Aula 03 - Grafcet

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMISEMI-ÁRIDO
CURSO: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Automação e Controle
Aula 03 - Grafcet
Profª Danielle Casillo
PROGRAMAÇÃO DE CLPS
SEQUENCIAMENTO GRÁFICO DE
FUNÇÕES (SFC) OU GRAFCET
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GRAFCET
o O Grafcet surgiu no ano de 1977 em um grupo de
trabalho da AFCET (Associação Francesa para a
Cibernética Econômica e Técnica).
o A criação do Grafcet foi necessária, devido a
dificuldades para a criação de processos com várias
etapas simultâneas utilizando linguagens normais de
programação.
o Trata-se de uma técnica criada para a modelagem de
sistemas sequenciais.
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GRAFCET
o Os elementos do Diagrama Funcional Sequencial
(SFC) ou Grafcet são:
- Etapas – às quais são associadas as Ações.
- Transições – às quais são associadas as Condições.
- Ligações Orientadas – que conectam as etapas às
transições, e estas às etapas.
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GRAFCET
o Etapa: representa um estado parcial do sistema,
no qual uma ação é realizada. A etapa pode ser
“ativa” ou “inativa”.
o Ação associada à etapa: somente é realizada se a
etapa estiver ativa, e permanece inalterada se a
etapa estiver inativa.
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GRAFCET
o Transição: “conecta” a etapa precedente à etapa
seguinte, representa uma decisão para mudança
de estado do sistema. Para que uma transição
seja efetuada, são necessárias duas condições:
- que a etapa precedente à transição esteja ativa;
- que a condição (booleana) associada à transição
seja verdadeira.
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GRAFCET
o ETAPAS
- Cada etapa corresponde a uma condição invariável
e bem definida do sistema descrito.
2
- Não é permitido que etapas distintas tenham a
mesma referência.
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GRAFCET
o ETAPA INICIAL
- É aquela ativada incondicionalmente no início do
controle de um sistema e indica a sua situação
atual.
0
o INDICAÇÃO DO ESTADO DE UMA ETAPA
- Uma etapa pode estar ativa ou não. Uma etapa
ativa é indicada por um ponto.
2
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GRAFCET
o AÇÕES ASSOCIADAS ÀS ETAPAS
- São executadas quando a etapa associada estiver
ativa.
2
Acionamento Motor 1
- Para representar mais de uma ação associada à
mesma etapa, utiliza-se uma das etapas abaixo:
2
Ação X
Ação Y
Ação Z
2
Ação X
Ação Y
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Ação Z
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GRAFCET
o DEFINIÇÃO DA AÇÃO ASSOCIADA À ETAPA
- É preciso definir se a ação será mantida ou finalizada
após a desativação da etapa.
12
12
Aciona Motor 1
- Permanece acionado -
22
Desliga Motor 1
- Permanece desligado -
Aciona Motor 1
a) Ação iniciada e finalizada
b) Ação iniciada e continuada
a)
b)
A ação (Aciona Motor 1) é iniciada ao ser ativada a etapa 12 e mantida
enquanto essa etapa estiver ativa, sendo finalizada pela sua desativação.
A ação (Aciona Motor 1) é iniciada ao ser ativada a etapa 12 e continuada
mesmo após a sua desativação, sendo finalizada ao ser ativada a etapa 22.
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EXEMPLO DE GRAFCET
ETAPA
0
TRANSIÇÃO
Desligar Motor
Botoeira = “ON”
1
Ligar Motor
Botoeira = “OFF”
2
AÇÃO ASSOCIADA À ETAPA
CONDIÇÃO ASSOCIADA À TRANSIÇÃO
Desligar Motor
Botoeira = “ON”
o Em 1988 a IEC (International Eletrotechnical Commission) adotou o
GRAFCET como norma internacional sob o a sigla SFC (Sequencial Function
Chart).
o Os elementos de um SFC são: etapas, transições e ligações orientadas.
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GRAFCET
o AÇÕES DETALHADAS (QUALIFICADAS)
– Quando quisermos condicionar e/ou limitar uma ação.
a
b
- O campo ‘a’ deve conter o qualificador que define como a
ação associada à etapa será executada. O campo ‘b’ deve
conter a declaração textual ou simbólica da ação.
- São cinco os qualificadores definidos:
- S (stored), D (delayed), L (time limited), P (pulse shaped) e C
(conditional).
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GRAFCET
o S (stored – armazenada/mantida)
– A ação é mantida após a desativação da etapa até ser
finalizada por outra etapa.
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GRAFCET
o D (delayed - atrasada)
– A ação é iniciada após decorrido o tempo (atraso)
especificado, e mantida enquanto a etapa estiver ativa. Se a
etapa permanecer ativa por um período menor que o
especificado, a ação não é iniciada.
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GRAFCET
o L (time limited – tempo limitado)
– A ação é iniciada e mantida enquanto a etapa estiver ativa e
até ser atingido o tempo especificado.
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GRAFCET
o P (pulse shaped - pulsada)
– Quando o tempo de execução da ação for muito pequeno,
utiliza-se o qualificador P em vez de L.
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GRAFCET
o C (conditional - condicional)
– A ação é iniciada e mantida enquanto a etapa estiver ativa,
desde que a condição lógica especificada seja satisfeita
(verdadeira), a qual pode ser indicada interna ou
externamente ao símbolo.
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GRAFCET
o Além de um único qualificador, uma ação pode ser
detalhada por meio de uma combinação de qualificadores.
– SD – ação é armazenada e iniciada após tempo, mesmo que
a etapa não esteja mais ativa.
– DS – ação é iniciada após tempo e continuada até ser
finalizada por uma etapa seguinte.
– CSL – ação é iniciada desde que a condição lógica seja
satisfeita e mantida por tempo especificado.
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GRAFCET
o DEFINIÇÃO DE UM ESTADO ASSOCIADO À ETAPA
– Quando a etapa não tem ação associada, ou seja, nenhuma
ação é iniciada ou finalizada pela ativação da etapa em
questão, mas tem um estado associado.
0
“Motor parado”
Botoeira acionada
22
“Verificação acionamento
sensor 7”
Sensor 7 acionado
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GRAFCET
o CONDIÇÕES ASSOCIADAS ÀS TRANSIÇÕES
– São proposições lógicas, as quais podem ser verdadeiras ou
falsas em determinado instante. Exprimem condições que
devem ser satisfeitas para que a transição seja transposta.
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GRAFCET
o CONDIÇÕES DETALHADAS
– Para representar uma condição relacionada ao tempo, por
meio de declaração textual, por exemplo, utiliza-se a notação
“tempo/condição”.
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GRAFCET
o Para representar uma condição relacionada ao estado
lógico (0 ou 1) ou à transição (0 → 1 ou 1→ 0) de uma
variável binária, recomenda-se a utilização das seguintes
notações:
–
–
–
–
a
a
↑a
↓a
-
estado lógico 0 da variável ‘a’
estado lógico 1 da variável ‘a’
transição 0→1 da variável ‘a’
transição 1→0 da variável ‘a’
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GRAFCET
o TRANSIÇÃO INCONDICIONAL
– À transição que deva ser transposta incondicionalmente,
desde que habilitada, utiliza-se a notação “=1”.
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GRAFCET
o LIGAÇÕES ORIENTADAS
- As etapas são conectadas às transições, e estas ás etapas, por
meio das ligações orientadas.
- O sentido da evolução é
sempre de cima para
baixo.
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GRAFCET
– O cruzamento das ligações deve ser
evitado.
– Para interromper uma ligação para
continuá-la em outra página...
15
a
Etapa 16
Página 03
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GRAFCET
o IMPORTANTE!!!
– Duas etapas nunca podem ser conectadas diretamente;
portanto, devem ser separadas por uma única transição.
– Duas transições nunca podem ser conectadas diretamente;
portanto, devem ser separadas por uma única etapa.
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GRAFCET – Regras de evolução
o Regra 1: Situação inicial
– É dada pelas etapas iniciais, que são ativadas
incondicionalmente no início da sua operação, deve existir
pelo menos uma etapa inicial.
o Regra 2: Transposição de uma transição
– Uma transição somente é transposta se:
• ela estiver habilitada e
• a condição associada for verdadeira.
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GRAFCET – Regras de evolução
o Regra 3: Evolução das etapas ativas
– A transposição de uma transição ocasiona a ativação da(s)
etapa(s) imediatamente seguinte(s) e a desativação da(s)
etapa(s) imediatamente precedente(s), simultaneamente.
o Regra 4: Transposição simultânea de transições
- A representação deverá
ser feita através de
linhas duplas ou se as
transições estiverem
separadas,
deve
constar o asterisco
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GRAFCET – Regras de evolução
o Regra 5:
seguintes
Condições
15
15
#a
*
e
imediatamente
X15
#a
*
16
verdadeiras
X16
X17
16
a
#a
*
17
#a
*
17
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GRAFCET – Regras de evolução
o Regra 6: Ativação e desativação simultâneas de uma etapa
– A ativação é prioritária.
o Regra 7: Tempo nulo
– Os tempos para transposição de uma transição, ou ativação
de uma etapa, podem ser extremamente curtos, geralmente
dependentes da tecnologia utilizada para implementação do
sistema automatizado, porém nunca podem ser
considerados nulos, ou iguais a zero.
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EXERCÍCIOS
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Sistema de partida estrelaestrela-triângulo
o Finalidade: Reduzir a corrente de sua partida, ou seja, a
corrente de pico no momento da partida.
o A tensão triangulo deve ser a mesma da rede (será nesta
tensão que o motor irá trabalhar). A tensão em estrela
(tensão de partida do motor) também será a mesma da
triangulo, a diferença esta no tipo de ligação dos terminais
do motor (na ligação estrela o motor oferece mais
resistência a passagem de corrente, diminuindo assim a
corrente de pico).
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Sistema de partida estrelaestrela-triângulo
o O motor parte em configuração estrela, aonde cada enrolamento receberá
a uma tensão mais baixa (fase-neutra). Após o motor vencer a sua inércia,
a chave é atuada, convertendo a configuração para triângulo, aumentando
a tensão nos enrolamentos (fase-fase). Logo, para um sistema trifásico
220/ 380 V, cada enrolamento do motor inicia com 220 V e termina a
partida em 380 V, no qual será sua tensão nominal.
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Sistema de partida estrelaestrela-triângulo
o Um motor trifásico deve ser acionado por meio de partida
estrela-triângulo. Para isto são utilizados três contatores
(acionamento geral, chaveamento estrela e chaveamento
triângulo) e uma botoeira. O sistema automatizado deve
apresentar o seguinte comportamento:
– Ao ser acionada a botoeira pela primeira vez, os contatores
de acionamento geral e chaveamento estrela são acionados
(ligados);
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Sistema de partida estrelaestrela-triângulo
– Dois segundos após, apenas o contator de chaveamento
estrela é desligado;
– Ao ser confirmado o desligamento do contator de
chaveamento estrela, o contator de chaveamento triângulo é
acionado;
– Os contatores de acionamento geral e chaveamento
triângulo permanecem acionados;
– A qualquer instante, um novo acionamento da botoeira
ocasiona o desligamento dos contatores acionados,
retornando à condição inicial.
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Sistema de partida estrelaestrela-triângulo
“Verificação Botoeira”
0
Botoeira Acionada
1
S
Acionamento Geral = 1
Chaveamento Estrela = 1
↑ Botoeira Acionada
2s/X1
2
“Verificação chaveamento estrela”
Chaveamento Estrela = 0
3
↑ Botoeira
Acionada
Chaveamento Triângulo = 1
↑ Botoeira Acionada
4
S
=1
Acionamento Geral = 0
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Portão Automático
o O acionamento de um portão deve ser realizado
automaticamente.
o Por intermédio de uma única botoeira podem-se realizar a
abertura e o fechamento total do portão, além de
interromper tais movimentos a qualquer instante. Acoplado
mecanicamente ao portão, um motor elétrico realiza os
movimentos pela inversão do sentido de rotação.
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Portão Automático
o O sistema automatizado deve proporcionar o seguinte
comportamento:
– No primeiro acionamento da botoeira, inicia-se a abertura do
portão;
– A parada da abertura se dá por meio de novo acionamento
da botoeira (com o portão em movimento) ou pela abertura
total do portão (acionamento do fim de curso 1);
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Portão Automático
– Estando o portão totalmente aberto (fim de curso 1
acionado), ou tendo sido interrompida a abertura, no
próximo acionamento da botoeira inicia-se o fechamento do
portão;
– A parada do fechamento se dá por meio de novo
acionamento da botoeira (com o portão em movimento) ou
pelo fechamento total do portão (acionamento do fim de
curso 2);
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Portão Automático
– Estando o portão totalmente fechado (fim de curso 2
acionado), ou tendo sido interrompido o fechamento, no
próximo acionamento da botoeira inicia-se a abertura do
portão;
– Esta sequência deve ser repetir indefinidamente.
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Portão Automático - Grafcet
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