Diseño estructurado Grafcet de Modos de marcha

Práctica 7
Ejercicio: Maqueta Cleaning System
Los objetivos que se persiguen con la realización de esta práctica son:
-
Realizar el diseño estructurado de un proceso, implementando los tres grafcet
estudiados en teoría: Producción, Modo de marcha y Seguridad.
-
Aprender a implementar un grafcet estructurado en lenguaje diagrama de contactos.
-
Aprender la manera de traducir el concepto de forzado a lenguaje diagrama de
contactos.
-
Realizar las conexiones necesarias entre un proceso real (maqueta) y el autómata
programable.
-
Testear el programa de control haciendo uso de los interruptores integrados en la
maqueta.
Explicación del funcionamiento: Diseño estructurado
Habitualmente, el diseño estructurado de un proceso se realiza en el orden siguiente:
1. Grafcet de producción: Representa el funcionamiento normal del sistema.
2. Grafcet de modos de marcha: Implementa los distintos modos de funcionamiento.
3. Grafcet de seguridad: Realiza el tratamiento de las señales de alarma y emergencias.
En esta práctica, vamos a alterar ligeramente este orden, puesto que el enunciado del
problema nos explica primero los distintos modos de funcionamiento que debemos
implementar.
Grafcet de Modos de marcha
La máquina puede trabajar en modo manual seleccionable mediante el interruptor S3 o
en modo automático seleccionable mediante el interruptor S4. Si ambos modos son
seleccionados, el modo manual tiene prioridad.
–1–
Práctica 7
Como sabemos, el Grafcet de Modos de marcha se implementa mediante una
divergencia OR con tantas etapas como modos de funcionamiento existan.
En nuestro caso, existen dos marchas (manual y automática), por lo que la divergencia
OR constará de dos etapas:
-
Etapa 1: Representa el modo automático
Etapa 2: Representa el modo manual
Teniendo en cuenta lo anterior, el Grafcet de modos de marcha es el siguiente:
Este Grafcet no contempla la posibilidad de que el modo de marcha manual predomine
sobre el automático cuando ambos estén pulsados.
Para conseguir esto, simplemente debemos añadir una condición antes de entrar en el
modo automático.
Para entrar en el modo automático, además de pulsar S4 debe estar desactivado S3. De
esta forma, evitamos que se active la etapa 1 (modo automático) cuando los dos
pulsadores están accionados.
–2–
Práctica 7
Un detalle importante es que el modo de marcha manual que se detalla en esta práctica
no es el mismo que el modo manual visto en Teoría, donde dicho modo se utiliza para
depurar el sistema en caso de fallo.
Grafcet de Producción
En el grafcet de producción no debemos tener en cuenta la pulsación de S2, que detiene
momentáneamente la evolución del sistema.
Como sabemos, todo lo relacionado con alarmas y paradas de emergencia, sólo debe
tenerse en cuenta al realizar el grafcet de seguridad, pues para eso lo hacemos.
Inicio del proceso y bajada del pistón:
-
Si estamos en modo automático (E1), el ciclo comienza pulsando S1
-
Si estamos en modo manual (E2), el pistón comienza a bajar pulsando S7
Subida del pistón:
-
Si estamos en modo automático (E1), el pistón sube transcurridos 5 segundos
-
Si estamos en modo manual (E2), el pistón sube pulsando S8 o transcurridos 5 seg
Comienzo de otro ciclo (C < 3):
-
Si estamos en modo automático (E1), el pistón baja inmediatamente después de
llegar arriba.
-
Si estamos en modo manual (E2), el pistón no puede bajar hasta que pulsemos S7
Por esta razón, debemos incluir una etapa de espera (E8).
Comienzo de un nuevo ciclo (C = 3):
-
Si estamos en modo automático (E1), el ciclo finaliza cuando C = 3.
-
Si estamos en modo manual (E2), el sistema debe quedarse bloqueado hasta que
pulsemos S1.
Por esta razón, debemos incluir una etapa de espera (E9).
Reseteo del contador:
Para que el segundo proceso de lavado funcione correctamente, es necesario poner el
contador a cero, pues de lo contrario empezará a contar desde donde se había quedado,
esto es, en 3.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, el grafcet de producción es el siguiente:
–3–
Práctica 7
Grafcet de Seguridad
Nos dicen que mientras esté pulsado S2, el sistema debe congelarse. Cuando soltemos
S2, debe continuar evolucionando en el punto en que se encontraba cuando se pulsó S2.
Para implementar esta situación, debemos realizar el grafcet de seguridad haciendo uso
del forzado de congelación. (*).
–4–
Práctica 7
Implementación en lenguaje de diagrama de contactos
Para traducir un grafcet estructurado a diagrama de contactos, debemos tener en cuenta
lo siguiente:
1. Tenemos tres etapas iniciales, las cuales debemos activar de forma incondicional en
el primer ciclo de programa.
2. Traducimos cada diagrama grafcet como sabemos y colocamos los segmentos de
forma consecutiva, dentro del mismo programa.
3. Debemos tener en cuenta la lógica de los pulsadores, interruptores, finales de
carrera, sensores, etc., es decir, debemos tener presente si se activan con 1 (lógica
positiva) o con 0 (lógica negativa).
En este caso, los finales de carrera del pistón tienen lógica negativa, lo que significa
que cuando se activan dan un “0” lógico. Es decir, cuando el pistón llega abajo S13
vale 0 y cuando llega arriba, entonces S14 vale 0. Mientras que el pistón está en
cualquier otra posición, los dos finales de carrera valen “1”.
4. El forzado de congelación se implementa de forma muy sencilla añadiendo en cada
uno de los segmentos el siguiente contacto:
De esta forma, si la etapa 11 está activada (porque estamos pulsando S2):
-
No se producirán transiciones, pues no se realizan los SET y RESET. Por tanto,
el grafcet no evoluciona, sino que se queda parado en la etapa que estaba activa
cuando se pulsó S2.
-
No se ejecutarán las acciones.
En este ejercicio, existe un problema si se pulsa S2 cuando el pistón está abajo. Si
esto ocurre, observar que el pistón seguirá abajo mientras que estemos pulsando S2,
haciendo caso omiso de los 5 segundos de tiempo máximo.
–5–
Práctica 7
Ahora bien, esto no es problema del programador, sino del operador. Este deberá
hacerse responsable si, por imprudencia o conducta temeraria, pulsa S2 cuando las
piezas están sumergidas en el baño.
El programa en lenguaje de diagrama de contactos que corresponde a los tres diagramas
Grafcet detallados anteriormente se encuentra en el fichero CleaningSystem.mwp.
Para poder abrir el fichero es necesario instalar el software de Step 7 utilizado en las
prácticas.
–6–