curso de grafcet y gemma

Informacioacuten de INTERNET Curso Circuitos Hidraacuteulicos y Neumaacuteticos Ing Eduardo Valdepentildeas Cortaacutezar Marzo 2006

Curso de GRAFCET y GEMMA


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Introduccioacuten Conceptos baacutesicos Conceptos avanzados Sistemas con varios GRAFCETs Modos de marchas y paradas La guiacutea GEMMA Implementacioacuten de GRAFCETs Bibliografiacutea

Introduccioacuten

Introduccioacuten histoacuterica Sistemas combinacionales y secuenciales Principios del GRAFCET Los tres niveles del GRAFCET

Introduccioacuten histoacuterica El GRAFCET nacioacute en el antildeo 1977 en un grupo de trabajo de la AFCET (Association Franccedilaise pour la Cyberneacutetique Economique et Technique Asociacioacuten Francesa para la Ciberneacutetica Econoacutemica y Teacutecnica) creado en el antildeo 1975 En el mes de Junio del antildeo 1982 se crea la norma francesa UTE NF C 03-190 (Diagramme fonctionnel GRAFCET pour la description des systegravemes logiques de commande) La creacioacuten del GRAFCET fue necesaria entre otros motivos por las dificultades que comportaba la descripcioacuten de automatismos con varias etapas simultaacuteneas utilizando el lenguaje normal Dificultades similares aparecen al intentar hacer esta descripcioacuten con diagramas de flujo o usando los lenguajes informaacuteticos de uso habitual En el antildeo 1988 el GRAFCET es reconocido por una norma internacional la IEC-848 (Preparation of function charts for control systems Preparacioacuten de diagramas funcionales para sistemas de control) con los nombres Function Chart Diagramme fonctionnel o Diagrama funcional La norma IEC no reconoce el nombre GRAFCET porqueacute las traducciones pueden dar lugar a ambiguumledades

Sistemas combinacionales y secuenciales


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Un sistema combinacional es aquel en que las salidas en un instante soacutelo dependen de las entradas en aquel instante En cambio un automatismo secuencial es aquel en el que las salidas en cada instante no dependen soacutelo de las entradas en aquel instante sino que tambieacuten dependen de los estados anteriores y de su evolucioacuten El GRAFCET (Graphe de commande etape-transition) es un meacutetodo graacutefico evolucionado a partir de las redes de Petri que permite representar los sistemas secuenciales Es importante destacar que el GRAFCET no sirve uacutenicamente para describir automatismos sino para explicar cualquier cosa que sea secuencial Asiacute podriacutea ser muy uacutetil para explicar una receta de cocina el funcionamiento de un convertidor electroacutenico un plan de estudios un ensayo de laboratorio etc

Principios del GRAFCET

Un GRAFCET es una sucesioacuten de etapas Cada etapa tiene sus acciones asociadas de forma que cuando aquella etapa estaacute activa se realizan las correspondientes acciones pero estas acciones no podraacuten ejecutarse nunca si la etapa no estaacute activa

Entre dos etapas hay una transicioacuten A cada transicioacuten le corresponde una receptividad es decir una condicioacuten que se ha de cumplir para poder pasar la transicioacuten Una transicioacuten es vaacutelida cuando la etapa


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inmediatamente anterior a ella estaacute activa Cuando una transicioacuten es vaacutelida y su receptividad asociada se cumple se dice que la transicioacuten es franqueable

Al franquear una transicioacuten se desactivan sus etapas anteriores y se activan las posteriores Las etapas iniciales que se representan con liacutenea doble se activan en la puesta en marcha

Los tres niveles del GRAFCET


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El GRAFCET puede utilizarse para describir los tres niveles de especificaciones de un automatismo Estos tres niveles son los que habitualmente se utilizan para disentildear y para describir un automatismo GRAFCET de nivel 1 Descripcioacuten funcional En el primer nivel interesa una descripcioacuten global (normalmente poco detallada) del automatismo que permita comprender raacutepidamente su funcioacuten Es el tipo de descripcioacuten que hariacuteamos para explicar lo que queremos que haga la maacutequina a la persona que la ha de disentildear o el que utilizariacuteamos para justificar a las personas con poder de decisioacuten en la empresa la necesidad de esta maacutequina

Este GRAFCET no debe contener ninguna referencia a las tecnologiacuteas utilizadas es decir no se especifica coacutemo hacemos avanzar la pieza (cilindro neumaacutetico motor y cadena cinta transportadora etc) ni coacutemo detectamos su posicioacuten (fin de carrera detector capacitivo detector fotoeleacutectrico etc) ni tan solo el tipo de automatismo utilizado (autoacutemata programable neumaacutetica ordenador industrial etc) GRAFCET de nivel 2 Descripcioacuten tecnoloacutegica


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En este nivel se hace una descripcioacuten a nivel tecnoloacutegico y operativo del automatismo Quedan perfectamente definidas las diferentes tecnologiacuteas utilizadas para cada funcioacuten El GRAFCET describe las tareas que han de realizar los elementos escogidos En este nivel completamos la estructura de la maacutequina y nos falta el automatismo que la controla

GRAFCET de nivel 3 Descripcioacuten operativa

En este nivel se implementa el automatismo El GRAFCET definiraacute la secuencia de actuaciones que realizaraacute este automatismo En el caso de que se trate por ejemplo de un autoacutemata programable definiraacute la evolucioacuten del automatismo y la activacioacuten de las salidas en funcioacuten de la evolucioacuten de las entradas

Conceptos baacutesicos

Elementos del GRAFCET


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Estructuras baacutesicas Reglas de sintaxis Condicionamiento de acciones y receptividades Ejemplos

o Automatizacioacuten de una lavadora o Automatizacioacuten de una maacutequina de etiquetar latas

Elementos del GRAFCET Etapas y transiciones

Una etapa caracteriza el comportamiento invariante de una parte o de la totalidad del sistema representado corresponde a una situacioacuten elemental que implica un comportamiento estable Una etapa del GRAFCET se representa mediante un cuadrado identificado por un nuacutemero en este caso se ha representado la etapa 3 No puede haber dos etapas con el mismo nuacutemero pero tampoco es necesario que sean nuacutemeros consecutivos ni que respeten ninguacuten orden La entrada a una etapa es siempre por la parte superior y la salida por la parte inferior

Una etapa puede estar activa o inactiva Cuando representamos el estado de un GRAFCET en un instante determinado podemos representar las etapas activas con un punto en su interior en este caso la etapa 6 estaacute activa Tambieacuten podemos representar las etapas activas sombreando su interior en este caso la etapa 9 estaacute activa Al representar el GRAFCET en un instante estamos representando el sistema en aquel instante Un GRAFCET puede tener varias etapas activas simultaacuteneamente

Un cuadrado con liacutenea doble simboliza una etapa inicial del GRAFCET en este caso la etapa 7 Las etapas iniciales son las que se activan al inicializar el GRAFCET Una vez se ha inicializado el GRAFCET las etapas iniciales actuacutean como etapas normales Puede haber tantas etapas iniciales como se desee pero como miacutenimo una Pueden estar situadas en cualquier lugar dentro del GRAFCET


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Las transiciones representan la posibilidad de evolucioacuten de una etapa a la siguiente esta evolucioacuten se produce al franquear la transicioacuten El franqueamiento de una transicioacuten implica un cambio en la situacioacuten de actividad de las etapas Las transiciones se representan con un trazo perpendicular a la liacutenea que une dos etapas consecutivas Una transicioacuten estaacute validada cuando todas las etapas inmediatamente anteriores estaacuten activas

Si la descripcioacuten de un GRAFCET lo requiere pueden numerarse las transiciones con un nuacutemero entre pareacutentesis a la izquierda del trazo que representa la transicioacuten por ejemplo la transicioacuten (4)

Una etapa puede tener maacutes de una entrada A continuacioacuten se han representado dos casos en los que una etapa tiene tres entradas

Una etapa puede tener maacutes de una salida A continuacioacuten se han representado dos casos en los que una etapa tiene tres salidas

Hay que evitar aquellas representaciones que puedan inducir a confusioacuten como por ejemplo las siguientes en las que se puede dudar si hay o no hay conexioacuten entre la liacutenea vertical y la horizontal


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Caminos y re-enviacuteos Los caminos que unen una etapa con otra se dibujan preferentemente en sentido vertical aunque para resolver algunas representaciones hay que dibujar una parte de los mismos en sentido horizontal o en diagonal Mientras no se especifique lo contrario la evolucioacuten de un camino siempre es en sentido descendente es decir de arriba a abajo En la figura se ha representado un camino que evoluciona en sentido vertical ascendente

Cuando un GRAFCET es grande o complejo se hace difiacutecil representarlo y a menudo hay maacutes de una forma de representarlo En estos casos hay que hacer siempre la representacioacuten en aquella forma en que el GRAFCET sea maacutes simple y faacutecil de seguir A veces la forma maacutes simple de un GRAFCET no tiene las etapas iniciales situadas en la parte superior Cuando un GRAFCET se complica o no cabe en una sola paacutegina son necesarios los re-enviacuteos Hay personas que prefieren no trazar nunca caminos de recorrido ascendente y prefieren sustituirlos por re-enviacuteos Para los casos en que el GRAFCET no sea muy grande podemos utilizar la siguiente notacioacuten La figura representa un re-enviacuteo El GRAFCET continuaraacute en la etapa indicada en este caso la 7

La figura representa la llegada desde un re-enviacuteo En este caso viene de la etapa 6


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En cambio cuando el GRAFCET ocupa unas cuantas paacuteginas puede ser preferible indicar ademaacutes de la etapa de procedencia o de destino la paacutegina donde esta estaacute situada para que su localizacioacuten sea maacutes raacutepida

Al hacer un re-enviacuteo se ha de cortar la secuencia etapa-transicioacuten-etapa es preferible cortar siempre por el punto transicioacuten-etapa que por el punto etapa-transicioacuten ya que es preferible representar juntas las transiciones con las etapas anteriores a ellas

En aquellos casos en que un re-enviacuteo va destinado a diversas etapas se toma siempre como referencia de destino la etapa representada maacutes a la izquierda Igualmente en aquellos casos en que un re-enviacuteo parte de varias etapas se toma tambieacuten como referencia de origen la etapa representada maacutes a la izquierda

Acciones asociadas a las etapas

Dado que una etapa implica un comportamiento estable habitualmente las etapas tendraacuten acciones asociadas Las acciones representan lo que hay que hacer mientras la etapa estaacute activa Las acciones asociadas a una etapa pueden ser de tipo externo o de tipo interno las primeras implican la emisioacuten de oacuterdenes hacia el sistema que se estaacute controlando mientras que las internas afectan a funciones propias del sistema de control (incremento de un contador etc) En algunos casos interesa utilizar etapas sin ninguna accioacuten Las aplicaciones maacutes corrientes son aquellas en que el sistema esta esperando que se produzca una determinada circunstancia Las acciones se representan como rectaacutengulos unidos por un trazo con la etapa a la que estaacuten asociadas El rectaacutengulo puede tener las dimensiones necesarias para que se pueda indicar la accioacuten a realizar En este caso la accioacuten asociada a la etapa 3 es la apertura de una determinada vaacutelvula


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Seguacuten el tipo de GRAFCET que estemos realizando las acciones se pueden escribir en forma literal (cerrar vaacutelvula avanzar cilindro etc) o en forma simboacutelica (XBR SL1 etc) en este segundo caso seraacute necesaria una tabla donde se indique el significado de los siacutembolos utilizados En el caso de que una etapa tenga maacutes de una accioacuten se pueden representar de varias formas como muestran las figuras siguientes

Las acciones pueden estar condicionadas Cuando una accioacuten estaacute condicionada soacutelo se ejecuta mientras la etapa estaacute activa y ademaacutes se verifica la condicioacuten En las figuras siguientes se han dibujado dos formas de representar que la etapa 3 tiene dos acciones de las cuales la accioacuten de calentar tiene una condicioacuten (termostato)

Receptividades asociadas a las transiciones

Llamamos receptividad a la condicioacuten que se requiere para poder franquear una transicioacuten vaacutelida Una receptividad puede ser cierta o falsa y se puede describir en forma literal (fin retroceso temperatura alcanzada etc) o en forma simboacutelica (SA1 BQ3 etc) en este segundo caso seraacute necesaria una tabla donde se indique el significado de los siacutembolos utilizados Una receptividad puede estar compuesta por un solo dato o por una ecuacioacuten booleana que incluya varios datos Mientras el resultado de la ecuacioacuten booleana sea 0 (falso) la transicioacuten no podraacute ser franqueada y siacute podraacute serlo cuando el resultado sea 1 (cierto) Los datos que componen la ecuacioacuten booleana de una receptividad pueden ser externos o internos los primeros implican la comprobacioacuten de variables en el sistema que se estaacute controlando mientras que las internas dependen de funciones propios del sistema de control (valor de un contador etc) En las ecuaciones booleanas el signo + representa la funcioacuten O el signo middot representa la


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funcioacuten Y y una liacutenea sobre la condicioacuten o variable correspondiente representa la negacioacuten (funcioacuten NO) Algunos ejemplos de receptividades podriacutean ser los siguientes

Temp gt 30degC

Cierta si la temperatura es superior a 30degC

C12 Cierta si el contador 12 ha alcanzado la preseleccioacuten

SL1 Cierta si SL1 estaacute desactivado

SL3 + SB2 Cierta si SL3 o SB2 estaacuten activados (indistintamente)

SL2 middot SB4 Cierta si SL2 y SB4 estaacuten activados (simultaacuteneamente)

BQ2 middot (SL1 + SA1)

Cierta si BQ2 estaacute activado y tambieacuten SL1 o SA1

= 1 Receptividad siempre cierta

A parte de una ecuacioacuten booleana las receptividades pueden expresarse en forma de texto o mediante dibujos normalizados (diagramas de releacutes puertas loacutegicas etc) seguacuten se desee

Estructuras baacutesicas Secuencia

Una secuencia es una sucesioacuten alternada de etapas y transiciones en la que las etapas se van activando una detraacutes de otra Una secuencia estaacute activa cuando como miacutenimo una de sus etapas estaacute activa Una secuencia estaacute inactiva cuando todas sus etapas estaacuten inactivas


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Seleccioacuten de secuencia

A partir de una determinada etapa hay dos (o maacutes) secuencias entre las que se escogeraacute en funcioacuten de las transiciones No es necesario que las distintas secuencias tengan el mismo nuacutemero de etapas En la figura si estamos en la etapa 8 y b es cierta iremos por la secuencia de la derecha si c es falsa y por la de la izquierda si c es cierta Las dos secuencias confluyen en la etapa 5

En la seleccioacuten de secuencia es imprescindible que las receptividades asociadas a las transiciones de seleccioacuten en el ejemplo las transiciones (2) y (7) sean excluyentes es decir no puedan ser ciertas simultaacuteneamente por lo tanto las secuencias son alternativas

Salto de etapas

Es un caso particular de seleccioacuten entre dos secuencias en el que una de las secuencias no tiene ninguna etapa En la figura si estamos en la etapa 3 y se cumple b no se activaraacuten las etapas 4 y 5 si c es cierta


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Repeticioacuten de secuencia

Es un caso particular del salto de etapas en el que el salto se realiza en sentido ascendente de forma que se repite la secuencia de etapas anteriores al salto En la figura se iraacute repitiendo la secuencia formada por las etapas 2 y 3 hasta que b sea falsa y c cierta

Paralelismo estructural A partir de una determinada etapa hay dos (o maacutes) secuencias que se ejecutan simultaacuteneamente No es necesario que las distintas secuencias tengan el mismo nuacutemero de etapas El inicio de secuencias paralelas se indica con una liacutenea horizontal doble despueacutes de la transicioacuten correspondiente De forma similar el final de las secuencias paralelas se indica con otra liacutenea horizontal doble antes de la transicioacuten correspondiente esta transicioacuten soacutelo es vaacutelida cuando todas las etapas inmediatamente anteriores estaacuten activas En la figura al franquear la transicioacuten (4) se activaraacuten las etapas 2 y 3 y las dos secuencias trabajaraacuten


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simultaacuteneamente La transicioacuten (1) soacutelo seraacute vaacutelida cuando esteacuten activas las etapas 3 y 5

Paralelismo interpretado El paralelismo interpretado aparece cuando una etapa tiene dos (o maacutes) salidas y las transiciones correspondientes no son excluyentes En la figura si c y b son ciertas a la vez se activaraacuten las etapas 1 y 2 simultaacuteneamente Asiacute pues si en la estructura de seleccioacuten de secuencia no se garantiza que las receptividades son excluyentes se tendraacute un paralelismo interpretado en el caso de que ambas receptividades se hagan ciertas al mismo tiempo o en el caso de que ambas sean ciertas cuando se validen las correspondientes transiciones

En algunas ocasiones como es el caso de la figura esta situacioacuten se fuerza intencionadamente de manera que siempre de lugar a secuencias paralelas


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Hay una diferencia muy importante entre los dos tipos de paralelismos cuando convergen Fijeacutemonos en las dos figuras En el paralelismo estructural la transicioacuten no es vaacutelida (y por tanto no se puede pasar a la etapa 1) si no estaacuten activas las etapas 2 y 3 En cambio en el paralelismo interpretado se pasaraacute de 1 a 5 cuando f sea cierta (y la etapa 1 esteacute activa) aunque 2 no esteacute activa De esta forma la secuencia comuacuten puede continuar evolucionando y cuando 2 esteacute activa y r sea cierta se volveraacute a activar 5 Asiacute cada vez que se realice el paralelismo apareceraacute una nueva etapa activa en el GRAFCET

Reglas de sintaxis No puede haber nunca dos transiciones consecutivas sin una etapa en medio Asiacute pues la figura representa un GRAFCET incorrecto ya que o bien le falta una etapa entre las transiciones 7 y 8 (que puede ser una etapa sin accioacuten asociada si asiacute le corresponde) o deben ponerse todas las condiciones en la misma transicioacuten


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No puede haber nunca dos etapas consecutivas sin transicioacuten intermedia Asiacute pues la figura representa un GRAFCET incorrecto ya que o bien le falta una transicioacuten entre las etapas 4 y 5 o deben ponerse todas las acciones en una de las dos etapas

Condicionamiento de acciones y receptividades

Las acciones y las receptividades pueden venir condicionadas ademaacutes de por variables externas por el estado de activacioacuten de las etapas o por el tiempo

Condicionamiento por etapas A menudo interesaraacute imponer como condicioacuten para una receptividad o una accioacuten el hecho de que una etapa esteacute activada o desactivada Para referirnos a una etapa lo haremos con la letra X Asiacute en la figura la receptividad seraacute cierta mientras la etapa 20 esteacute activa y soacutelo se realizaraacute la accioacuten cuando esteacuten activas simultaacuteneamente las etapas 3 y 12


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Acciones y receptividades condicionadas por el tiempo En muchos casos hay que utilizar condiciones que dependen del tiempo Esto se puede hacer activando un temporizador en la etapa y condicionar la transicioacuten a que el temporizador alcance un determinado valor pero el GRAFCET tiene prevista una forma estaacutendar de considerar el tiempo Hay dos notaciones para referirse al tiempo La primera notacioacuten establece que la condicioacuten dependiente del tiempo consta de la letra t seguida de una barra despueacutes hay el nuacutemero de etapa que se toma en consideracioacuten una nueva barra y el tiempo a considerar Esta condicioacuten es cierta cuando el tiempo transcurrido desde la uacuteltima activacioacuten de la etapa indicada supera el tiempo fijado Por ejemplo la condicioacuten t75s seraacute cierta cuando hayan pasado cinco segundos desde la uacuteltima activacioacuten de la etapa 7

La segunda notacioacuten (fijada por la norma IEC-848) establece que la condicioacuten dependiente del tiempo consta de un primer valor (que llamamos t1) seguido de una barra despueacutes hay una variable cualquiera una nueva barra y el segundo valor de tiempo a considerar (que llamamos t2) Esta condicioacuten pasa de falsa a cierta cuando el tiempo transcurrido desde la uacuteltima activacioacuten de la variable indicada supera el tiempo t1 y pasa de cierta a falsa cuando ha transcurrido un tiempo t2 desde la uacuteltima desactivacioacuten de la variable considerada Por ejemplo la condicioacuten 5sX77s pasaraacute a ser cierta cuando hayan pasado cinco segundos desde la uacuteltima activacioacuten de la etapa 7 y volveraacute a falsa cuando hayan pasado siete segundos de la desactivacioacuten de la etapa 7


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En el caso de que uno de los dos tiempos (t1 o t2) sea nulo tiene preferencia la versioacuten simplificada de esta notacioacuten en la que soacutelo se indica el valor distinto de cero Por ejemplo la condicioacuten 5sX7 pasaraacute a ser cierta cuando hayan pasado cinco segundos des de la uacuteltima activacioacuten de la etapa 7 y volveraacute a falsa cuando se desactive la etapa 7 En cambio la condicioacuten X77s pasaraacute a ser cierta cuando se active la etapa 7 y volveraacute a falsa cuando hayan pasado 7 segundos desde la desactivacioacuten de la etapa 7

Ambas notaciones son muy diferentes y no hay equivalencias entre la una y las otras

Receptividades condicionadas por flancos Hasta ahora hemos usado siempre condiciones booleanas para las receptividades pero a veces es necesario tener en cuenta el cambio de estado de una variable en lugar del estado real En el ejemplo siguiente la receptividad es cierta en el instante en el que la variable c pasa de desactivada a activada Si la transicioacuten es vaacutelida cuando c pasa de desactivada a activada la transicioacuten se franquearaacute en el caso de que la transicioacuten se haga vaacutelida despueacutes del cambio de estado de c no seraacute franqueada

En este caso la receptividad es cierta en el instante en el que la variable b pasa de activada a desactivada Si la transicioacuten es vaacutelida cuando b pasa de activada a desactivada la transicioacuten se franquearaacute en el caso de que la transicioacuten se haga vaacutelida despueacutes del cambio de estado de b no seraacute franqueada

El siguiente ejemplo muestra como en el caso de receptividades condicionadas por flanco soacutelo se tiene en cuenta el valor de la variable si el cambio de estado se produce cuando la transicioacuten es vaacutelida Asiacute vemos un GRAFCET en el que la transicioacuten entre las etapas 4 y 8 estaacute condicionada por el flanco de subida de la variable c en el primer caso el


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flanco llega cuando la etapa 4 estaacute activa y por tanto se pasa a la 8 mientras que en el segundo caso el flanco llega cuando todaviacutea estaacute activa la etapa 5 y por tanto soacutelo se pasa a la etapa 4 y no a la 8 a pesar de que la variable c estaacute activada

En el ejemplo siguiente tenemos un GRAFCET en el que la transicioacuten entre las etapas 5 y 4 estaacute condicionada por el flanco de bajada de la variable b exactamente igual que la transicioacuten entre las etapas 4 y 8 en el primer graacutefico llega soacutelo un flanco que hace pasar de la etapa 5 a la 4 pero como cuando llega el flanco la etapa 4 no estaacute activa la transicioacuten siguiente no es vaacutelida y no puede pasar a la etapa 8 hasta que llegue otro flanco En cambio en el segundo graacutefico llegan dos flancos consecutivos lo que permite pasar primero a la etapa 4 y despueacutes a la 8

En algunos casos es necesario que todas la receptividades de un GRAFCET sean booleanas Entonces las receptividades condicionadas por flancos deben escribirse de otra forma El ejemplo siguiente ilustra una transicioacuten condicionada por un flanco de subida y un GRAFCET equivalente con receptividades boleanas


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El ejemplo siguiente hace lo mismo con un flanco descendente

Automatizacioacuten de una lavadora

Se desea controlar una lavadora con un programa de lavado en friacuteo El ciclo de funcionamiento de la maacutequina seraacute

Para iniciar el ciclo hay un pulsador de puesta en marcha Al inicio del ciclo se llenaraacute de agua el tambor a traveacutes de la electrovaacutelvula EVR hasta que se active el detector de nivel Este detector de nivel se activa cuando el tambor estaacute lleno de agua y se desactiva cuando estaacute vaciacuteo

El lavado constaraacute de cincuenta ciclos En cada ciclo el motor giraraacute treinta segundos en sentido horario (motor H) y treinta maacutes en sentido antihorario (motor A) dejando una pausa de medio segundo en cada cambio de sentido

Despueacutes del lavado se vaciaraacute el agua del tambor mediante la

bomba hasta que se desactive el detector de nivel Mientras funcione la bomba el tambor giraraacute (motor A)


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Despueacutes del lavado habraacute cuatro aclarados Cada aclarado comenzaraacute llenando de agua el tambor a traveacutes de la electrovaacutelvula EVE hasta que se active el detector de nivel Un aclarado constaraacute de diez ciclos En cada ciclo el motor giraraacute treinta segundos en cada sentido dejando una pausa de medio segundo en cada cambio de sentido (igual como en el lavado)

Despueacutes de cada aclarado se vaciaraacute el agua del tambor mediante la bomba hasta que se desactive el detector de nivel Mientras funcione la bomba el tambor giraraacute (motor A)

Una vez termine el uacuteltimo aclarado se centrifugaraacute (motor C) durante cinco minutos Durante el centrifugado ha de funcionar la bomba de vaciado

Dado que tanto el lavado como el aclarado siguen el mismo proceso con la uacutenica diferencia del nuacutemero de repeticiones y la vaacutelvula de entrada de agua hemos hecho un GRAFCET con esta parte (etapas 3 4 5 y 6) comuacuten En el lavado la entrada del agua se hace en la etapa 1 mientras que en el aclarado se hace en la 2 El centrifugado (etapa 9) soacutelo se hace al acabar el uacuteltimo aclarado El contador C1 cuenta el nuacutemero de ciclos (cincuenta en el lavado y 10 en cada aclarado) y el contador C2 cuenta el nuacutemero de veces que se toma agua para aclarar (en el lavado C2=0)


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Este GRAFCET se puede dibujar de una forma maacutes compacta si la etapa inicial no se pone arriba


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Automatizacioacuten de una maacutequina de etiquetar latas Se trata de una maacutequina que pone la etiqueta a unas latas y despueacutes imprime la fecha de fabricacioacuten Las latas entran en la maacutequina y esta las pone en la plataforma de etiquetado (PE) alliacute las etiqueta y despueacutes las deja en la plataforma intermedia (PM) Cuando la lata llega a la plataforma intermedia ya puede poner una nueva en la plataforma de etiquetado La maacutequina toma la lata de la plataforma intermedia y la pone en la plataforma de impresioacuten (PI) alliacute le imprime la fecha y seguidamente la expulsa Cuando la plataforma intermedia queda libre puede ponerse una nueva lata etiquetada que podraacute coger una vez haya expulsado la lata anterior Este automatismo se puede resolver de la siguiente forma donde la etapa 2 sirve para esperar que la plataforma intermedia esteacute vaciacutea (etapa 4) la etapa 4 se utiliza para esperar a que la lata esteacute etiquetada (etapa 2) la etapa 9 es para esperar a que haya una lata en la plataforma intermedia (etapa 5) y la etapa 5 para esperar a que la plataforma de impresioacuten esteacute vaciacutea (etapa 9)


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Reglas de evolucioacuten Cuando se dibuja un GRAFCET se pretende describir un automatismo o cualquier otro conjunto de sucesos condicionales y secuenciales Al hacer trabajar este GRAFCET (es decir al llevarlo a la praacutectica) se deben respetar unas reglas (reglas de evolucioacuten) ya que en caso contrario el funcionamiento del automatismo o del conjunto de sucesos no seriacutea el que cabriacutea esperar a la vista del GRAFCET representado A continuacioacuten citaremos cada una de las cinco reglas de evolucioacuten del GRAFCET acompantildeadas si es necesario de alguacuten ejemplo en el que sea importante el cumplimiento de la regla que se estaacute comentando Regla 1 Inicializacioacuten En la inicializacioacuten del sistema se han de activar todas las etapas iniciales y soacutelo las iniciales La situacioacuten inicial de un GRAFCET caracteriza tanto el comportamiento inicial del sistema (elementos de accioacuten) como el del control (automatismo) Corresponde al estado en el que se ha de encontrar el sistema al poner en marcha al conectar la alimentacioacuten etc Habitualmente la situacioacuten inicial de un GRAFCET corresponde a una situacioacuten de reposo o de parada segura A menudo en la puesta en marcha de una maacutequina el control comienza por comprobar si esta se encuentra en la situacioacuten inicial adecuada para el funcionamiento Si no es asiacute (por ejemplo por que la parada ha sido por emergencia o causada por el corte de la alimentacioacuten) se deberaacute llevar el sistema a la situacioacuten inicial adecuada antes de pasar al funcionamiento deseado del automatismo Regla 2 Evolucioacuten de las transiciones Una transicioacuten estaacute validada cuando todas las etapas inmediatamente anteriores a ella estaacuten activas Una transicioacuten es franqueable cuando estaacute validada y su receptividad asociada es cierta Toda transicioacuten franqueable debe ser obligatoriamente e inmediatamente franqueada La figura representa una parte de un GRAFCET en un instante determinado En este instante la etapa 1 no estaacute activa lo que hace que la transicioacuten (7) no esteacute validada independientemente de si la receptividad a es cierta o no


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Ahora la etapa 1 estaacute activa lo que implica que la transicioacuten (7) estaacute validada El sistema se mantendraacute estable en esta situacioacuten mientras la receptividad a sea falsa (a=0)

En esta situacioacuten le etapa 1 estaacute activa lo que implica que la transicioacuten (7) estaacute validada Dado que la receptividad a es cierta (a=1) la transicioacuten es franqueable y por tanto debe ser obligatoriamente franqueada Esto implica que la situacioacuten representada es una situacioacuten que no puede existir nunca ya que el franqueo de la transicioacuten ha de ser inmediato a la activacioacuten de a

Como consecuencia de la figura anterior el sistema ha evolucionado franqueando la transicioacuten Al franquear la transicioacuten la etapa 1 ha sido desactivada y la etapa 2 ha sido activada


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Regla 3 Evolucioacuten de las etapas activas

Al franquear una transicioacuten se deben activar todas las etapas inmediatamente posteriores y desactivar simultaacuteneamente todas las inmediatamente anteriores La figura representa una parte de un GRAFCET en un instante determinado En este instante la etapa 2 no estaacute activa lo que hace que la transicioacuten (7) no esteacute validada aunque la etapa 3 siacute esteacute activa e independientemente de si la receptividad m es cierta o no

Ahora las etapas 2 y 3 estaacuten activas lo que implica que la transicioacuten (7) estaacute validada El sistema se mantendraacute estable en esta situacioacuten mientras la receptividad m sea falsa (m=0)

En esta situacioacuten las etapas 2 y 3 estaacuten activas lo que implica que la transicioacuten (7) estaacute validada Dado que la receptividad m es cierta (m=1) la transicioacuten es franqueable y por tanto ha de ser obligatoriamente franqueada Esto implica que la situacioacuten representada es una situacioacuten que no puede existir nunca ya que el franqueo de la transicioacuten ha de ser inmediato a la activacioacuten de m


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Como a consecuencia de la figura anterior el sistema ha evolucionado franqueando la transicioacuten (7) Al franquear la transicioacuten las etapas 4 y 5 (todas las inmediatamente posteriores) han sido activadas y las etapas 2 y 3 (todas las inmediatamente anteriores) han sido desactivadas Todas las desactivaciones y activaciones implicadas en el franqueo de la transicioacuten se han de realizar simultaacuteneamente

Regla 4 Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultaacuteneamente franqueables han de ser simultaacuteneamente franqueadas La existencia de esta cuarta regla nos permite la descomposicioacuten de un GRAFCET complejo en dos maacutes sencillos En el siguiente ejemplo tenemos un GRAFCET con paralelismo estructural (izquierda) y lo descomponemos en dos GRAFCETs independientes (derecha) teniendo en cuenta que la receptividad de cada una de las dos transiciones obtenidas ha de considerar la activacioacuten de la etapa correspondiente del otro GRAFCET ya que en caso contrario el funcionamiento de las dos estructuras no seriacutea el mismo

Si no se verificase la cuarta regla una de las dos transiciones seriacutea franqueada antes que la otra que por tanto dejariacutea de ser vaacutelida y por ello ya no seriacutea franqueable La estructura que se ha presentado en la figura de la derecha se llama segunda forma de paralelismo interpretado A menudo es conveniente sentildealar con un asterisco () aquellas transiciones en las que el cumplimiento de la cuarta regla es imprescindible para el correcto funcionamiento tal como hemos hecho en la figura de la derecha


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Otro caso corriente en el que es imprescindible el correcto cumplimiento de la cuarta regla es el del paralelismo interpretado Si en el ejemplo de la figura una de las dos transiciones es franqueada antes que la otra la segunda dejaraacute de estar validada y por tanto no seraacute franqueada

Regla 5 Prioridad de la activacioacuten

Si al evolucionar un GRAFCET una etapa ha de ser activada y desactivada al mismo tiempo deberaacute permanecer activa Esta regla tan simple es la que es deja de cumplirse con maacutes facilidad ya que cuando se implanta un GRAFCET sobre un sistema automatizado (releacutes neumaacutetica autoacutematas programables etc) es corriente utilizar elementos de memoria para almacenar la informacioacuten de actividad de las etapas Estos elementos de tipo memoria pensando en la seguridad tienen habitualmente la desactivacioacuten como entrada prioritaria esto implica que debe irse con cuidado ya que es probable que el funcionamiento no sea el correcto Por suerte hay pocos casos en los que una etapa deba ser activada y desactivada al mismo tiempo A continuacioacuten vemos algunos ejemplosEn el ejemplo de la figura de la izquierda si la receptividad b es cierta hay que volver a la etapa 2 Cuando esto ocurre se deberaacute desactivar y activar la etapa 2 simultaacuteneamente Si no se cumple la quinta regla el GRAFCET se quedaraacute sin ninguna etapa activa La estructura presentada no es muy elegante y hay formas maacutes simples de obtener el mismo funcionamiento como por ejemplo la de la figura de la derecha


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En este otro caso es imprescindible el correcto cumplimiento de las reglas 4 y 5 Fijeacutemonos que la etapa 4 ha de ser desactivada y activada al mismo tiempo dado que sus transiciones anterior y posterior son franqueables simultaacuteneamente Si no se verifica la quinta regla la etapa 4 quedaraacute desactivada

Si no se verificase la cuarta regla las transiciones no seriacutean franqueadas simultaacuteneamente y el resultado no seriacutea correcto

Representacioacuten de las acciones seguacuten IEC-848

La norma IEC-848 (Preparation of function charts for control systems Preparacioacuten de diagramas funcionales para sistemas de control) presenta una forma general de descripcioacuten de las acciones asociadas a las etapas Una accioacuten geneacuterica se representaraacute como en la figura siguiente donde la casilla 2 contiene la descripcioacuten de la accioacuten la casilla 3 contiene la etiqueta que indica la referencia de la sentildeal de comprobacioacuten de la ejecucioacuten y la casilla 1 indica las caracteriacutesticas loacutegicas que relacionen la realizacioacuten de la accioacuten con la activacioacuten de la etapa seguacuten la relacioacuten siguiente

C Accioacuten condicionada D Accioacuten retardada L Accioacuten limitada en el tiempo P Accioacuten impulsional S Accioacuten memorizada


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La tercera casilla se utiliza en pocas ocasiones Se trata de sentildealar (con una etiqueta alfanumeacuterica) cual de las condiciones indicadas en la receptividad inmediatamente posterior a la etapa indica que la accioacuten se estaacute ejecutando o se ha ejecutado Soacutelo deben representarse las casillas 1 y 3 en caso de que sean necesarias Vamos a ver algunos ejemplos de aplicacioacuten

Corresponde al caso maacutes simple mientras esteacute activa la etapa 0 la maacutequina ha de bobinar y dejar de hacerlo cuando se desactive la etapa En el caso que se representa a continuacioacuten no se calentaraacute mientras esteacute activa la etapa 1 sino soacutelo cuando ademaacutes de estar la etapa activa el termostato esteacute activado Por ejemplo en el control de un horno hay una etapa de coccioacuten (etapa 1) pero el quemador no ha de estar siempre activado sino soacutelo cuando sea necesario para mantener la temperatura Podemos representar la condicioacuten fuera del rectaacutengulo (izquierda) o dentro (derecha)

La accioacuten retardada (letra D) implica que la accioacuten empieza un cierto tiempo despueacutes de la activacioacuten de la etapa siempre que la etapa todaviacutea siga activa En el ejemplo se empezaraacute a cerrar despueacutes de medio segundo contado desde la activacioacuten de la etapa 2 Se dejaraacute de cerrar cuando se desactive la etapa 2 Si la etapa se desactiva antes de los 05 s no se debe cerrar El caso de accioacuten retardada se puede representar con un GRAFCET que soacutelo tenga acciones sencillas como muestra la figura Fijeacutemonos que debe preverse el caso de que la receptividad final (k) sea cierta antes del transcurso del tiempo


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La accioacuten limitada (letra L) implica que la accioacuten termina un cierto tiempo despueacutes de la activacioacuten de la etapa siempre que la etapa todaviacutea siga activa En el ejemplo la sirena ha de comenzar a sonar cuando se active la etapa 3 y sonaraacute durante dos segundos excepto en el caso de que la etapa 3 se desactive antes en cuyo caso la sirena dejariacutea de sonar al desactivarse la etapa El caso de accioacuten limitada se puede representar con un GRAFCET que soacutelo tenga acciones sencillas como muestra la figura Fijeacutemonos que debe preverse el caso de que la receptividad final (h) sea cierta antes del transcurso del tiempo

La accioacuten impulsional (letra P) corresponde a una accioacuten limitada a un iempo muy corto La accioacuten de activar comenzaraacute cuando se active la etapa 4 y se desactivaraacute inmediatamente La duracioacuten de los impulsos seraacute un tiempo muy pequentildeo pero suficiente para conseguir el efecto deseado

Las acciones memorizadas implican que en una etapa determinada se activa una accioacuten y esta accioacuten se desactiva en otra etapa En el ejemplo siguiente XBR se activa en la etapa 6 (XBR=1) y se desactiva en la 8


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(XBR=0) Las acciones memorizadas pueden representarse tambieacuten mediante un paralelismo como puede verse en la figura

La primera casilla puede contener maacutes de una letra En estos casos el orden en que estaacuten las letras en la casilla indica el orden en que se han de realizar las funciones indicadas En algunos casos este orden no tiene importancia pero en otros puede ser decisivo La accioacuten de abrir comenzaraacute cuando se active la etapa 5 si el pulsador estaacute pulsado y se desactivaraacute inmediatamente Si no estaacute pulsado al activarse la etapa no habraacute impulso Se produciraacute un impulso cada vez que mientras esteacute activada la etapa 5 alguien pulse el pulsador

Al activarse la etapa 2 se memoriza (S) y comienza el retardo La accioacuten de cerrar se iniciaraacute al cabo de tres segundos de la activacioacuten de la etapa 2 aunque esta esteacute desactivada Conviene observar que si aparece Cerrar=0 antes de los tres segundos la accioacuten de cerrar no se haraacute


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Al activarse la etapa 4 comienza el retardo Si cuando han transcurrido seis segundos la etapa 4 todaviacutea estaacute activa comenzaraacute la accioacuten de subir pero esta accioacuten no podraacute comenzar si la etapa 4 estaacute inactiva

Cuando se active la etapa 7 se memoriza (S) y la accioacuten de bajar se realizaraacute cada vez que el sensor se active Dejaraacute de realizarse la accioacuten aunque se active el sensor cuando se encuentre un Bajar=0

Cuando la etapa 1 esteacute activa y ademaacutes esteacute cerrado el contacto del termostato se memorizaraacute la accioacuten de abrir que seraacute realizada en forma permanente aunque el termostato cambie de estado Dejaraacute de realizarse la accioacuten cuando se encuentre un Abrir=0

Etapas y transiciones fuente y pozo

La figura siguiente representa una etapa fuente La etapa 7 se activaraacute al inicializar el sistema y se desactivaraacute cuando la receptividad m sea cierta No podraacute volverse a activar hasta que haya una nueva inicializacioacuten del GRAFCET Equivale a una etapa en la que la transicioacuten anterior a ella es siempre falsa


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La figura siguiente representa una transicioacuten fuente es decir una transicioacuten siempre validada Cada vez que la receptividad m sea cierta la etapa 1 se activaraacute

Es recomendable que las transiciones fuente vayan asociadas a receptividades condicionadas por flanco En el caso de la figura la etapa 1 estaraacute siempre activa mientras m=1 independientemente de cual sea el estado de la receptividad n La transicioacuten fuente es equivalente a la representacioacuten que aparece a continuacioacuten en la que no hay etapas ni transiciones especiales

La figura siguiente representa una etapa pozo Esta etapa una vez activada no se puede desactivar La primera vez que la etapa 4 esteacute activa y a sea cierta se desactivaraacute la etapa 4 y se activaraacute la 7 (como es loacutegico) Las siguientes veces en que la etapa 4 esteacute activa y a sea cierta se desactivaraacute la etapa 4 y la etapa 7 seguiraacute activada Equivale a una etapa en la que la transicioacuten posterior a ella es siempre falsa Es posible que una etapa sea fuente y pozo al mismo tiempo

Finalmente la figura representa una transicioacuten pozo Cada vez que la receptividad sea cierta se desactivaraacute la etapa anterior Equivale a una transicioacuten seguida de una etapa pozo Es recomendable que las


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transiciones pozo vayan asociadas a receptividades condicionadas por flanco

Etapas consecutivas activas

En un GRAFCET puede haber varias etapas consecutivas que esteacuten activas simultaacuteneamente como ya hemos visto al hablar de las reglas de evolucioacuten 4 y 5 Hay que ir con cuidado al tratar secuencias en las que puedan haber varias etapas activas simultaacuteneamente Veamos como ejemplo la evolucioacuten siguiente

Como hemos podido observar un GRAFCET con varias etapas activas puede pasar a tener soacutelo una seguacuten como se hayan planteado las receptividades y seguacuten en que orden se activen las entradas Un ejemplo de utilizacioacuten de las etapas consecutivas activas puede ser un proceso de fabricacioacuten en el que el nuacutemero de piezas en proceso por la maacutequina sea muy variable y cada una de ellas esteacute en puntos diferentes de la maacutequina en este caso un posible tratamiento seriacutea que el inicio del GRAFCET fuese en una transicioacuten fuente y el final en una etapa pozo En un proceso una maacutequina ha de empaquetar tres piezas despueacutes de hacer un determinado tratamiento en ellas Las figuras siguientes


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presentan una forma de iniciar (izquierda) y una forma de acabar (derecha) la cadena de tratamientos

En la representacioacuten de la izquierda cuando la receptividad m sea cierta se activaraacuten las etapas 5 6 y 7 correspondientes a las tres piezas que comienzan el ciclo Con las receptividades indicadas cada pieza esperaraacute a iniciar un tratamiento hasta que lo haya iniciado la anterior En la representacioacuten de la derecha cuando las piezas vayan acabando sus tratamientos se iraacuten activando las etapas 1 2 y 3 de manera que cuando haya tres piezas (etapas 1 2 y 3 activas) se validaraacute la transicioacuten n

Combinacioacuten de estructuras baacutesicas

Las estructuras baacutesicas no siempre son las maacutes adecuadas para representar la evolucioacuten de un sistema A veces nos interesaraacute combinarlas entre ellas para obtener la representacioacuten que nos interesa Algunos sistemas soacutelo admiten las estructuras baacutesicas las estructuras que aparecen a continuacioacuten pueden ser uacutetiles para comprobar si un sistema admite o no toda la potencia del GRAFCET y si interpreta correctamente las estructuras que admite En algunas ocasiones puede ser necesario iniciar un paralelismo inmediato a una seleccioacuten de secuencia o una seleccioacuten de secuencia inmediata a un paralelismo En el primer caso tanto el inicio como el final de la citada estructura no representan ninguacuten problema como puede verse en las figuras siguientes


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En cambio cuando se necesita de una seleccioacuten de secuencias inmediata a un paralelismo no es directamente realizable sino que es necesario antildeadir etapas sin accioacuten asociada que tienen como uacutenica utilidad la de permitir una representacioacuten correcta Veamos un ejemplo en las figuras siguientes en las que las etapas 1 2 19 y 20 se han puesto soacutelo por motivos estructurales pero no llevaraacuten ninguna accioacuten asociada

En la figura siguiente tenemos unas ramas paralelas que se van abriendo progresivamente y se cierran simultaacuteneamente

En el caso siguiente la etapa 8 puede tenerse que activar y desactivar simultaacuteneamente


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A continuacioacuten tenemos un caso en que las selecciones de secuencia se combinan de forma poco convencional

Por uacuteltimo la siguiente figura presenta un caso en el que se combinan selecciones de secuencia con paralelismos


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Tiempo interno y tiempo externo

El sistema de control de un sistema ha de leer las entradas determinar la evolucioacuten del sistema seguacuten el GRAFCET y escribir las salidas en forma ciacuteclica Durante la determinacioacuten de la evolucioacuten del sistema los valores considerados como entradas se mantienen constantes a pesar de que las entradas reales (entradas fiacutesicas) puedan cambiar durante este proceso De la misma forma el valor de las salidas reales (salidas fiacutesicas) no se ha de modificar hasta que no haya acabado la determinacioacuten de la evolucioacuten del sistema No se pueden actualizar las salidas fiacutesicas hasta que el sistema no haya llegado a una situacioacuten estable con la situacioacuten de las entradas que se habiacutea memorizado

Asiacute pues debemos hablar de escalas de tiempo diferentes e independientes una externa al sistema de control y otra interna La escala de tiempo interna permite expresar correctamente la evolucioacuten del sistema en la escala de tiempo interna soacutelo intervienen los sucesos internos La escala de tiempo externa permite expresar correctamente la evolucioacuten de las variables externas

Los franqueamientos de transiciones son medibles en la escala de tiempo interna y despreciables en la escala de tiempo externa Las temporizaciones se miden en la escala de tiempo externa Llamamos situacioacuten de un GRAFCET a cualquier estado real de actividad de etapas Se llama situacioacuten estable a una situacioacuten que no puede variar sin intervencioacuten de variables externas al sistema de control y situacioacuten no estable a una situacioacuten que puede variar sin intervencioacuten de variables


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externas al sistema de control Las situaciones estables tienen una duracioacuten medible en la escala de tiempo externa mientras que las situaciones no estables tienen una duracioacuten despreciable en la escala de tiempo externa y medible en la escala de tiempo interna Una misma situacioacuten puede ser estable o inestable seguacuten cuales sean los estados de las variables del sistema en aquel momento Las acciones asociadas a etapas no estables no deben ejecutarse (ya que soacutelo se ven en la escala de tiempo externa) pero siacute los forzados (que actuacutean en la escala de tiempo interna) En la escala de tiempo externa las acciones que se mantienen en dos o maacutes etapas consecutivas se han de realizar sin interrupcioacuten A continuacioacuten estudiaremos una serie de casos tanto desde el punto de vista del tiempo interno como en tiempo externo para ver las diferencias Para cada caso indicaremos la evolucioacuten de los estados Los estados correspondientes a situaciones no estables y las evoluciones en escala de tiempo interna se han representado en color rojo

Franqueo de una transicioacuten (por receptividad)

La etapa 1 es activa y por tanto la transicioacuten (1) estaacute validada Cuando la receptividad a se vuelve cierta se franquea la transicioacuten


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Franqueo de una transicioacuten (por validacioacuten) La etapa 1 estaacute activa y por tanto la transicioacuten (1) estaacute validada La receptividad b es cierta pero dado que la transicioacuten 2 no estaacute validada no hay cambio de situacioacuten Cuando la receptividad a pasa a ser cierta se activa la etapa 3

Acciones en etapas no estables

Cuando una accioacuten estaacute asociada a una etapa no estable no se realizaraacute En el ejemplo anterior la etapa 2 no era estable en la situacioacuten descrita por tanto si esta etapa hubiese tenido una accioacuten asociada esta accioacuten no se habriacutea realizado De la misma forma si en un final de paralelismo la receptividad es cierta antes de que todas las etapas esteacuten activas las acciones asociadas a la uacuteltima etapa activada no seraacuten realizadas


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Por este motivo no tiene sentido que un GRAFCET tenga una transicioacuten siempre vaacutelida (=1) que soacutelo esteacute validada por una uacutenica etapa con acciones asociadas ya que estas acciones no se realizaraacuten nunca El ejemplo siguiente permite ver lo que pasa en el caso anterior si la etapa 2 tiene una accioacuten asociada

La accioacuten HL1 soacutelo se ha representado en la escala de tiempo externo ya que las acciones no tienen sentido en la escala de tiempo interno Como se ha podido ver la accioacuten HL1 no se realiza Cuando se desee que la accioacuten se realice es necesario que la ecuacioacuten booleana de la receptividad incluya alguacuten paraacutemetro relacionado con la etapa o la accioacuten A continuacioacuten se presenta un ejemplo en el que la accioacuten se realiza como miacutenimo durante un instante un caso en que la accioacuten se realiza durante un tiempo (de un segundo) fijado por el disentildeador y finalmente otro caso en el que se realiza hasta el final de la accioacuten


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En algunas tecnologiacuteas puede suceder que el detector de final de un movimiento esteacute activado antes de iniciarlo porque se mantenga activado desde el movimiento anterior (por ejemplo en neumaacutetica ya que se requiere un cierto tiempo para purgar los conductos) En estos casos se aconseja comprobar la desactivacioacuten del detector antes de entrar en la etapa que inicia el movimiento

Transiciones tipo flanco (por receptividad)

Repetimos el ejemplo de franqueo de una transicioacuten por receptividad para el caso en que la transicioacuten (1) tenga una receptividad activada por flanco

Dado que el cambio de estado (flanco) de la variable a llega cuando la etapa 1 estaacute validada la transicioacuten es franqueable y el GRAFCET cambia a una nueva situacioacuten En este caso hemos obtenido el mismo resultado con una transicioacuten por flanco que con una transicioacuten booleana (por nivel)


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Transiciones tipo flanco (por validacioacuten)

Repetimos el ejemplo de franqueo de una transicioacuten por validacioacuten para el cas de que la transicioacuten (2) tenga una receptividad activada por flanco

La etapa 1 estaacute activa y por tanto la transicioacuten (1) estaacute validada La receptividad b ve un flanco pero dado que la transicioacuten 2 no estaacute validada no hay cambio de situacioacuten Cuando la receptividad a pasa a ser cierta dado que la receptividad b se mantiene estable no habraacute franqueo de la transicioacuten de forma que la situacioacuten del GRAFCET no cambiaraacute En este caso el resultado obtenido con una transicioacuten por flanco ha sido diferente del que habiacuteamos obtenido con una transicioacuten booleana

Dos transiciones tipo flanco consecutivas En el caso de que tengamos dos transiciones consecutivas tipo flanco cada flanco soacutelo es tenido en cuenta una vez en la misma secuencia dado que cuando la segunda transicioacuten estaacute validada el flanco (visto en la


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escala de tiempo interna) ya ha pasado El ejemplo siguiente lo pone de manifiesto

Dos transiciones tipo flanco consecutivas en un GRAFCET con dos etapas activas consecutivas

En el caso en el que tenemos dos transiciones consecutivas tipo flanco en un GRAFCET con dos etapas activas consecutivas cada flanco soacutelo se tiene en cuenta una uacutenica vez en la misma secuencia Dado que ambas transiciones ven el flanco simultaacuteneamente y soacutelo una vez el GRAFCET evoluciona como en el ejemplo siguiente


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Receptividad condicionada por una etapa de duracioacuten nula

Cuando una receptividad viene condicionada por una etapa de duracioacuten nula y la transicioacuten correspondiente estaacute validada se deberaacute de franquear a pesar de que en la escala de tiempo externo la etapa no se active dado que siacute se activa en la escala de tiempo interno


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Accioacuten impulsional

En el caso de que la accioacuten asociada a una etapa sea del tipo impulsional esta accioacuten soacutelo se realizaraacute durante un instante (medido en la escala de tiempo externo) Veaacutemoslo en un ejemplo

Accioacuten impulsional condicionada

En el caso de que la accioacuten asociada a una etapa sea del tipo impulsional y esteacute condicionada esta accioacuten soacutelo se realizaraacute durante un instante (medido en la escala de tiempo externo) cada vez que la condicioacuten pase de falsa a cierta Veamos un ejemplo

Si cuando se activa la etapa la condicioacuten es cierta la accioacuten tambieacuten se ejecutaraacute


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Accioacuten mantenida en varias etapas consecutivas

Cuando la misma accioacuten estaacute asociada a dos (o maacutes) etapas consecutivas debe ejecutarse sin interrupcioacuten cuando se pasa de una etapa a la otra Esto se pone de manifiesto en el ejemplo siguiente


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Sistemas con varios GRAFCETs

GRAFCETs parciales y globales Jerarquiacutea y forzado Macroetapas

GRAFCETs parciales y globales

Un GRAFCET es conexo cuando se puede ir de una etapa cualquiera a otra etapa cualquiera siguiendo caminos propios del GRAFCET es decir que cualquier etapa estaacute unida con otra del mismo GRAFCET Un automatismo puede ser representado mediante maacutes de un GRAFCET conexo Llamamos GRAFCET parcial a cada un de los GRAFCETs conexos que forman un sistema Tambieacuten constituye un GRAFCET parcial cualquier agrupacioacuten de dos o maacutes GRAFCETs parciales incluso la agrupacioacuten de todos ellos Cada GRAFCET parcial se llama mediante la letra G seguida de un nombre (por ejemplo GProd) o de un nuacutemero (por ejemplo G3) Se llama GRAFCET global a la agrupacioacuten de todos los GRAFCETs parciales de un sistema En un mismo sistema no puede haber dos etapas (ni dos transiciones) con el mismo nuacutemero aunque esteacuten en GRAFCETs parciales diferentes El ejemplo siguiente es un automatismo para una maacutequina de etiquetar latas (que ya habiacuteamos visto) realizado con un uacutenico GRAFCET conexo Despueacutes reharemos este automatismo con varios GRAFCETs parciales


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Dado que cada plataforma teniacutea su propia tarea proponemos que haya un GRAFCET para cada una G2 seraacute el GRAFCET de la plataforma de etiquetaje G5 el de la plataforma intermedia y G7 el de la plataforma de impresioacuten Si nos fijamos en el GRAFCET anterior vemos que para pasar de la etapa 2 a la etapa 3 habiacutea una receptividad =1 pero dado que habiacutea un paralelismo se debiacutea esperar que la etapa 4 estuviese activa Ahora para pasar de 2 a 3 la receptividad seraacute X4 De la misma manera para pasar de la etapa 9 a la etapa 6 habiacutea una receptividad =1 pero dado que habiacutea un paralelismo se debiacutea esperar que la etapa 5 estuviese activa Ahora para pasar de 9 a 6 la receptividad seraacute X5 Por lo que se refiere a G5 dado que poner y sacar latas de la plataforma intermedia ya lo hacen G2 y G7 este GRAFCET soacutelo serviraacute como memoria para saber si hay o no latas en esta plataforma entra una lata cuando se activa X3 y sale una cuando se activa X6

Los GRAFCETs parciales no soacutelo se utilizan para simplificar las representaciones sino que tambieacuten pueden usarse para funciones auxiliares En el ejemplo anterior el GRAFCET G5 se ha utilizado para memorizar el estado de la plataforma intermedia Una aplicacioacuten muy corriente de los GRAFCETs auxiliares es el intermitente En el ejemplo siguiente se desea que un piloto esteacute


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intermitente mientras la etapa 7 esteacute activada el intermitente (con un periodo de dos segundos) se ha representado a la derecha

Jerarquiacutea y forzado

Cuando un sistema estaacute constituido por varios GRAFCETs parciales es posible que un GRAFCET fuerce el estado de otro El forzado de GRAFCETs abre un abanico de posibilidades especialmente para el tratamiento de defectos de funcionamiento y emergencias El forzado implica una jerarquiacutea entre GRAFCETs parciales La jerarquiacutea no viene fijada por la representacioacuten de los GRAFCETs o por como se han denominado sino que la fija el disentildeador del sistema cuando hace que un GRAFCET fuerce o no a otro Reglas de jerarquiacutea

Las reglas de jerarquiacutea definen las condiciones de disentildeo de sistemas jerarquizados Estas reglas son dos Si un GRAFCET tiene la posibilidad de forzar a otro este no tiene ninguna posibilidad de forzar al primero En todo instante un GRAFCET soacutelo puede ser forzado por otro GRAFCET Es decir el forzado sigue una jerarquiacutea en la que cada miembro soacutelo puede ser forzado por su superior inmediato Reglas de forzado

Las reglas de forzado fijan la forma de interpretar una orden de forzado Estas reglas son dos El forzado es una orden interna que aparece como consecuencia de una evolucioacuten En una situacioacuten que comporte una o maacutes oacuterdenes de forzado los GRAFCETs forzados deben pasar en forma inmediata y directa a la situacioacuten forzada


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En cualquier cambio de situacioacuten el forzado es prioritario respecto a cualquier otra evolucioacuten Las reglas de evolucioacuten del GRAFCET no se aplican en los GRAFCETs forzados La representacioacuten de la orden de forzado se hace con la letra F seguida de una barra a continuacioacuten se indica el nombre del GRAFCET que se desea forzar dos puntos y la situacioacuten deseada (etapas que han de estar activas) escrita entre llaves Esta orden iraacute dentro un recuadro de accioacuten trazado con liacutenea discontinua Por ejemplo al activarse la etapa 7 el GRAFCET G3 pasa a tener activada la etapa 4 (y soacutelo la etapa 4) y se mantendraacute en esta situacioacuten hasta que se desactive la etapa 7

En este caso al activarse la etapa 1 el GRAFCET G2 pasa a tener activadas las etapas 9 10 y 12 (y soacutelo estas) y se mantendraacute en esta situacioacuten hasta que se desactive la etapa 1

Al activarse la etapa 8 el GRAFCET G4 pasa a tener todas sus etapas desactivadas y se mantendraacute en esta situacioacuten hasta que se desactive la etapa 8 Despueacutes habraacute que forzarle alguna etapa dado que sino continuaraacute indefinidamente sin ninguna etapa activa

Mientras esteacute activa la etapa 0 el GRAFCET G8 deberaacute mantenerse en la situacioacuten actual invariablemente


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Macroetapas

El GRAFCET es un meacutetodo de descripcioacuten de sistemas que permite comenzar por niveles de descripcioacuten muy generales (GRAFCET de nivel 1) hasta describir completamente el proceso (GRAFCET de nivel 3) Dentro de esta tendencia a tener varios puntos de vista maacutes o menos detallados se proponen las macroetapas como representaciones de secuencias que en conjunto constituyen una actividad Asiacute pues la utilitzacioacuten de las macroetapas permite que el GRAFCET representado mantenga un cierto nivel de generalidad y que cuando convenga se pueda conocer el detalle de las acciones haciendo una simple expansioacuten de la macroetapa En la figura siguiente se ha representado el siacutembolo de una macroetapa (macroetapa M3) La macroetapa no es una etapa de un GRAFCET ni actua como tal sino que es una representacioacuten de un GRAFCET parcial (expansioacuten de la macroetapa) que ha de poderse insertar en substitucioacuten de la macroetapa Una macroetapa estaacute activa cuando lo estaacute una (o maacutes) de les etapas de su expansioacuten

La expansioacuten de una macroetapa puede contener etapas iniciales pero ha de ser siempre conexa La expansioacuten de una macroetapa siempre tendraacute una sola etapa de entrada y una sola etapa de salida La etapa de entrada se activaraacute cuando se active la macroetapa La activacioacuten de la etapa de salida implicaraacute la validacioacuten de las transiciones inmediatamente posteriores a la macroetapa

La transicioacuten de salida de la macroetapa puede tener cualquier receptividad pero normalmente seraacute una transicioacuten siempre vaacutelida (=1) ya que las condiciones correspondientes ya se habraacuten tenido en cuenta dentro de la macroetapa En estos casos es habitual representar esta receptividad escribiendo una indicacioacuten de fin de la macroetapa que a efectos booleanos equivale a una receptividad =1 ya que el fin de la macroetapa es quien valida esta transicioacuten

Para facilitar la comprensioacuten de la representacioacuten las etapas de entrada y de salida de la macroetapa no tendraacuten accioacuten asociada y la primera transicioacuten de la macroetapa seraacute =1


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Si recordamos el automatismo de la lavadora que ya habiacuteamos visto podemos incluir a tiacutetulo de ejemplo cada ciclo (Motor A espera Motor B espera) dentro de una macroetapa (M1) A continuacioacuten hemos representado el automatismo de esta forma En este caso la transicioacuten de salida de la macroetapa tiene una receptividad booleana (no es =1) ya que coincide con una seleccioacuten de secuencia

Tambieacuten podemos incluir dentro de una macroetapa todo el conjunto de ciclos como hemos hecho en la macroetapa M2 del ejemplo siguiente En este caso la transicioacuten de salida de la macroetapa es =1 ya que las condiciones de final ya estaacuten dentro de la macroetapa y no hay ninguna seleccioacuten de secuencia a la salida


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Modos de marchas y paradas

Presentacioacuten de la guiacutea GEMMA Descripcioacuten de la guiacutea GEMMA Utilizacioacuten de la guiacutea GEMMA

Presentacioacuten de la guiacutea GEMMA En un proceso productivo automatizado aunque todo el mundo lo deseariacutea la maacutequina no estaacute funcionando siempre en modo automaacutetico y sin problemas sino que a menudo aparecen contingencias que hacen parar el proceso como por ejemplo averiacuteas material defectuoso falta de piezas mantenimiento etc o simplemente debemos parar la produccioacuten el Viernes y retomarla el Lunes En los automatismos modernos estas contingencias son previsibles y el propio automatismo estaacute preparado para detectar defectos y averiacuteas y para colaborar con el operador o el teacutecnico de mantenimiento en la puesta a punto la reparacioacuten y otras tareas no propias del proceso productivo normal


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Para fijar una forma universal de denominar y definir los diferentes estados que puede tener un sistema la ADEPA (Agence nationale pour le DEacuteveloppement de la Productique Appliqueacutee agrave lindustrie Agencia nacional francesa para el desarrollo de la produacutectica aplicada a la industria) ha preparado la guiacutea GEMMA (Guide dEtude des Modes de Marches et dArrecircts Guiacutea de estudio de los modos de marchas y paradas) La GEMMA es una guiacutea graacutefica que permite presentar de una forma sencilla y comprensible los diferentes modos de marcha de una instalacioacuten de produccioacuten asiacute como las formas y condiciones para pasar de un modo a otro La GEMMA y el GRAFCET se complementan una al otro permitiendo una descripcioacuten progresiva del automatismo de produccioacuten

Descripcioacuten de la guiacutea GEMMA Un automatismo consta de dos partes fundamentales el sistema de produccioacuten y el control de este sistema (ordenador autoacutemata programable etc) El control puede estar alimentado o sin alimentar desde nuestro punto de vista el estado sin alimentar no nos interesa pero siacute hemos de estudiar el paso de este estado al otro Cuando el control estaacute alimentado el sistema puede estar en tres situaciones en funcionamiento parado (o en proceso de parada) y en defecto Puede haber produccioacuten en cada una de estas tres situaciones en funcionamiento sin ninguna duda pero tambieacuten se puede producir cuando la maacutequina estaacute en proceso de parada y cuando la maacutequina estaacute en ciertas condiciones de defecto (a pesar de que tal vez la produccioacuten no seraacute aprovechable) La GEMMA representa cada una de las cuatro situaciones (sin alimentar funcionamiento parada y defecto) mediante sendos rectaacutengulos y la produccioacuten mediante un quinto rectaacutengulo que se interseca con los tres rectaacutengulos principales tal como muestra la figura siguiente


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Cada una de las situaciones mencionadas se puede subdividir en varias de forma que al final hay 17 estados de funcionamiento posibles que estudiaremos a continuacioacuten Conviene mencionar que no todos los procesos precisaraacuten todos estos estados pero podemos afirmar que los estados necesarios en cada proceso podraacuten faacutecilmente relacionarse con una parte de los que propone la GEMMA La guiacutea propone tambieacuten los principales caminos para pasar de un estado a otro

Grupo F Procedimientos de funcionamiento

Este grupo contiene todos los modos de funcionamiento necesarios para la obtencioacuten de la produccioacuten es decir los de funcionamiento normal (F1 a F3) y los de prueba y verificacioacuten (F4 a F6) F1 Produccioacuten normal Es el estado en el que la maacutequina produce normalmente es decir hace la tarea para la que ha sido concebida Al funcionamiento dentro de este estado se le puede asociar un GRAFCET que llamaremos GRAFCET de base Este estado no tiene porque corresponder a un funcionamiento automaacutetico F2 Marcha de preparacioacuten Corresponde a la preparacioacuten de la maacutequina para el funcionamiento (precalentamiento preparacioacuten de componentes etc)


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F3 Marcha de cierre Corresponde a la fase de vaciado yo limpieza que muchas maacutequinas han de realizar antes de parar o de cambiar algunas caracteriacutesticas del producto F4 Marchas de verificacioacuten sin orden En este caso la maacutequina normalmente por orden del operador puede realizar cualquier movimiento (o unos determinados movimientos preestablecidos) Se usa para tareas de mantenimiento y verificacioacuten F5 Marchas de verificacioacuten en orden En este caso la maacutequina realiza el ciclo completo de funcionamiento en orden pero al ritmo fijado por el operador Se usa para tareas de mantenimiento y verificacioacuten En este estado existe la posibilidad de que la maacutequina produzca F6 Marchas de prueba Permiten realizar las operaciones de ajuste y de mantenimiento preventivo

Grupo A Procedimientos de parada

Este grupo contiene todos los modos en los que el sistema estaacute parado (A1 y A4) los que llevan a la parada del sistema (A2 y A3) y los que permiten pasar el sistema de un estado de defecto a un estado de parada (A5 a A7) Corresponden a todas las paradas por causas externas al proceso A1 Parada en el estado inicial Es el estado normal de reposo de la maacutequina Se representa con un rectaacutengulo doble La maacutequina normalmente se representa en este estado (planos esquema eleacutectrico esquema neumaacutetico etc) que se corresponde habitualmente con la etapa inicial de un GRAFCET A2 Parada pedida a final de ciclo Es un estado transitorio en el que la maacutequina que hasta aquel momento estaba produciendo normalmente debe producir soacutelo hasta acabar el ciclo actual y pasar a estar parada en el estado inicial A3 Parada pedida en un estado determinado Es un estado transitorio en el que la maacutequina que hasta aquel momento estaba produciendo normalmente debe producir soacutelo hasta llegar a un punto del ciclo diferente del estado inicial A4 Parada obtenida Es un estado de reposo de la maacutequina diferente del estado inicial A5 Preparacioacuten para la puesta en marcha despueacutes del defecto Corresponde a la fase de vaciado limpieza o puesta en orden que en muchos casos se ha de hacer despueacutes de un defecto A6 Puesta del sistema en el estado inicial El sistema es llevado hasta la situacioacuten inicial (normalmente situacioacuten de reposo) una vez realizado la maacutequina pasa a estar parada en el estado inicial


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A7 Puesta del sistema en un estado determinado El sistema es llevado hasta una situacioacuten concreta diferente de la inicial una vez realizado la maacutequina pasa a estar parada

Grupo D Procedimientos de defecto

Este grupo contiene todos los modos en los que el sistema estaacute en defecto tanto si estaacute produciendo (D3) estaacute parado (D1) o estaacute en fase de diagnoacutestico o tratamiento del defecto (D2) Corresponden a todas las paradas por causas internas al proceso D1 Parada de emergencia No tan solo contiene la simple parada de emergencia sino tambieacuten todas aquellas acciones necesarias para llevar el sistema a una situacioacuten de parada segura D2 Diagnoacutestico yo tratamiento de los defectos Permite con o sin ayuda del operador determinar las causas del defecto y eliminar-las D3 Produccioacuten a pesar de los defectos Corresponde a aquellos casos en los que se debe continuar produciendo a pesar de que el sistema no trabaja correctamente Incluye los casos en los que por ejemplo se produce para agotar un reactivo no almacenable o aquellos otros en los que no se sigue el ciclo normal dado que el operador sustituye a la maacutequina en una determinada tarea a causa de una averiacutea El graacutefico siguiente es una traduccioacuten del propuesto por la ADEPA en la GEMMA Puede descargarse en formato PDF una versioacuten en blanco y negro y otra en color


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Fijeacutemonos que el estado D1 (parada de emergencia) tiene un camino de entrada que parece no venir de ninguacuten sitio Este camino indica que en la mayoriacutea de casos se puede pasar a este estado desde cualquier otro pero en todos los caminos de este tipo suele haber las mismas condiciones para no complicar el diagrama se deja de esta forma y el disentildeador antildeadiraacute las especificaciones necesarias

Utilizacioacuten de la guiacutea GEMMA

La guiacutea GEMMA contiene todos los estados (rectaacutengulos) posibles en la mayoriacutea de instalaciones automatizadas El disentildeador estudiaraacute estado por estado para determinar cuales son los estados necesarios en el automatismo y escribiraacute dentro de cada rectaacutengulo la descripcioacuten correspondiente y las diferentes variantes (si las hay) En el caso de que un estado no sea posible o sea innecesario haraacute una cruz indicando claramente que aquel estado no se ha de considerar Una vez definidos los diferentes estados seraacute necesario estudiar entre que estados la evolucioacuten es posible recordando que la guiacutea lleva indicados con liacutenea discontinua los caminos entre estados de uso maacutes habitual Estas evoluciones se indicaraacuten resiguiendo los caminos marcados con una liacutenea continua maacutes gruesa o en el caso de que el camino deseado no esteacute propuesto trazaacutendolo con las mismas caracteriacutesticas que los demaacutes Finalmente en forma parecida a como se indican las transiciones del GRAFCET se marcaraacuten las condiciones necesarias para poder seguir un determinado camino En algunas ocasiones un determinado camino no tiene una condicioacuten especiacutefica o determinada en este caso puede no ponerse la indicacioacuten o es posible poner la condicioacuten de que la accioacuten anterior esteacute completa A continuacioacuten veremos simplificadamente algunos de los casos maacutes corrientes

Marcha por ciclos y parada a fin de ciclo El sistema estaacute parado en el estado inicial (A1) Cuando las condiciones de puesta en marcha se verifican (modo de marcha pulsador de arranque etc) se pasa a funcionar en modo normal (F1) Cuando el operador pulsa el pulsador de parada a fin de ciclo la maacutequina pasaraacute al estado de parada a fin de ciclo (A2) y cuando acabe el ciclo pasaraacute al estado inicial (A1)


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Fijeacutemonos que el paso de A2 a A1 es directo al acabarse el ciclo pero hemos querido indicarlo (condicioacuten Fin ciclo) para una mayor claridad Si se selecciona el modo de funcionamiento ciclo a ciclo el paso de F1 a A2 es directo inmediatamente despueacutes de comenzar el ciclo y no necesita la actuacioacuten sobre ninguacuten pulsador El modo ciclo a ciclo puede ser con antirepeticioacuten en cuyo caso el paso de A2 a A1 soacutelo se puede hacer en el caso de que el pulsador de arranque no esteacute pulsado de esta forma se garantiza que el operador pulsa el pulsador cada vez que ha de comenzar un ciclo y que por tanto el ciclo no puede recomenzar en caso de que el pulsador esteacute encallado

Marcha de verificacioacuten con orden En este caso la maacutequina puede pasar a funcionar en este modo (F5) cuando estaacute parada (A1) o cuando estaacute en produccioacuten normal (F1) si se selecciona el modo etapa a etapa


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Mientras la maacutequina funcione etapa a etapa seraacute necesario pulsar un pulsador para pasar de una etapa a la siguiente Seleccionando el modo normal la maacutequina pasaraacute al estado de produccioacuten normal (F1) Si se selecciona el modo normal cuando la maacutequina estaacute en la uacuteltima etapa y se pulsa el pulsador de parada la maacutequina se pararaacute (A2 seguido de A1)

Marcha de verificacioacuten sin orden Se puede pasar al modo de verificacioacuten sin orden (conocido habitualmente como funcionamiento manual) tanto desde el estado inicial (A1) como desde el funcionamiento normal (F1)


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Alliacute el operador puede realizar todos los movimientos por separado y en un orden cualquiera (en algunas instalaciones soacutelo son posibles algunos movimientos en modo manual) En algunos casos el operador tiene mandos adecuados en el panel para ordenar los movimientos deseados mientras que en otros hay que actuar directamente en los mandos locales de los preaccionadores Pulsando el pulsador de inicializacioacuten se pasa a poner el sistema al estado inicial (A6) y una vez alcanzado se pasa al estado inicial (A1)

Paradas de emergencia El sistema estaacute funcionando normalmente (F1) y se pulsa el pulsador de parada de emergencia Esto en los sistemas habituales implica normalmente dejar sin alimentacioacuten (fiacutesicamente sin intervencioacuten del sistema de control) todo el sistema de produccioacuten que por disentildeo quedaraacute en posicioacuten segura al quedarse sin alimentacioacuten El mismo pulsador de parada de emergencia informa al control de que pasaraacute al estado de parada de emergencia (D1) Al desenclavar el pulsador de emergencia se pasa a preparar la puesta en marcha (A5) En este caso hay dos posibilidades de uso habitual seguacuten el tipo de sistema que se estaacute controlando En el primer caso se lleva al sistema hasta el estado inicial (A6) lo que a menudo requiere la intervencioacuten del operador y una vez alcanzado (A1) el sistema espera una nueva puesta en marcha pulsando el pulsador de marcha que haraacute recomenzar el proceso de produccioacuten (F1)


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La segunda posibilidad consiste en llevar al sistema hasta a un estado determinado (A7) lo que a menudo requiere la intervencioacuten del operador y una vez alcanzado (A4) el sistema espera la nueva puesta en funcionamiento cuando el operador pulse el pulsador de marcha que haraacute continuar el proceso (F1) a partir de la etapa alcanzada


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Parada en un punto El sistema estaacute funcionando en produccioacuten normal (F1) y el operador pulsa el pulsador de parada entonces se pasa a la situacioacuten de parada pedida (A3) y una vez alcanzado el punto deseado el sistema se para (A4)

Se debe pulsar el pulsador de arranque para que el sistema siga funcionando (F1) a partir del punto de parada


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Metodologiacutea Para implementar un automatismo se deben seguir los siguientes pasos

Determinar los aspectos generales del proceso y generar el GRAFCET de produccioacuten de primer nivel

Definir los elementos del proceso y seleccionar los detectores captadores y accionadores necesarios

Representar el GRAFCET de produccioacuten de segundo nivel Estudiar los diferentes estados de la GEMMA para determinar cuales

son los estados necesarios en el automatismo y hacer su descripcioacuten Definir sobre la GEMMA los caminos posibles de evolucioacuten entre los

diferentes estados Disentildear los elementos que componen el pupitre de operador y su

ubicacioacuten Definir sobre la GEMMA las condiciones de evolucioacuten entre los

diferentes estados Preparar el GRAFCET completo de segundo nivel a partir del de

produccioacuten representado antes y de la GEMMA Escoger las diferentes tecnologiacuteas de mando Representar el GRAFCET de tercer nivel completo Instalacioacuten implementacioacuten puesta a punto y prueba

Implementacioacuten de GRAFCETs

Meacutetodo general Meacutetodo simplificado

Meacutetodo general de implementacioacuten de GRAFCETs

Un sistema pensado en GRAFCET puede ser implementado faacutecilmente en cualquier tecnologiacutea secuencial (autoacutemata programable ordenador) en este caso describiremos un meacutetodo para implementar un GRAFCET en un ordenador Los mismos principios aunque aplicados de otras formas se podraacuten aplicar a otros meacutetodos de programacioacuten En la primera de las referencias bibliograacuteficas se ha hecho la implementacioacuten en un autoacutemata programable Este meacutetodo contempla todas las estructuras que hemos estudiado siempre que las receptividades sean booleanas En caso de que las receptividades no sean booleanas puede hacerse un cambio como ya hemos visto Aunque las macroetapas pueden tratarse faacutecilmente con este meacutetodo es aconsejable sustituir las macroetapas por sus expansiones Para describir


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el meacutetodo usaremos un ejemplo concretamente el GRAFCET global de las figuras siguientes En este caso son dos GRAFCETs G0 y G1 donde G1 es jeraacuterquicamente superior y puede forzar a G0

Para una faacutecil implementacioacuten conviene numerar las transiciones y dar nombres a los GRAFCETs Vamos a definir varios vectores de variables booleanas Vamos a utilizar uno de estos vectores para la situacioacuten de actividad de cada etapa Llamaremos X a este vector por lo tanto cuando la etapa 4 esteacute activa lo estaraacute X[4] Tambieacuten usaremos otro vector para saber si las receptividades son ciertas o no Le llamaremos R por tanto cuando la transicioacuten 3 tenga cierta su receptividad estaraacute activo R[3] Durante la evolucioacuten del GRAFCET los valores del vector X cambiaraacuten por tanto no podemos utilizarlo para el control de la validacioacuten de las transiciones Para mantener la informacioacuten de las transiciones que estaacuten validadas usaremos el vector V Este vector se actualizaraacute en cada pasada y serviraacute tambieacuten como referencia de comparacioacuten con el vector X cuando determinemos si la situacioacuten actual es estable o no


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Finalmente definiremos un vector G con una componente para cada GRAFCET conexo Este bit estaraacute activado cuando el GRAFCET correspondiente esteacute forzado En nuestro caso tendremos G[0] y G[1] aunque este uacuteltimo no lo usaremos ya que corresponde GRAFCET de mayor superioridad jeraacuterquica El vector T contiene el tiempo transcurrido desde la uacuteltima activacioacuten de cada una de las etapas Los vectores I y Q contienen las entradas (I) y salidas (Q) fiacutesicas mientras que los vectores E y S guardan los estados de las entradas (E) y salidas (S) hasta que se acaba un ciclo Una vez definidos los bits necesarios comenzamos el programa de implementacioacuten Se puede consultar tambieacuten el listado del programa sin los comentarios Las primeras liacuteneas contienen la inicializacioacuten del GRAFCET Al inicializar se deben activar todas las etapas iniciales y desactivarse las otras Primero desactivaremos todas las etapas (incluso las que no existen para ir maacutes raacutepido) y a continuacioacuten activamos las dos etapas iniciales (0 y 16) Al empezar tambieacuten desactivamos todas las salidas Para i = 1 hasta long(X) hacer X[i] = 0 FinPara X[0] = 1 X[16] = 1 M = 0 Para i = 1 hasta long(Q) hacer S[i] = 0 FinPara En cada ciclo de programa deben copiarse las entradas fiacutesicas sobre el vector de entradas El ciclo de programa se debe repetir indefinidamente Repetir Para i = 1 hasta long(I) hacer E[i] = I[i] FinPara La liacutenea siguiente copia la situacioacuten de actividad de las etapas (vector X) sobre el vector V para guardar la informacioacuten mientras evoluciona el programa La estructura Repetir corresponde a la evolucioacuten hasta que el resultado sea estable


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Repetir Para i = 1 hasta long(X) hacer V[i] = X[i] FinPara En este punto debemos gestionar las receptividades Se trata de definir las condiciones booleanas (funcioacuten de las entradas o de los elementos internos) que describen la receptividad R[0] = E[1] R[1] = E[3] Si la condicioacuten es temporizada usaremos el vector T El contenido del pareacutentesis podraacute ser cierto (1) o falso (0) y el resultado seraacute el estado de la receptividad R[2] = (T[2] gt 5) R[3] = E[5] middot E[6] R[4] = E[3] R[5] = E[2] En el caso de una transicioacuten condicionada por una etapa se utiliza el V correspondiente R[6] = V[7] R[7] = E[1] + E[4] R[16] = E[7] R[17] = E[8] R[18] = E[9] R[19] = E[10] Una vez hemos implementado las receptividades comenzamos la evolucioacuten La evolucioacuten se debe implementar GRAFCET a GRAFCET sin que el orden tenga importancia Si un GRAFCET estaacute forzado no debe evolucionar por ello si estaacute forzado saltamos las liacuteneas de evolucioacuten Si G[0] = 0 entonces Al evolucionar hay que desactivar primero las etapas que tengan la transicioacuten de salida validada y la receptividad correspondiente cierta Fijeacutemonos que las validaciones las miramos del vector V Si (R[0]middotV[0]) entonces X[0] = 0 FinSi


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En el caso del inicio de una seleccioacuten de secuencia (o tambieacuten salto de etapas o repeticioacuten de secuencia) hay dos receptividades (funcioacuten O) que pueden desactivar una etapa Si ((R[1]+R[5])middotV[0]) entonces X[1] = 0 FinSi Si (R[2]middotV[2]) entonces X[2] = 0 FinSi En el final de unas secuencias simultaneas soacutelo es vaacutelida la transicioacuten si todas las etapas inmediatamente anteriores estaacuten activas (funcioacuten Y) Entonces la misma condicioacuten sirve para desactivar maacutes de una etapa Si (R[3]middotV[3]middotV[7]) entonces X[3] = 0 FinSi Si (R[4]middotV[4]) entonces X[4] = 0 FinSi Si (R[6]middotV[5]) entonces X[5] = 0 FinSi Si (R[7]middotV[6]) entonces X[6] = 0 FinSi Si (R[3]middotV[3]middotV[7]) entonces X[7] = 0 FinSi Despueacutes se han de activar aquellas etapas que tengan la transicioacuten de entrada validada y la receptividad correspondiente cierta De esta forma la activacioacuten seraacute prioritaria sobre la desactivacioacuten Si (R[4]middotV[4]) entonces X[0] = 1 FinSi Si (R[0]middotV[0]) entonces X[1] = 1 FinSi Si (R[1]middotV[1]) entonces X[2] = 1 FinSi Al final de una seleccioacuten de secuencia (o tambieacuten salto de etapas o repeticioacuten de secuencia) hay dos o maacutes formas de activar una etapa seguacuten cual sea la secuencia que esteacute operativa Si ((R[2]middotV[2])+ (R[6]middotV[5])) entonces X[3] = 1 FinSi Al cerrar unas secuencias simultaacuteneas soacutelo estaacute validada la transicioacuten cuando todas las etapas inmediatamente precedentes son activas Si (R[3]middotV[3]middotV[7]) entonces X[4] = 1 FinSi Si (R[5]middotV[1]) entonces X[5] = 1 FinSi Si (R[0]middotV[0]) entonces X[6] = 1 FinSi Si (R[7]middotV[6]) entonces X[7] = 1 FinSi FinSi


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Una vez finalizada la evolucioacuten del primer GRAFCET debe hacerse la de los siguientes Si G[1] = 0 entonces Si (R[16]middotV[16]) entonces X[16] = 0 FinSi Si (R[17]middotV[17]) entonces X[17] = 0 FinSi Si (R[18]middotV[18]) entonces X[18] = 0 FinSi Si (R[19]middotV[19]) entonces X[19] = 0 FinSi Si (R[19]middotV[19]) entonces X[16] = 1 FinSi Si (R[16]middotV[16]) entonces X[17] = 1 FinSi Si (R[17]middotV[17]) entonces X[18] = 1 FinSi Si (R[18]middotV[18]) entonces X[19] = 1 FinSi FinSi Una vez finalizada la evolucioacuten de todos los GRAFCETs debemos tener en cuenta que en la nueva situacioacuten puede haber forzados que pueden cambiar la situacioacuten actual de actividad En el caso de que cualquiera de las etapas que pueden forzar un GRAFCET esteacute activa se debe activar el bit de forzado correspondiente Si (X[17]+X[18]+X[19]) entonces G[0] = 1 FinSi En el caso de que el GRAFCET sea forzado a un estado diferente del actual debemos desactivar todas las etapas activas y activar las forzadas En nuestro caso hemos tomado la precaucioacuten de asignar nuacutemeros de etapa entre 0 y 15 al GRAFCET G0 y entre 16 y 31 al G1 Si (X[18]) entonces Para i = 1 hasta 15 hacer X[i] = 0 FinPara FinSi Si (X[19]) entonces Para i = 1 hasta 15 hacer X[i] = 0 FinPara X[3] = 1 X[6] = 1 FinSi


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Antes de realizar las acciones asociadas a las etapas debemos comprobar que la situacioacuten alcanzada es estable Por este motivo comparamos los contenidos de los vectores X y V y si no son iguales repetimos la evolucioacuten K = 0 Para i = 1 hasta long(X) hacer Si (V[i] = X[i]) entonces K = 1 FinSi FinPara HastaQue K = 0 Las acciones impulsionales las realizaremos soacutelo durante un ciclo de programa por ello usaremos la estructura siguiente S[1] = X[2] middot (M) M = X[2] La salida 2 es de tipo mantenido Si (X[1]) entonces S[2] = 1 FinSi Si (X[3]) entonces S[2] = 0 FinSi Si una accioacuten no mantenida (como la de la salida 3) se ha de realizar en maacutes de una etapa deben agruparse Las acciones condicionadas han de venir afectadas ademaacutes de la etapa por la correspondiente condicioacuten (entrada 1) Las acciones limitadas soacutelo se realizan mientras el tiempo no se ha alcanzado S[3] = ((X[7]middotE[1])+(X[4]middot(T[4]lt3))) Las acciones retardadas en cambio se ejecutan cuando el tiempo ya ha transcurrido S[4] = (X[5]middot(T[5]gt2)) Para finalizar el ciclo de programa copiamos las salidas Para i = 1 hasta long(Q) hacer Q[i] = S[i] FinPara HastaQue PasoAStop


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Meacutetodo simplificado de implementacioacuten de GRAFCETs El meacutetodo general que se ha presentado es muy potente pero implica la creacioacuten de programas largos En muchos casos los programas que hay que hacer son suficientemente sencillos como para que dicho meacutetodo resulte largo y pesado Por estos motivos proponemos este segundo meacutetodo que permite realizar una implementacioacuten maacutes sencilla si se cumplen las condiciones de aplicabilidad Este meacutetodo estaacute pensado para el caso de que tengamos un uacutenico GRAFCET conexo y que por tanto no haya forzados En el caso de que haya macroetapas se supone que se han integrado dentro del propio GRAFCET y que consecuentemente se puede considerar que no hay Para que se pueda aplicar el meacutetodo todas las receptividades habraacuten de ser booleanas En caso de que las receptividades no sean booleanas puede hacerse un cambio como ya hemos visto En el caso de que haya receptividades condicionadas por tiempo soacutelo lo seraacuten por el tiempo de activacioacuten de la etapa precedente y si hay acciones condicionadas por tiempo soacutelo lo seraacuten por el tiempo de activacioacuten de la propia etapa No habraacute acciones impulsionales No debe haber etapas de duracioacuten nula o dicho de otra manera todas las situaciones deberaacuten ser estables Es pues conveniente que el disentildeador haga el GRAFCET de tal forma que la receptividad de salida de una etapa no pueda ser cierta antes de su activacioacuten ya sea no permitiendo la activacioacuten de la etapa en esta circunstancia o bien saltando la etapa si se da el caso En caso de que por error una etapa haya de tener duracioacuten nula el programa activaraacute la etapa (y sus acciones asociadas) durante un ciclo Para describir el meacutetodo usaremos un ejemplo concretamente el GRAFCET de la figura que corresponde al automatismo para una puerta de garaje La relacioacuten de entradas y salidas es la siguiente

I1 Cerradura para ordenar la apertura I2 Final de carrera de subir I3 Final de carrera de bajar I4 Detector de paso Q1 Contactor del motor de subir Q2 Contactor del motor de bajar


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Q3 Piloto indicador del movimiento de la puerta

Vamos a definir varios vectores de variables booleanas Vamos a utilizar uno de estos vectores para la situacioacuten de actividad de cada etapa Llamaremos X a este vector por lo tanto cuando la etapa 4 esteacute activa lo estaraacute X[4] Tambieacuten usaremos otro vector para saber si las receptividades son ciertas o no Le llamaremos R por tanto cuando la transicioacuten 3 tenga cierta su receptividad estaraacute activo R[3] De forma parecida el vector V tendraacute sus componentes activas cuando las transiciones que les correspondan esteacuten validadas El vector T contiene el tiempo transcurrido desde la uacuteltima activacioacuten de cada una de las etapas Los vectores I y Q contienen las entradas (I) y salidas (Q) fiacutesicas mientras que los vectores E y S guardan los estados de las entradas (E) y salidas (S) hasta que se acaba un ciclo Una vez definidos los bits necesarios comenzamos el programa de implementacioacuten Se puede consultar tambieacuten el listado del programa sin los comentarios Las primeras liacuteneas contienen la inicializacioacuten del GRAFCET Al inicializar hay que activar todas las etapas iniciales y desactivar las otras Tambieacuten desactivamos todas las salidas

Para i = 1 hasta long(X) hacer X[i] = 0


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FinPara X[0] = 1 Para i = 1 hasta long(Q) hacer S[i] = 0 FinPara

En cada ciclo de programa deben copiarse las entradas fiacutesicas sobre el vector de entradas El ciclo de programa se debe repetir indefinidamente Repetir

Para i = 1 hasta long(I) hacer E[i] = I[i] FinPara

Seguidamente programamos las desactivaciones de etapas Cuando una transicioacuten es vaacutelida y la receptividad correspondiente es cierta se deben desactivar todas las etapas precedentes

Si (R[0]middotV[0]) entonces X[0] = 0 FinSi Si (R[1]middotV[1]) entonces X[1] = 0 FinSi Si (R[2]middotV[2]) entonces X[2] = 0 FinSi Si ((R[3]middotV[3])+ (R[4]middotV[4])) entonces X[3] = 0 FinSi Si (R[5]middotV[5]) entonces X[4] = 0 FinSi

Y a continuacioacuten las activaciones Cuando una transicioacuten es vaacutelida y la receptividad es cierta se deben activar todas las etapas posteriores

Si (R[3]middotV[3]) entonces X[0] = 1 FinSi Si ((R[0]middotV[0])+ (R[5]middotV[5])) entonces X[1] = 1 FinSi Si (R[1]middotV[1]) entonces X[2] = 1 FinSi Si (R[2]middotV[2]) entonces X[3] = 1 FinSi Si (R[4]middotV[4]) entonces X[4] = 1 FinSi

Continuamos con las condiciones de transicioacuten

R[0] = E[1] R[1] = E[2] R[2] = (T[2] gt 20) R[3] = E[3]middot((E[1]+E[4])) R[4] = E[1]+E[4] R[5] = (T[4] gt 05) Ahora vamos a validar las transiciones Una transicioacuten es vaacutelida cuando todas las etapas inmediatamente anteriores son activas


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V[0] = X[0] V[1] = X[1] V[2] = X[2] V[3] = X[3] V[4] = X[3] V[5] = X[4] Despueacutes programaremos las acciones asociadas a las etapas S[1] = X[1] S[2] = X[3] S[3] = X[1]+X[3] Para finalizar el ciclo de programa copiamos las salidas Para i = 1 hasta long(Q) hacer Q[i] = S[i] FinPara HastaQue PasoAStop

Bibliografiacutea

O Boix A Sudriagrave J Bergas Automatitzacioacute industrial amb GRAFCET Coleccioacuten Aula praacutectica 12 Edicions UPC Barcelona 1993 Norma francesa UTE NF C 03-190 Diagramme fonctionnel GRAFCET pour la description des systegravemes

logiques de commande Junio 1982 Norma internacional IEC-848 Preparation of function charts for control systems


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Diciembre 1988 D Bouteille N Bouteille S Chantreuil R Collot JP Frachet H Le

Grad C Merlaud J Selosse A Sfar Los automatismos programables Editions CITEF Febrero 1991 Manual de los automatismos de mando neumaacutetico Telemecaacutenica Eleacutectrica Espantildeola Julio 1992 H Ney Eacuteleacutements dautomatismes Coleccioacuten Electrotechnique et normalisation Eacuteditions F Nathan 1985 M Pinot R Jeacutegoux J-P Maillart Du GRAFCET aux automates programmables Les Eacuteditions Foucher Paris 1991 Groupe G7W ADEPAAFCET Le GRAFCET Ceacutepaduegraves-Eacuteditions Toulouse 1992 R Thomas Programmation du GRAFCET sur les automates programmables

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elegravectriques Barcelona y Vilanova i la Geltruacute Septiembre 1987


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Introduccioacuten Conceptos baacutesicos Conceptos avanzados Sistemas con varios GRAFCETs Modos de marchas y paradas La guiacutea GEMMA Implementacioacuten de GRAFCETs Bibliografiacutea

Introduccioacuten

Introduccioacuten histoacuterica Sistemas combinacionales y secuenciales Principios del GRAFCET Los tres niveles del GRAFCET

Introduccioacuten histoacuterica El GRAFCET nacioacute en el antildeo 1977 en un grupo de trabajo de la AFCET (Association Franccedilaise pour la Cyberneacutetique Economique et Technique Asociacioacuten Francesa para la Ciberneacutetica Econoacutemica y Teacutecnica) creado en el antildeo 1975 En el mes de Junio del antildeo 1982 se crea la norma francesa UTE NF C 03-190 (Diagramme fonctionnel GRAFCET pour la description des systegravemes logiques de commande) La creacioacuten del GRAFCET fue necesaria entre otros motivos por las dificultades que comportaba la descripcioacuten de automatismos con varias etapas simultaacuteneas utilizando el lenguaje normal Dificultades similares aparecen al intentar hacer esta descripcioacuten con diagramas de flujo o usando los lenguajes informaacuteticos de uso habitual En el antildeo 1988 el GRAFCET es reconocido por una norma internacional la IEC-848 (Preparation of function charts for control systems Preparacioacuten de diagramas funcionales para sistemas de control) con los nombres Function Chart Diagramme fonctionnel o Diagrama funcional La norma IEC no reconoce el nombre GRAFCET porqueacute las traducciones pueden dar lugar a ambiguumledades

Sistemas combinacionales y secuenciales


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