Programación - Introducción a lenguaje Grafcet

1. Introducción 

El GRAFCET, es un modelo de representación gráfica, de los sucesivos comportamientos de un sistema lógico, predefinido por sus entradas y salidas. También, es un grafo, o diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. 

El Grafcet se compone de un conjunto de: 

• Etapas iniciales 
• Etapas normales a las que van asociadas acciones 
• Transiciones 
• Uniones orientadas que unen las etapas a las transiciones

Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje GRAFCET, se deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:

• Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras otra. 
• A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas cuando la etapa esté activa. 
• Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición y está activa la etapa anterior. 
• El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente. 
• Nunca puede haber dos etapas o condiciones consecutivas, siempre deben ir colocadas de forma alterna.

1.1. Etapas iniciales 

Por lo general siempre debe existir por lo menos una etapa inicial ya que es la encargada de comenzar el proceso una vez activada esta. 

Pueden ser etapas sin retorno, con retorno y con retorno con entrada forzada. 

1.2. Etapas normales 

Una etapa se caracteriza por un comportamiento invariable en una parte o en la totalidad de la parte de mando. En un momento determinado, y según sea la evolución del sistema: 

La entrada y salida de una etapa aparece en la parte superior e inferior, respectivamente, de cada símbolo. El conjunto formado por el cuadrado y la extensión de las entradas y salidas constituye el símbolo completo de la etapa. A dichas etapas puede tener acciones asociadas o estar sin acción y ser solo para separar.

Dependiendo que software se esta utilizando para realizar el programa pero identificar una etapa activa es muy sencillo ya que suele cambiar de color, con esto se puede dar seguimiento a la secuencia que se debe procesar.

1.3. Acciones asociadas a las etapas 

Las acciones están descritas, literal o simbólicamente, en el interior de uno o varios rectángulos unidos al símbolo de la etapa a la que van asociados. Las acciones asociadas a las etapas suponen una acción o varias acciones a realizar al momento que dicha etapa es activada. 

Puede ser por ejemplo: 

Acción asociada a la etapa 1 (nivel 1): Avance del carro 1  

1.4. Transición 

Una transición indica la posibilidad de evolución entre etapas, en pocas palabras son el permisivo para pasar de un paso a otro, ya que el programa se encuentra detenido esperando a que esta sea verdadera. Se puede tomar como una condición o varias condiciones.

1.5. Uniones orientadas 

Las uniones orientadas unen las etapas a las transiciones y las transiciones a las etapas. Señalan el camino de las evoluciones. Las uniones orientadas se representan mediante líneas horizontales o verticales. Las líneas oblicuas pueden ser empleadas excepcionalmente siempre que añadan claridad al diagrama. Por convenio, el sentido de las evoluciones en un Grafcet es de arriba hacia abajo.

2.1 Reglas de estructuras de uso frecuente

Divergencia en O. Se representa mediante el esquema

Cuando la etapa 1 está activa, según se cumpla la condición asociada a la transición a o la condición asociada a la transición b, pasará a ser activa la etapa 2 o bien la etapa 3 respectivamente.

Convergencia en O. Se representa mediante el esquema

Si la etapa activa es la 2 debe cumplirse la condición asociada a la transición a para pasar a la etapa 4 a activa. Si la etapa activa es la 3 debe cumplirse la condición asociada a la transición b, para que la etapa 4 pase a estar activa.

Divergencia en Y. Viene dada por el esquema

Estando activa la etapa 1 y si se cumple la receptividad asociada a la transición a, pasan a estar activas las etapas 2 y 3.

Convergencia en Y. Viene dada por el siguiente esquema

Para que se activa la etapa 4 deben estar activas las etapas 2 y 3 y cumplirse la receptividad asociada a la transición d.

3.1 Implementacion del Grafcet 

Una vez revisados los principios básicos, se puede comenzar a implementar el código, la idea principal es identificar cuales serian los pasos (Etapas), acciones y condiciones (Transiciones) importantes dentro de la secuencia o proceso a trazar en este lenguaje ya sea solo para tener una idea grafica o programarlo en un PLC. Si lo pensamos detenidamente casi todo se puede definir en un secuencia unas mas complejas y otras mas sencillas. 

• Ejemplo Básico

Imaginemos el siguiente proceso: El operario llega a la maquina gira el llave de stop a start ahora la estación esta lista para trabajar, el operario toma una pieza de la bandeja la coloca en el herramental, coloca sus manos en los botones de confirmación las mantiene ahí hasta que termine el ciclo, se activa un cilindro que en la punta tiene un punzón caliente toca la pieza por 1 segundo y se retrae, una vez que termino, el opera retirar las manos y toma la pieza se termina el ciclo.

Cabe mencionar que la descripción anterior es muy general, es como si le preguntáramos a alguien sobre el funcionamiento y básicamente lo describe ya para cuando vamos a escribir el código en PLC hay que preguntarse, si por ejemplo el cilindro tiene sensores, que entradas de PLC son, que señales de salidas son, etc. Pero de esta forma ejemplificamos la secuencia

• Ejemplo con divergencia

Veamos un ejemplo que contenga alguna divergencia, imaginemos el siguiente proceso: El operario gira el llave de stop a start ahora la estación esta lista para trabajar, el operario toma una pieza de bandeja la coloca en el herramental, coloca sus manos en los botones de conformación, una puerta corrediza de arriba hacia abajo cierra, una vez que la puerta ha cerrado el equipo de marcado imprime un QR con el numero de serie del producto, después un scanner realiza la lectura para conformar la calidad del marcado dependiendo del resultado OK o NOK enciende una luz, se abre la puerta, el operario retira la pieza y lo coloca en la caja donde se encendió la luz, se detecta que fue colocado y termina el ciclo. 

Con estos dos pequeños ejemplos se puede ejemplificar con seria el lenguaje Grafcet, claro que como todo existen mas trucos y ejemplos mas complejos pero la idea de este post es formas bien las bases.

Nota particulares: Para el tema de programación en PLC, en la actualidad todas las marcas principales ya lo están manejando y las bases son las mismas solo existen pequeñas diferencias entre una marca y otro pero claro eso se comienza a ver a mas detalle en el momento de ir escribiendo el código. Para el tema de trazabilidad en el programa este lenguaje ofrece la facilidad de ir monitoreando el programa mas simple que lader ya que como es gráfico se observa como se van activando las etapas y que transición, si el programa se quedara atorado por alguna transición se puede identificar fácilmente. A mi gusto personal me gusta mucho este lenguaje y la verdad en marcas como Allen Bradley o Siemens se pueden combinar con los demás lenguajes y simplificar el programa mas ordenado. 

Espero les halla sido de ayuda la información, espero verlos en el siguiente………… Dejar sus comentarios o dudas.