2-automatizacion (1).pdf

Implementación

Lógica de control

Implementación

Lógica de control

Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón

Las variables cambian en instante determinados de tiempo, eventos

Sus variables sólo pueden tomar un conjunto finito de valores

Un sistema de eventos discretos cumple dos condiciones:

GRAFCET

Ingeniería de Sistemas y Automática

Automatización y Control

Sistemas de eventos discretos

Sistema de eventos

Definición

GRAFCET

Análisis, modelado y control de sistemas de eventos discretos

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

Implementación

Lógica de control

DOWN

UP

Ejemplos

GRAFCET

Ejemplos

La válvula de llenado sólo permite dos posiciones, abierta, cerrada.

Los sensores sólo pueden tener dos valores, “detecta agua” y “no detecta agua”.

Las variables del sistema son la medida de los dos sensores de nivel y la apertura de la válvula de llenado.

GRAFCET

Si el nivel de líquido llega al nivel UP, cerrar la válvula.

Si el nivel de líquido baja por debajo del nivel DOWN, abrir la válvula.

Si pretendemos mantener el nivel del depósito entre los niveles máximo y mínimo, la lógica de control del sistema a ejecutar continuamente será:

Lógica de control

DOWN

UP

Nivel de líquido en un depósito

Sistema de eventos

Nivel de líquido en un depósito

Sistemas de eventos discretos

Sistema de eventos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Pulsadores, interruptores, selectores, ...

Panel de mando

Indicadores luminosos, ...

Parte de Supervisión y Explotación

Diagrama general de automatización

Entradas

PLC

Salidas

Parte de Control

Sensores

Proceso

Actuadores

Parte Operativa

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

En electrodomésticos que realicen tareas repetitivas (lavadoras, lavavajillas, · · · ) En el control de temperatura del hogar En la automatización de portones, persianas, · · ·

En el hogar

Cadenas de montaje Control de nivel de líquidos en balsas, o de temperaturas en instalaciones Procesos de arranque/parada en los que se debe seguir una secuencia de acciones

Los sistemas de eventos discretos aparecen en casi todos los sistemas automáticos. Ejemplos de sistemas discretos son: En la industria

Aplicaciones

Ambito de los sistemas de eventos

Sistema de eventos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Electroválvula Permite regular el paso de un líquido.

Cilindro neumático Realiza un desplazamiento lineal.

Motor Crea un movimiento de rotación en su eje.

Los actuadores son los elementos que aplican acciones sobre el proceso:

Actuadores

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

sensores de nivel Elementos usados para detectar cuando un líquido alcanza un nivel.

sensores de proximidad Elementos usados para detectar la presencia de un objeto.

finales de carrera Elementos usados para detectar si algún elemento mecánico ha llegado a una posición determinada.

Los sensores sirven para obtener información del estado del proceso:

Sensores

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Electroválvulas neumáticas. Canalizan aire comprimido a un actuador neumático.

Contactor Es un interruptor con múltiples contactos controlado.

Rele Es un interruptor controlado.

Los elementos de fuerza (o preactuadores) canalizan la energía necesaria para alimentar los actuadores, ya que los elementos de mando dan poca potencia.

Elementos de Fuerza (o preactuadores)

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

PLC o Autómata programable. Es el dispositivo estandar en el que actualmente se implementa cualquier automatización industrial.

Los elementos de mando son los que implementan la lógica de control.

Elementos de Mando

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

La implementación hoy en día de los paneles de mandos, más que con elementos físicos, es con una aplicación SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) ejecutada en un PC.

Panel de mando: SCADA

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

interruptores Elementos que acciona el operador, y recuerdan su estado on/off. pulsadores Elementos que no recuerdan su estado: si el operador pulsa tienen uno, y si no, el otro.

Indicadores luminosos, displays LCD, etc.: el operador recibe información sobre lo que ocurre en el proceso y su control Pulsadores, interruptores, selectores, etc.: el operador puede actuar sobre el proceso o su control

A través del panel de mando, el operador interacciona con el proceso y su control:

Panel de mando

Elementos de una automatización industrial

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Entradas digitales

Salidas digitales

GRAFCET

o equivalentemente M 1 = P1 ∗ P2

IF P1 AND P2 THEN M:=TRUE ELSE M:=FALSE END_IF

Los sistemas en los que la salida depende directamente de las entradas se denominan combinacionales. Ejemplo: Mantener una máquina arrancada mientras se mantenga pulsados dos pulsadores. La lógica sería:

DOWN

UP

Fuerza

Lógica combinacional

Sistema de eventos

Referencia

Conexionado

Elementos de la automatización

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Implementación

La lógica sería:

Al cabo de 10 segundos comienza a descender, hasta llegar a un final de carrera, FC2, que indica que está abajo.

En ese instante se detiene.

Si se pulsa un botón,P, el portón debe ascender hasta llegar a un final de carrera,FC1 que detecta que está arriba.

GRAFCET

IF P AND FC2 THEN Motor_UP:=TRUE Motor_DOWN:=FALSE END_IF IF FC1 AND Timer<10s THEN Motor_UP:=FALSE Motor_DOWN:=FALSE StartTimer() END_IF IF FC1 AND Timer>10s Motor_UP:=FALSE Motor_DOWN:=TRUE StopTimer() END_IF IF FC2 AND NOT P THEN Motor_UP:=FALSE Motor_DOWN:=FALSE END_IF

Lógica de control

En el caso de un portón automático, el proceso a seguir es:

Automatización de un portón

Lógica secuencial

Sistema de eventos

Los sistemas con lógica secuencial pueden complicarse rápidamente.

IF P1 AND M THEN M:=FALSE ELSEIF P1 M:=TRUE END_IF

Los sistemas en los que la salida depende directamente de las entradas actuales y del estado actual (que a su vez depende de la evolución que ha tenido el sistema). Ejemplo: Cuando se presione un pulsador, encender una máquina si estaba apagada, o apagarla si estaba encendida. La lógica sería:

Lógica secuencial

Sistema de eventos

Ejemplos

Ejemplos

Implementación

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Ejemplos

Ejemplos

Grafcet

Redes de Petri

Diagramas de estado

Máquinas de estados finitos

Dado que los sistemas secuenciales se pueden complicar mucho, se han desarrollado distintas metodologías para analizarlos.

Metodologías de análisis de sistemas secuenciales

Sistema de eventos

La lógica final sería:

Las transiciones deben depender del estado.

Es más efectivo separar el control de las transiciones del de las salidas.

En el código anterior StarTimer() se ejecutaría sin parar. el portón debe ascender hasta llegar a un final de carrera,FC1 que detecta que está arriba.

GRAFCET

IF P AND FC2 Subir:=TRUE ELSE_IF Subir AND FC1 StartTimer() Esperar:=TRUE Subir:=FALSE ELSE_IF Esperar AND Timer>10s Esperar:=FALSE Bajar:=TRUE ELSE_IF Bajar AND FC2 Bajar:=FALSE END_IF IF Subir Motor_UP:=TRUE Motor_DOWN:=FALSE ELSE_IF Bajar Motor_UP:=FALSE Motor_DOWN:=TRUE ELSE Motor_UP:=FALSE Motor_DOWN:=FALSE END_IF

Lógica de control

Pero aunque la lógica de cada etapa es correcta, el código para controlar todas las posibles transiciones es más complejo.

Automatización de un portón

Lógica secuencial

Sistema de eventos

Implementación

Lógica de control

GRAFCET

Ejemplos

Implementación

Ejemplo en Grafcet

Control del depósito

Sistema de eventos

DOWN

UP

Lógica de control

1

0

DOWN

UP

GRAFCET

N VALVULA

Ejemplos

SFC Sequential Function Chart es un lenguaje de programación gráfico para PLCs, definido en la norma IEC-61131-3 de 1993, basado en la metodología Grafcet

Grafcet En un lenguaje gráfico descriptivo que se usa para planificar y documentar la automatización de un proceso. No es un lenguaje de programación

El lenguaje Grafcet ha sido normalizado y publicado por la IEC(Comisión Electrotécnica Internacional)

Normalización

Grafcet y SFC

Sistema de eventos

Implementación

Lógica de control

Lógica de control

Junta a esta línea se indica la condición que se debe cumplir para franquearla.

Se representan por una línea transversal a la que une los estados.

Las transiciones tienen condiciones que se tienen que cumplir para que se pase de un estado al siguiente.

Transiciones

Elementos del Grafcet

Implementación

Cuando el sistema evoluciona, va cambiando de un estado a otro.

El estado inicial, en el que arranca el sistema se indica mediante un recuadro doble.

Se representan por un cuadrado, con un número asignado al mismo.

Los estados o etapas son los distintos modos de funcionamiento en los que puede estar el sistema.

Sistema de eventos

Estados

Elementos del Grafcet

Sistema de eventos

1

0

1

0

DOWN

UP

GRAFCET

DOWN

UP

GRAFCET

N VALVULA

Ejemplos

N VALVULA

Ejemplos

Implementación

Lógica de control

Implementación

Lógica de control

1

0

GRAFCET

DOWN

UP

GRAFCET

N VALVULA

1

0

DOWN

UP

N VALVULA

Nivel1 Descripción de las acciones.

1

0

DOWN

S203

V101

Nivel2 Descripción a nivel de plano.

Ejemplos

Ejemplos

1

0

I0
3

I0
2

Q0.1

Nivel3 Descripción a nivel conexionado en el PLC.

Grafcet permite documentar una automatización a tres niveles.

Niveles de Grafcet

Sistema de eventos

Un estado puede no tener acciones asociadas.

En Grafcet y SFC, cualquier elemento que no se indique que está activo, se encontrará en reposo.

Se indican mediante una caja a la derecha del estado, en la que se indica el elemento que se debe activar.

Las acciones indican los elementos (salidas) que deben estar activos mientras se permanece en un estado.

Acciones

Elementos del Grafcet

Sistema de eventos

Implementación

Lógica de control

Implementación

FC2

Lógica de control

Motor

Si una célula fotoeléctrica detecta la presencia de coches en la trayectoría del portón, el portón debe seguir abierto

Si mientras el portón está realizando la apertura se pulsa de nuevo el botón, debe comenzar a cerrarse instantáneamente.

En el mismo portón, podemos añadir dos conciciones adicionales.

Secuencias alternativas

Automatización de un portón de garaje

Sistema de eventos

Apertura

FC1

Automatización de un portón, en la que al pulsar el botón Apertura el motor abre el portón. Permanece abierto 10s y luego se vuelve a cerrar.

Problema secuencial lineal

Automatización de un portón de garaje

Sistema de eventos

2

FC1

3

Contar tiempo

Ejemplos


Apertura

Motor Abrir

Célula

Motor Cerrar


Apertura

FC1

Motor Cerrar

Tiempo>10s

FC2

Ejemplos

Motor Abrir

Apertura

Contar tiempo

Tiempo>10s

FC2

1

0

GRAFCET

3

2

1

0

GRAFCET

Implementación

Lógica de control

El estado 5, tiene que añadirse para poder salir de la rama paralela

El encendido apagado se hace alternando entre los estados 4 y 6

El cierre del motor es muy sencillo

Queremos añadir una luz que parpadee mientras el motor se está cerrando. Si deseamos separar la lógica de ambas controles, los podemos situar cada uno en ramas paralelas.

Secuencias paralelas

Automatización de un portón

Sistema de eventos

3

FC1

5

FC1

4

FC1

6

Ejemplos

Luz & Contar Tiempo

Tiempo>500ms

Contar Tiempo

Tiempo>500ms

Contar tiempo

Motor Abrir

Tiempo>10s

FC2

Apertura

Motor Cerrar

2

1

0

GRAFCET