grafcet1

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