CLASE

GuíaGuía GEMMA GEMMA EjemploEjemplo de de aplicaciónaplicación

ÍndiceÍndice

Contexto de la claseIntroducción• La guía GEMMA• Modularidad

Ejemplo de aplicación• Especificación del proceso• Solución propuesta• Conclusión

ÍndiceÍndice

Contexto de la claseIntroducción• La guia GEMMA• Modularidad

Ejemplo de aplicación• Especificación del proceso• Solución propuesta• Conclusión

ContextoContexto de la de la claseclase

Ejemplo de automatizaciónFinal de curso: síntesisMateria impartida• Problemática de los procesos• Modos de funcionamiento de un proceso• GRAFCET

• Lenguaje gráfico adecuado para la descripción del comportamiento de procesos basados en eventos discretos.

• GEMMA• Guía para la obtención de un diagrama de descripción

de los modos de funcionamiento de un proceso.

ÍndiceÍndice

Contexto de la claseIntroducción• La guía GEMMA• Modularidad

Ejemplo de aplicación• Especificación del proceso• Solución propuesta• Conclusión

GuíaGuía GEMMAGEMMA

A - Procedimientos de parada

D - Defecto en el proceso

Sistema deControl sinalimentar

EMERGENCIA

D1

MANUAL

F4

PRODUCCIÓN NORMAL(AUTOMÁTICO)

F1

INICIALIZACIÓN

A6

ESPERA

A1

PARADA MODOAUTOMATICO

F3

F - Proceso en funcionamiento

Modos de funcionamiento• Identificación

• Modo inicial• Evolución

• transiciones

Guía completaGuía particular(reducida)

Simple, pero ayuda a la estructuración inicial

ModularidadModularidad: : visiónvisión controlcontrol--procesoproceso

Modularidad• Proceso ⇒ Control• Ventajas:

• simplicidad• modificación

Módulo control/célula• célula• hardware• controlador software• INTERFASE VIRTUAL

Control de planta• Modos de func. planta• Gobierno de los

controles de célula.

célula1

Proceso

hardware PLC

Controlcélula1

Control de planta( manual - automático - emergencia )

célula2

Controlcélula 2

célula3

Controlcélula N

Sistema de Control

Módulosubsistema

Interfasecontrolvirtual

ModularidadModularidad: : estructuración diagramasestructuración diagramasDiseño jerárquico• múltiples diagramas• sincronismo

• diálogos (var. booleanas)• forzados

Esquema• Control de células• Control de planta

• Modos funcionamiento• Gestión de modos

gestión de los modos de funcionamiento

detección deemergencia

modomanual

modoincialización

controlcélula1

controlcélula2

controlcélulaN

CONTROL DE PLANTA:Gestión de modo

+Modos de funcionamiento

CONTROL deCELULAS

Planta a controlar(células o subprocesos)

ÍndiceÍndice

Contexto de la claseIntroducción• La guía GEMMA• Modularidad

Ejemplo de aplicación• Especificación del proceso• Solución propuesta• Conclusión

EspecificaciónEspecificación: : descripción básicadescripción básica

Función: "Planta embotelladora"Constitución:• Apertura almacén• Máquina embotelladora automática• 2 subsistemas de transporte: cinta + rodillos

máq. embotelladora (ME)

Subsistema de transporte ST1 Subsistema de transporte ST2

Aperturaalmacén

PERFIL LATERAL

EspecificaciónEspecificación: : modelo máquina embotmodelo máquina embot..

Control integrado en máquinaModelo: interfases• Control:

• Mpro: orden de producción• Mpe: paro de emergencia• Mvac: máquina vacía de botellas

• E/S: "no importan"

Tiempo: 5s/botellaAliment. automática• botellas• líquido

MproControladorintegrado en

máquina

CELULA DEEMBOTELLADO

Proceso internode máquinaembotelladora

Mvac

Mpe

EspecificaciónEspecificación: : E/S E/S ((sensoressensores y y actuadoresactuadores))

Apertura Almacén• Salida: cilindro AA

Máquina embotelladora• Salida: señales Mpro, Mpe• Entrada: señal Mvac

Sistema transporte• Entrada:

• Sensor Ax: inicio cinta• Sensor Bx: límite satur.• Sensor Cx: pieza

• Salida:• Motor cinta MCx

Botella llena

máq embotelladora (ME)

Botella vacía

Guía

ZTA1

ZTD

bloqueo control.por ME

ZTMC1

ZTMC2

ZTB1

ZTC1

ZTA2

ZTB2

ZTC2

ZTAA

PLANTA SUPERIOR

EspecificaciónEspecificación: : panel de panel de operadoroperador

Lámparas de 24V

Pulsadores

ON

OFF RED

PARADAEMERGENCIA

PE

Leme

AA

m

p

MC1

m

p

MAQ

m

p

MC2

m

p

A1 B1 C1

A2 B2 C2Modo

MANUAL

AUT INI

FUNCIONAMIENTO

MAN

Lman Laut Lini

Lpaut

P

Pulsadores modo• Inicialización• Automático• Manual

Pulsadores paro• Paro normal (P)• Paro emergencia (PE)• P/PE son de tipo NC

Pulsadores MANUAL• marcha/paro actuador

Indicadores• modo planta• actuadores• sensores

EspecificaciónEspecificación: : modosmodos de de funcionamientofuncionamiento

Espera (A1)Manual (F4)Inicialización (A6)Automático (F1)Parada de modo automático (F3)Emergencia (D1)

(especificación en detalle ⇒ documento)

SOLUCIÓN propuesta

FasesFases dede diseñodiseño

Obtención del diagrama GEMMA particular del proceso.Definir la estructura de diagramas de control.• Identificar los diagramas GRAFCET a crear

• Establecer la interacción entre ellos.• Diálogo

• Forzado

Realización de los diversos diagramas.• Diagramas de Controles de célula

• Diagramas de Control de modo

GuíaGuía GEMMAGEMMAA - Procedimientos de parada

D - Defecto en el proceso

Sistema deControl sinalimentar

EMERGENCIA

D1

MANUAL

F4

PRODUCCIÓN NORMAL(AUTOMÁTICO)

F1

INICIALIZACIÓN

A6

ESPERA

A1

PARADA MODOAUTOMATICO

F3

F - Proceso en funcionamiento

!P

!PE

eAut

eManeIni

!P

sMansIni

sPaut

eIni = Ini·!Man·!Aut·P

eMan = Man·!Ini·!Aut·P

eAut = Aut·!Man·!Ini·P

sIni = (finalización de inicio)

sMan=!P·(actuad.desactiv.)

sPaut = (toda la planta vacía)

Estructura diagramasEstructura diagramas de controlde control

... a partir de la estructura propuesta.

diálogos entre capas:• célula-modo• modo-gestión

gestión modos de funcionamiento

detecciónemergencia

modomanual

CONTROLDE

PLANTA

Planta a controlar(células o subprocesos)

modoinicial.

modopar.aut.

controlST1

controlST2

CONTROLDE

CÉLULAS

controlMAQ

modoaut.

modoemerg.

controlMAQ

controlAA

ModelosModelos de de los controladoreslos controladores de de célulacélula

Objetivo: definir las interfases de los controladores• Modelo apertura almacén

• Simple acceso al cilindro AA

• Modelo máquina embotellado• Simple acceso al control empotrado en máquina

• Modelo para ST1 y para ST2• Interfase de control virtual: Tpro(1/2),Tvac(1/2)• Interfase E/S físicas:

– Motor cinta: MC (1/2)– Sensores: A,B,C (1/2)

• Control interno: GRAFCET

Tpro1Controlador de

célula(ST1)

SISTEMA DETRANSPORTETvac1

MC1

C1B1A1

Controles (GRAFCETs)

ControlesControles int. int. célulacélula: : AlmacénAlmacén, , MáquinaMáquina

Modelo apertura almacén• No contiene control (sólo interfase transparente)

Modelo máquina embotellado• No contiene control (sólo interfase transparente)

ControlesControles int.int. célulacélula:: sistsist..transportetransporte (G2)(G2)Objetivos• Activar la cinta el mínimo

tiempo necesario.• Superar diferentes situaciones:

botellas sobre la cinta ysaturaciones en la zona rodillos

Procedimiento• Intentar mantener la cinta en

func. durante 12 s.• Si ello se consigue sin detectar

A1, B1, la cinta se para.• En caso contario, se intenta de

nuevo mantener la cinta 12smás.

Botella llena

máq embotelladora (ME)

Botella vacía

Guía

ZTA1

ZTD

bloqueo control.por ME

ZTMC1

ZTMC2

ZTB1

ZTC1

ZTA2

ZTB2

ZTC2

ZTAA

PLANTA SUPERIOR

ControlesControles int. int. célulacélula: : sistsist..transportetransporte (G2)(G2)

21 MC1

22

1s/X22

Tpro1

20

23

!B1

Tsat1

25

(5s/X25)·reposo

!(1s/X22)·!B1

!(12s/X21)·B112s/X21 !(12s/X21)·!B·A1

MC1 24

1

reposo= !A1+!B1+!C1

26 Tvac1

A1

!Tpro1·reposo

A1

Gestión modo funcionamientoGestión modo funcionamiento: : (G0, G1)(G0, G1)

1

FinModAut

ModAut

2

FinModParAut

ModParAut

FinModMan

3 ModMan

FinModIni

4 ModIni

Aut·!Man·!Ini·P·vacio Ini·!Aut·!Man·PMan·!Aut·!Ini·P

0 ModEsp

5

FinModEme

ModEme

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

11

!ModEme·PE

10

F/G0:{X5}

ModEme

Modo automáticoModo automático: : (G4)(G4)

41

ModAut

40

CAA

!P

Tpro1

Tpro2

Mpro

42 FinModAut

!ModAut

ModoModo "fin de "fin de modo automáticomodo automático": ": (G5)(G5)

51

ModParAut

50

Tpro1

vacio

Tpro2

Mpro

53 FinModParAut

!ModParAut

52 Tpro1

vacio·(Ts/X52)

Tpro2

Mpro

!vacio

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

Modo inicializaciónModo inicialización: : (G6, (G6, igual queigual que G5)G5)

61

63

ModIni

60

TraCin1

FinModIni

vacio

62

!ModIni

!vacio

TraMaq

TraCin2

TraCin1

TraMaq

TraCin2

vacio·(Ts/X62)

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

ModoModo manual: manual: (G7)(G7)

71

!P

ModMan

70

72

!AA·!MC1·!MAQ·!MC2

R AA

R MC1

R Mpro

R MC2

73 FinModMan

!ModMan

CS AA mAA

CR AA pAA

CS MC1 mMC1

CR MC1 pMC1

CS MC2 mMC2

CR MC2 pMC2

CS Mpro mMpro

CR Mpro pMpro

Modo emergenciaModo emergencia: : (G8)(G8)

81

82

!ModEme

ModEme

80

F/G2:{20}

FinModEme

!P·X20·X30·X40·X50·X60·X70·!AA·!MC1·!MAQ·!MC2

F/G3:{30}

F/G4:{40}

F/G5:{50}

R AA

R MC1

R MAQ

R MC2

F/G6:{60}

F/G7:{70}

ResumenResumen del del procedimientoprocedimientoA - Procedimientos de parada

D - Defecto en el proceso

Sistema deControl sinalimentar

EMERGENCIA

D1

MANUAL

F4

PRODUCCIÓN NORMAL(AUTOMÁTICO)

F1

INICIALIZACIÓN

A6

ESPERA

A1

PARADA MODOAUTOMATICO

F3

F - Proceso en funcionamiento

!P

!PE

eAut

eManeIni

!P

sMansIni

sPaut

gestión modos de funcionamiento

detecciónemergencia

modomanual

CONTROLDE

PLANTA

Planta a controlar(células o subprocesos)

modoinicial.

modopar.aut.

controlST1

controlST2

CONTROLDE

CÉLULAS

controlMAQ

modoaut.

modoemerg.

controlMAQ

controlAA

1

FinModAut

ModAut

2

FinModParAut

ModParAut

FinModMan

3 ModMan

FinModIni

4 ModIni

Aut·!Man·!Ini·P·vacio Ini·!Aut·!Man·PMan·!Aut·!Ini·P

0 ModEsp

5

FinModEme

ModEme

vacio = Tvac1·Tvac2·Mvac

41

ModAut

40

CAA

!P

Tpro1

Tpro2

Mpro

42 FinModAut

!ModAut

21 MC1

22

1s/X22

Tpro1

20

23

!B1

Tsat1

25

(5s/X25)·reposo

!(1s/X22)·!B1

!(12s/X21)·B112s/X21 !(12s/X21)·!B·A1

MC1 24

1

reposo= !A1+!B1+!C1

26 Tvac1

!reposo

!Tpro1·reposo

!reposo

1

FinModAut

ModAut

2

0

ModAut

40

42 FinModAut

!ModAut

1

2

3

2

3'

31

ImplementaciónImplementación

“RUN”

Módulo deejecución inicial

(OB21)

Módulo deejecución cíclico

(OB1)

Retorno

Lectura Entradas(auto)

conmutadoren RUN?

Si

No

Escritura Salidas(auto)

Evol. Grafcet X

Graf. Xforzado?

Si

No

TratamientoResets de cada

transición

TratamientoSets de cadatransición

Forzado 1?No

Si

AnálisisForzado 1

Forzado 2?No

Si

AnálisisForzado 2

Forzado M?

AnálisisForzado M

Temporizadoresrelativos a

etapas

Retorno

Evol. Grafcet 0

Evol. Grafcet 1

Evol. Grafcet N

Operaciones

Módulo deejecución cíclico

Retorno

Copia EtapasX1 → Y1

ConclusiónConclusión

Procedimiento sistemático y modular.Aplicación generalProcedimiento:• GEMMA• Estructura de diagramas• Múltiples GRAFCETs

• Controles de célula• Gestión modo• Modos: Aut, Man, Ini, ...

• Sincronismo • Diálogos• Forzados

BibliografíaBibliografía

• Oriol Boix Aragonès, Antoni Sudrià Andreu, Joan Bergas Jané. "Automatització industrial amb GRAFCET.

(Segunda edición)". Edicions UPC, 1.994. 114 pág.• Todo el libro (sobre todo cap. GEMMA)

• Ernest Gil, "Automatización industrial basada en máquinas de estado". Artyplan, 2003. ISBN: 84-607-7160-1. 250 páginas.

• Capítulo IV (máquinas de estado).

• Apuntes de GRAFCET/GEMMA (seminario de verano URV'96).

• Comparativa con otro método.

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