El Grafcet es un método para resolver problemas de automatización de forma sistematizada mediante la representación gráfica de las etapas y transiciones de un proceso. Se utiliza comúnmente para controlar sistemas automatizados implementados con PLCs o autómatas programables. El Grafcet describe de manera secuencial las acciones y condiciones necesarias para llevar a cabo un objetivo dividiendo el proceso en etapas y transiciones.
1. Grafcet (Gráfico funcional de control de etapas i transiciones)
El Grafcet es un método para resolver problemas de automatización de forma sistematizada. Una vez
planteado el problema y diseñado ya el Grafcet, la adaptación a la solución tecnológica concreta
deseada, se realiza mecánicamente. (hay programas que lo hacen de forma directa)
Aún que podemos implementar el Grafcet sobre cualquier tecnología, es un método muy indicado para
circuitos integrados programables o en los autómatas programables.
El Grafcet describe los procesos a automatizar, remarcando las acciones y condiciones para llevar a
cabo el objetivo de la tarea propuesta, ya que es una representación directamente relacionada a la
evolución del proceso. En la reparación de averías, una vez ya está en funcionamiento los problemas
quedan delimitados sobre una etapa y entre unas transiciones.
- Sístema de Control o automatismo: Cualquier sistema que recibe una de senyals d´entrada
elaborando una serie de ordenes o señales de salida.
- Estado de un dispositivo: Situación en la que se encuentra un elemento respecto a algunas de las
propiedades físicas (resisténcia, tensión ,circuito abierto o cerrado, etc).
- Sistema Combinacional: Aquel en que el estado de las señales de salida depende constantemente
de las señales recibidas en las entradas.
- Sistema secuencial: Aquel en que las señales de salida dependen en un instante determinado de de
las de entrada y de las que anteriormente han habido.
Pasos a seguir
- Descomponer la tarea en las diferentes etapas elementales que han de ser ejecutadas de forma
secuencial. Cada una de estas etapas sera representada por un cuadro.
- La sucesion entre etapas ha de ser representada por una linea de transicion que las una.
Perpendicularmente a estas lineas, seran descritas mediante simbolos, la condicion o condiciones que
han de suceder para poder pasar de una etapa a otra.
- La estructura final ha de ser desarrollada de arriba ( Inicio de la secuencia) hacia abajo (Fin de la
secuencia). Siempre ha de haber una condicion entre dos etapas.
0
K
Encender bombilla
1
K
Ejemplo de estructura en Grafcet
Elementos básicos de un Grafcet
Etapa: La etapa resulta ser el lugar durante la ejecucion del ciclo en el que han de activarse los
elementos conectados a las salidas sean uno o varios, siendo motores, electrovalvulas, imanes, alarmas
(de luz o sonido), etc. La etapa de inicio de un proceso en el Grafcet ha de ser señalada mediante un
doble recuadro.
Etapa
0 Etapa 1
inicial
2. Transición: Lugar durante la ejecucion del ciclo en el que ha de cumplirse una o varias condiciones
para poder pasar a la etapa siguiente. Los elementos condicionantes estan conectados en las entradas,
siendo detectores, pulsadores, encoders, etc.
Condición
de transición
Lineas de evolucion: Son las lineas que unen las condiciones secuencialmente.
Reenvio: En control de lazo cerrado, son las flechas que indican la direccion desde la ultima condicion al
principio del Grafcet cerrando el bucle.
Condiciones del Grafcet
- Cada etapa tiene asignada una marca de estado.
- Cada etapa puede experimentar 2 estados posibles: activa o inactiva. Se considerara activa cuando
la variable de la marca asignada este en “1”.
- Denominaremos arranque en frío a la inicialización, cuando esta no dependa del estado almacenado
en memoria de un estado anterior. El sistema puede ser puesto en marcha mediante un pulsador o
sistema automático.
- Denominaremos arranque en caliente a la reinicialización, cuando esta dependa del estado
almacenado en memoria de un estado anterior.
- Durante la marcha normal del proceso secuencial, la activación de una etapa no inicial se efectuara
cuando se halle activa la etapa y condición o condiciones anteriores.
- Solamente podrá ser franqueada una transición, si las condiciones han sido validadas.
- Si hay varias transiciones franqueables, serán franqueadas simultáneamente.
- El franqueo de una transición implica la desactivación de la etapa anterior.
- Si en el transcurso de funcionamiento de un automatismo una etapa ha de ser simultáneamente
activada y desactivada, esta etapa quedara activada. (Regla de convencionalismo para resolver
casos de indeterminación).
- Un Grafcet ha de ser siempre cerrado sin dejar ningún camino abierto, sino, mostraría incoherencia.
Tipos de Grafcet
0 0
PM activado y PP desactivado PP*PM
Arrancar motor Motor
1 1
PP activado y PM desactivado PP*PM
Ejemplo de estructura en Grafcet de nivel 1 Ejemplo de estructura en Grafcet de nivel 2
3. Entradas Salidas
0.0 Pulsador de marcha 1.0 Activar-desactivar
0 0.1 Pulsador de paro contactor de
arranque de motor
E0.0*E0.1
A1.0
1
E0.0*E0.1
Ejemplo de estructura en Grafcet de nivel 3
Ejemplo de implementación por Grafcet
Los accionamientos el sistema son los siguientes:
A+ (Empujar alimentador) B- (Abre pinza)
A- (Retroceso del alimentador) C+ (Giro brazo derecha)
B+ (Cerrar pinza) C- (Giro brazo izquierda)
Los sensores del sistema son los siguientes:
S1 (Final retroceso alimentador) S4 (Brazo en posición derecha)
S2 (Final avance alimentador) S5 (Pinza abierta)
S3 (Brazo en posición izquierda) S6 (Pinza cerrada)
Posicionamiento inicial
Mecanismo de posición
Avance alimentador piezas
Pieza introducida
Coger pieza
Pinza cerrada
Giro brazo derecha
Brazo en posición derecha
Dejar pieza
Dejar pieza
Retroceso brazo izquierda
Brazo en posición izquierda
Retroceso alimentador pieza
Final del retroceso
4. Diseño y estructura del Grafcet
Estructuras básicas
a) Secuencia única: Un Grafcet de secuencia única es aquel en el que las etapas son activadas una
tras de otra, después de verificarse las transiciones que las separa. Ej: Ejercicio anterior.
b) Secuencia con convergencia y divergencia en “O” (Subprocesos alternativos): Lugar en el diseño
de un automatismo en el que se cumplen dos o más posibles alternativas, debiéndose cumplir una u
otra.
Divergencia “O”
Convergencia “O”
c) Secuencia con convergencia y divergencia en “Y” (Subprocesos simultáneos): Lugar en el diseño
de un automatismo en el que se cumplen dos o más acciones simultáneamente. La condición para
salir de la “Y” es 20*26*23 mediante contactos colocados en serie.
Divergencia “Y”
Convergencia “Y”
Etapas de espera
5. Otros elementos básicos
a) Saltos de etapas: En situaciones en las que se pueda dar, o no una condición, aplicaremos una
bifurcación en “O”
_
Si H saltaremos las etapas 6.........11
El Grafcet evolucionara en la etapa
12 directamente
b) Bucles: Una o varias etapas pueden repetirse varias veces, (controladas por un temporizador,
contador, hasta que no se cumpla una condición, etc).
Las etapas 11 y 12 se repiten
mientras se cumpla b
c) Subrutinas: El problema puede ser estructurado, formado por un diagrama principal y un conjunto
de acciones, en que una vez realizadas poder seguir en el diagrama principal.
d) Macro etapas: Es la representación mediante una única etapa de un conjunto de etapas y
transiciones llamadas expansión de la macro-etapa. Esta, es la secuencia de etapas y transiciones
que respeta las reglas del Grafcet, pero tiene una etapa de entrada (EE), y una de salida.
6. ACI = Arranque de ciclo
CI = Condiciones iniciales
PCI = Paro fin de ciclo
e) Programas paralelos: Sistema de resolución de automatismos en el que pueden descritos
diagramas paralelos que van evolucionando cada uno por separado y a su ritmo, podiendo tener o
no relación entre sí.
Etapa de entrada a la
macro-etapa
La 2ªetapa de este Grafcet es Etapa de salida de la
una macro-etapa macro-etapa
Consideraciones sobre los paros de emergencia
a) Por inhibición de las acciones: Condicionamiento de las acciones asociadas a las etapas sin la
presencia de la emergencia.
Acciones 1
Acciones 2
Implementación de este tipo
de emergencia con básculas
b) Por congelación del automatismo: Inclusión en todas las transiciones de la negación de la
condición de emergencia.
7. c) Por combinación de los anteriores: Se incluye la negación de la condición de emergencia tanto
como condicionamiento de las acciones como de las transiciones.
Este método presenta el problema de
solo detectar la emergencia en las
transiciones. Mientras, las acciones
correspondientes a las etapas en
curso continúan su proceso.
d) Por retorno a la etapa inicial: Utilización de un Grafcet paralelo de emergencia.
Situación normal
Situación de
emergencia
(Grafcet paralelo de emergencia)
e) Por activación de una secuencia especial de emergencia: Al entrar en situación de emergencia,
activación de un proceso o secuencia de emergencia.
GRAFCET PARALELO DE EMERGENCIA
Situación
normal