, si anteriormente no ha retrocedido el pistón 2 de forma completa. El pistón 1 tiene limitado su recorrido por los finales de carrera F1A para el avance y F1R para el retroceso. A su vez el pistón 2 tiene limitado el avance por el final de cerrera F2A y el retroceso por F2R. Se tienen que transferir 80 piezas, al cabo de las cuales el proceso se detendrá y estará en disposición de transferir otras 80 piezas cuando el operario pulse de nuevo el botón de marcha. La situación inicial del proceso se caracteriza siempre por tener los dos pistones retrocedidos completamente.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

La frecuencia de llegada de las piezas será tal que nunca llegará un pieza antes que el pistón 1 haya retrocedido completamente.

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ACTIVIDAD 21 DISTRIBUIDOR DE PIEZAS Realizar la automatización del siguiente distribuidor de piezas en dos cintas que se encuentran a distinta altura y en funcionamiento continuo. Dicho automatismo, una vez actuado sobre el pulsador de marcha (m) distribuirá 20 piezas en dichas cintas, tras lo cual se detendrá hasta que un operario actúe de nuevo sobre el pulsador de marcha (m). La descripción del proceso para una pieza es la siguiente: 1) Un captador de presencia (d) detecta la llegada de una pieza procedente del alimentador de gravedad. 2) Si el interruptor final de carrera P1 no está accionado, lo cual prueba que no hay pieza en ese primer nivel, se produce el avance del pistón A (AA) y expulsa la pieza que está en “d” hacia la cinta de ese primer nivel. A continuación se produce el retroceso del pistón A (RA). 3) Si el interruptor final de carrera P1 está accionado, lo que sucederá si existe una pieza en esa posición, se produce el avance del pistón B (AB), elevando la plataforma a la altura de la cinta transportadora del segundo nivel y el pistón A expulsa la pieza hacia la cinta (AA). Seguidamente retrocede A (RA) y después 4) Si los dos interruptores finales de carrera P1 y P2 están activos (presencia de piezas en ambas cintas), el sistema ignora la orden del captador “d”.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

El pistón A tiene limitado su avance y retroceso por los finales de carrera a1 y a0, así como el pistón B tiene limitado su avance y retroceso por los finales de carrera b1y b0.

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ACTIVIDAD 22 MEZCLADORA INDUSTRIAL El proceso a automatizar comienza con la pulsación del botón de marcha M, es el siguiente: Se abre la válvula (Va) de la tolva que contiene el producto A hasta que el peso llegue a la referencia 1 (R1), a continuación se abre la válvula (Vb) de la tolva que contiene el producto B hasta que el peso llegue a la referencia 2 (R2), ahora se activa la acción de volcado de la báscula mediante la activación correspondiente del motor M1, el cual tiene dos sentidos de marcha, la acción del volcado (M1A) y la acción de retorno a la posición de reposo (M1B), limitadas respectivamente por los finales de carrera F2 y F1. Al mismo tiempo que se activa el volcado de la báscula se debe activar el motor de la mezcladora motor M2. Una vez retornada la báscula a la posición de reposo y mientras se mezclan los productos A y B en la mezcladora, es activa el motor de la cintra transportadora M3 de forma que caigan tres porciones del producto C mediante un contador, como prevención a una posible modificación del número de porciones, apoyándose en la fotocélula F5.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

El proceso de mezcla se termina con la rotación del mezclador durante 180 segundos con todos los productos necesarios para la mezcla, para a continuación realizar su volcado mediante la activación del motor de pivotamiento, el cual tiene dos sentidos de giro, la acción de volcado (M4A) y la de retorno a la posición de reposo (M4B), limitadas por los finales de carrera F4 y F3.

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ACTIVIDAD 23 MAQUINA APILADORA Se desea diseñar una máquina apiladora, para ello disponemos de los siguientes elementos: · 3 cilindros A, B y C. · 5 finales de carrera en el recorrido del cilindro A: A0, A1, A2, A3, A4. · 4 finales de carrera 2 para cada uno de los cilindros B y C. : B0, B1 y C0, C1. Descripción del proceso: Un impulso suministrado por una sensor M hace salir el vástago del cilindro A hasta llegar al FC A4, y a continuación retroceder. El sensor M, que detectará la presencia de las piezas, sólo dará un impulso cuando, además de existir alguna pieza, el vástago del cilindro A esté accionando el FC A0. Un segundo impulso de M, hace salir al cilindro A hasta FC A3, y seguidamente retroceder. Un tercer impulso de M, hace salir al cilindro A hasta FC A2,y seguidamente retroceder. Un cuarto impulso de M, hace salir al cilindro A hasta FC A1,y seguidamente retroceder Cuando el cilindro A llega al FC A0 después del cuarto recorrido, ya no vuelve a salir, pero da la orden de retroceso del vástago del cilindro C.

UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

Al llegar el cilindro C, al FC C0 ordena la salida del vástago del cilindro B, el cual retrocede al llegar al FC B1. Al llegar B al captador B0, ordena la salida de C que se para al llegar al FC C1, terminándose así el ciclo. A partir de este momento, se iniciaría un nuevo ciclo si el sensor M sigue enviando información.

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UNIDAD 2- GRAFCET AVANZADO

AUTOMATIZACION Y ROBOTICA INDUSTRIAL

Consideraremos las siguientes entradas y salidas: MARCHA : I0.0 FC A0 : I0.1 FC B0 : I0.2 FC C1 : I0.3 FC A4 : I0.4 FC A3 : I0.5 FC A2 : I0.6 FC A1 : I0.7 FC C0 : I1.0 FC B1 : I1.1 A+ : Q0.0 A-: Q0.1 C-: Q0.2 B+: Q0.3 B-: Q0.4 C+: Q0.5 SETA EMERGENCIA: I1.2 RESET PROGRAMA: I1.3

IES HIMILCE - LINARES

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