Grafcet1
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Objetivo do curso
Apresentar uma metodologia para programação de CLPs,
utilizando GRAFCET e Ladder
Apresentar uma metodologia para programação de CLPs,
utilizando GRAFCET e Ladder
Conteúdo
• Introdução
• Grafcet
• Ladder
• Programação de CLPs
Introdução ao Grafcet
GrafcetGraph : Modelo GráficoAFCET : Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique
Graph : Modelo GráficoAFCET : Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique
SFC SFC : Sequential Function Chart (Diagrama Funcional Seqüencial)SFC : Sequential Function Chart (Diagrama Funcional Seqüencial)
Denominações:
• Criada na Europa em 1979 pela Association Françaisepour la Cybernétique Économique et Technique eUniversidades.
• Características Básicas– Método gráfico– Sintaxe simples– Comandos concisos e abrangentes– Fácil absorção e utilização– Potencialidade da lógica booleana– Seqüenciamento– Funções aritméticas e temporizadas– Linguagem padronizada pelas NFC-03-190 e
IEC-848
Introdução ao Grafcet (SFC)
Introdução ao Grafcet (SFC)
O princípio básico da linguagem GRAFCET estáfundamentado sobre dois aspectos básicos:
22 ETAPAS (passos): estão associadas às AÇÕES
TRANSIÇÕES: estão associadas às Condições
Introdução ao Grafcet
Exemplo
de
Aplicação:
Introdução ao Grafcet - Exemplo
Dinâmica do Sistema:
• O sistema ilustrado se apresenta na posição inicial e
através do botão início é ordenado o início do ciclo com
com a rotação do prato;
• A cada rotação completa 90°, a punção desce;
• Uma vez descida a punção, a próxima etapa é o retorno
dela à posição inicial;
• Estando de volta à posição inicial, uma nova ordem é
esperada para reiniciar um novo ciclo.
Exemplo: GRAFCET DE 1º NÍVEL
Introdução ao Grafcet - Exemplo
Saídas do Sistema:• RO : Rotaciona o prato• DE: Desce a punção• SO : Sobe a punção
Permitirãoexecutar as
ações
Permitirãoexecutar as
ações
Entradas do Sistema:• ic : Início do ciclo• pa : Punção no alto• pb : Punção em baixo• ro : Posição inicial• r1 : Rotação terminada
Permitirãovalidar as transições
Permitirãovalidar as transições
Exemplo: GRAFCET DE 2º NÍVEL
Vantagens:• Clara;• Objetiva;• Compacta;
Exemplo: DiagramaLadder
Obtendo o Diagrama Ladder a partir do Grafcet
COMO?
Obtendo o Diagrama Ladder a partir do Grafcet
EQUAÇÃO GERAL DE UMA MEMÓRIA
m: É responsável por ativar a memóriaa : É responsável por desativar a memóriax : É o termo de retenção da memória
Obtendo o Diagrama Ladder a partir do Grafcet
Ativar
Desativar
Retenção
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4x4.pa
x2
x1
x1.ro.pa.icx3
x2
x2.r1x4
x3
x3.pbx1
x4
Etapa 1: X1= x4.pa + x2.x1
Etapa 2: X2= x1.ro.pa.ic + x3.x2
Etapa 3: X3= x2.ri + x4.x3
Etapa 4: X4= x3.pb + x1.x4
A iniciação no Diagrama Ladder
Na energização do CLP, todas as memórias podem se encontrar em zero, o que torna a inicialização
do programa impossível
Na energização do CLP, todas as memórias podem se encontrar em zero, o que torna a inicialização
do programa impossível
1. Exercício: Uma vez pressionado o botão“m”, o motor deve girar para a
direita, uma volta completa, e em seguida girar uma volta completapara a esquerda, encerrando a
ação.
Faça o Grafcet para esta situação.
Soluções do Exercício 1:
2. Exercício:A situação representada nafigura trata-se de umintertravamento com botõesliga e desliga.
Rescreva-o de forma aapresentar uma solução paraa situação em que os doisbotões são pressionadossimultaneamente.
Dica: Dê prioridade para um botão
Soluções do Exercício 2:
Grafcet (SFC)
Os elementos do Diagrama Funcional Seqüencial são:
Etapas - são associadas às ações a serem realizadas;
Transições - são associadas às condições para passagem
de uma etapa a outra;
Ligações Orientadas - conectam as etapas às transições, e
estas às etapas;
Etapas
Cada etapa corresponde a uma condição invariável
e bem definida do sistema descrito:
Cada etapa corresponde a uma condição invariável
e bem definida do sistema descrito:
As ETAPAS são referencia-das por meio de caracteresalfanuméricos de formaarbitrária.
Atenção: Não pode haver duplicidade na referência
3
Etapa Inicial
A ETAPA INICIAL é ativada incondicionalmente
no início do controle de um sistema e indica a sua
situação inicial
A ETAPA INICIAL é ativada incondicionalmente
no início do controle de um sistema e indica a sua
situação inicial
Simbologia 1
Indicação do Estado de uma Etapa
Para indicação das etapas ativas em
determinado momento, utiliza-se
um ponto (•)
Para indicação das etapas ativas em
determinado momento, utiliza-se
um ponto (•)
Simbologia
12•
Definição de um Estado Associado à Etapa
221 Motor Parado
Botoeira Acionada
Verificaçãodo acionamento
do Sensor 7
Sensor 7 Acionado
Existem situações em que não há uma ação associada a uma determinada etapa, porém pode se ter a
indicação de um estado
Ações Associadas às Etapas
Enquanto uma etapa estiver ativa, as ações a elaassociadas podem ser:
• iniciadas • continuadas • finalizadas
2 Acionamento do Motor 1
A ação é definida por declaração textual
5 Ação X Ação Y Ação Z5 Ação X
Ação Y
Ação Z
A simbologia não especifica uma seqüência entre as ações associadas à etapa
Definição da Ação Associada à Etapa
É importante definir se a ação será mantida
(continuada) ou finalizada após a desativação da etapa
2 Acionamento do Motor 1
A ação é iniciada e finalizadacom a etapa 2
10 Acionamento do Motor 1- Permanece Acionado -
17Desligamento do Motor 1
- Permanece Desligado -
Ações Detalhadas
É comum ter a necessidade de condicionar ou limitar a
execução de uma ação, ou seja, as ações associadas a
uma etapa precisam ser detalhadas.
2
a b c
Simbologia:
qualificador declaração textual referência3 campos:
Ações Detalhadas
b ca
Campo “a”: Contém o qualificador que define como a ação associada será executada
Contém o qualificador que define como a ação associada será executada
Campo “b”: Contém a declaração textual ou simbólica da ação
Contém a declaração textual ou simbólica da ação
Campo “c”: Contém a referência do sinal de retorno que será verificado pela transição seguinte
Contém a referência do sinal de retorno que será verificado pela transição seguinte
2
Ações Detalhadas
b ca
Campo “a”: Contém o qualificador que define como a ação associada será executada
Contém o qualificador que define como a ação associada será executada
2
Existem cinco qualificadores:
S : storedD : delayedL : time limitedP : Pulse sharpedC : conditional
Ações Detalhadas - Qualificadores
S (stored): a ação é mantida (continua) após o encerramento da etapa
Acionamento Motor 1S10
a
Desligamento Motor 1S15
b
S QR
Acionamento Motor 1
X10
X15
Exemplo:
Ações Detalhadas - Qualificadores
D (delayed): a ação é iniciada após decorrido o tempo (atraso) especificado, e mantida enquanto a etapa estiver ativa
Acionamento Motor 1D=2sD19
a
Acionamento Motor 1X19
Exemplo:
2s 0s
Situação 1 Situação 2
Motor 1
X19
a
t=2s
X19
a
Motor 1t=2s
Ações Detalhadas - Qualificadores
L (time limited): a ação é iniciada e mantida enquanto a etapa estiver ativa e até ser atingido o tempo especificado.
Acionamento Motor 1L=2sL16
a
Exemplo:
Situação 1 Situação 2
Motor 1
X16
a
t=2s
X16
a
Motor 1t=2s
Ações Detalhadas - Qualificadores
C (conditional): a ação é iniciada e mantida enquanto a etapaestiver ativa, desde que a condição lógica especificada
seja verdadeira.
Acionamento válvula 1Se Motor 1 acionadoC16
a
Exemplo:
Motor 1
Acionamento válvula 1C16
a
&Acionamento
Válvula 1Motor 1
X16
Ações Detalhadas - Qualificadores
SD (stored and delayed): a ação associada à etapa é armazenadae iniciada após o tempo especificado .
Acionamento Motor 1D=2sSD10
a
Desligamento Motor 1S15
b
Exemplo:
S
R
X10
X15
Acionamento Motor 1
2s 0s
Motor 1
X10
X15
t=2sMotor 1
X10
X15
t=2s
Ações Detalhadas - QualificadoresDS (delayed and stored): a ação associada à etapa é
iniciada após o tempo especificado (D) e continuada (S)até ser finalizada por uma etapa seguinte.
Motor 1
X10
X15
t=2sMotor 1
X10
X15
t=2s
Acionamento Motor 1D=2sDS10
a
Desligamento Motor 1S15
b
Exemplo:
S
R
X10
X15
Acionamento Motor 1
2s 0s
Ações Detalhadas - QualificadoresCSL (conditional stored and time limited): a ação é iniciada desde
que a condição lógica seja satisfeita (C) e mantida (S) até seratingido o tempo especificado (L)
Exemplo:
Acionamento válvula 1L = 5sCSL15
a
Motor1
Desligamento válvula 1S19
b
t = 5s
X15
Motor1
Válv. 1
X19
Transições
Às transições são associadas às condições que determinam a transposição de uma etapa à outra.
Condição para Habilitar:
Uma transição está habilitada, possível de
ser transporta, somente se todas as etapas ime-diatamente precedentes
estejam ativas.
Uma transição está habilitada, possível de
ser transporta, somente se todas as etapas ime-diatamente precedentes
estejam ativas.
Condição para Transposição:
Para que uma transiçãoseja transposta é neces-
sário que esteja habilitadae a condição associada
seja verdadeira.
Para que uma transiçãoseja transposta é neces-
sário que esteja habilitadae a condição associada
seja verdadeira.
Transições
Exemplos:
21
22
Transição não Habilitada(Etapa 21 não ativa)
V ou F
21•
22
21
22•
Falsa Verdadeira
Transição habilitadamas não transposta
Transição habilitadae transposta
Condições Associadas as Transições
As condições associadas às transições são proposições lógicasque podem ser verdadeiras ou falsas em um dado instante.
Podem ser representadas:
21
22
Declaração Textual
Botoeira 1 = OnBotoeira 2 = Off B1.B2
21
22
Expressão Booleana
21
22
Simbologia Gráfica
B1 B2
Condições Associadas as Transições
As condições associadas às transições podem apresentar detalhesque relacionem ao tempo ou ao estado lógico de uma variável
21
22
5s/X21
Acionamento Válvula1
Acionamento Motor 1
5s
X21
Motor1
5s/X21
X22
A transição deve ocorrer 5 segundos (tempo: “5s”) após a etapa 21 ter sido ativada (condição: “X21”)
Condições Associadas as Transições
As condições associadas às transições podem apresentar detalhesque relacionem ao tempo ou ao estado lógico de uma variável
Estados Lógicos podem ser representados por:
a : Estado lógico 0 da variável “a”
a : Estado lógico 1 da variável “a”
a : Transição de 0 ->1 da variável “a”
a : Transição de 1 ->0 da variável “a”
=1 : Transição incondicional, sempre verdadeira
Ligações
Convencionalmente, o sentido de evolução é sempre de cima para baixo
Convencionalmente, o sentido de evolução é sempre de cima para baixo
21
22 Acionamento Válvula1
Acionamento Motor 1
Duas Regras Importantes:
• Duas etapas nunca podem ser
conectadas diretamente;
• Duas transições nunca podem
ser conectadas diretamente.
a
b
Regras de Evolução
A situação inicial do sistema descrito é dada pelas etapas iniciais, que são ativadas incondicionalmente.
A situação inicial do sistema descrito é dada pelas etapas iniciais, que são ativadas incondicionalmente.
Regra 1
A transposição de uma etapa só ocorre se:• Ela estiver habilitada;• A condição associada for verdadeira.
A transposição de uma etapa só ocorre se:• Ela estiver habilitada;• A condição associada for verdadeira.
Regra 2
A transposição de uma transição provoca: • ativação da(s) etapa(s) imediatamente seguintes;• desativação da(s) etapa(s) imediatamente precedentes.
A transposição de uma transição provoca: • ativação da(s) etapa(s) imediatamente seguintes;• desativação da(s) etapa(s) imediatamente precedentes.
Regra 3
Regras de Evolução
A representação de transições que serãotranspostas simultaneamente deve ser feita por
meio de linhas duplas
A representação de transições que serãotranspostas simultaneamente deve ser feita por
meio de linhas duplas
Regra 4
20 25
21 26
a
20
21
a. X25
25
26
a. X20
Transições simultâneas
Regras de Evolução
Se, no instante de ativação de uma etapa, acondição desta à etapa seguinte for verdadeira,
ela não ocorrerá.
Se, no instante de ativação de uma etapa, acondição desta à etapa seguinte for verdadeira,
ela não ocorrerá.
Regra 5
15•
16
17
a
a
15
16•
17
a
a
Exemplo:
X15
X16
X17
a
Tipos de Seqüência
Existem vários tipos de seqüências:
• Seqüência Simples
• Seqüência seletiva
• Seqüência simultânea
• Estrutura com reutilização
• Estrutura de detalhamento
Tipos de Seqüência / Estrutura
Seqüência Simples
15
16
17
a
b
15
16
17
a
c
18
d
20
21
a.b
k
a.b
25
l
p
Início Divergente
Final Convergente
Seqüência Seletiva
Tipos de Seqüência / Estrutura
16
17
b
18
20
21
c
25
Início Divergente
Seqüência Simultânea15
a
cFinal Convergente
Tipos de Seqüência / Estrutura
Estrutura com reutilização
20
21
24
X15 + X45
w
25
t
=1
15
45
X25
Seqüência 20-25
Seqüência 20-25
X25
Tipos de Seqüência / Estrutura
Estrutura de detalhamento
5.1
5.2
5.3
k
l
5.4
m
5
t
s
Exemplos de Aplicação
do GRAFCET em resoluções de
problemas
Exemplo de Aplicação
Sistema de Partida Estrela/TriânguloUm motor trifásico deve ser acionado por meio de partida estrela/triân-gulo. Para isto são utilizados três contatores (acionamento geral e cha-veamento estrela e triângulo) e uma botoeira. O sistema automatizadodeve apresentar o seguinte comportamento:
• ao ser acionada a boteira pela primeira vez, os contatores de aciona-mento geral e chaveamento estrela são acionados;• 2s após, apenas o contator de chaveamento estrela é desligado;• ao ser confirmado o desligamento do contator de chaveamento estre-la, o contator de chaveamento triângulo é acionado;• os contatores de acionamento geral e chaveamento triângulo permane-cem acionados;• a qualquer instante, um novo acionamento da botoeira ocasiona o desli-gamento dos contatores acionados, retornando à condição inicial.
Solução: Sistema de Partida Estrela/Triângulo0
1
2
3
4
S Acionamento geral = 1
Chaveamento Estrela = 1
“Verificação doChaveamento estrela”
2s / X1
Chaveamento estrela = 0
Chaveamento Triângulo = 1
S Acionamento geral = 0
Botoeira Acionada
=1
BotoeiraAcionada
Botoeira Acionada
Botoeira Acionada
“Verificação Botoeira