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GRUPO DE CONTROLO AUTOMAÇÃO E ROBÓTICAT12.1Departamento de Engenharia Mecânica / I.S.T.

Diagrama funcional GRAFCET

Diagrama funcional GRAFCET: Configuração Mestre/Escravo

Caso estudado de modelação e implementação de um sistema de comando

baseado num modelo mestre/escravo


Pretende-se automatizar uma linha de embalagem de dois determinados produtos A e B.

Exemplo 1

Uma vez atingido o piso de cima, a porta do MC abre de novo e deve acender-se uma lâmpada assinaladora da sua presença.

Nesta linha circulam num tapete rolante caixas vazias nas quais estão colados códigos de barras que vão permitir distinguir os produtos a que se destinam e que são produzidos num andar superior.

Para o efeito, num determinado ponto desta linha existe um monta cargas (MC) que recebe as caixas se tiver a porta aberta. Neste caso, a detecção de caixas na sua proximidade desencadeia o mecanismo que as introduz dentro do MC. A capacidade do MC é de um total de 5 caixas. Após esta ser atingida, a porta do MC fecha e desloca-se para o piso de cima.


Neste piso existe um robô manipulador ao qual está associada uma câmara de vídeo programada para ler códigos de barras. O robô vai proceder ao enchimento das caixas e fecho das embalagens. O robô tem acesso a dois postos um com o produto A e outro com o produto B.

O robô terá de fazer um primeiro movimento para ler o código de barras e depois desloca-se para o posto respectivo. Neste momento deve incrementar-se o contador correspondente às embalagens produzidas. O robô tem ainda a seu cargo fechar a embalagem. Note que as embalagens são sempre em número de 5. Após as 5 embalagens estarem concluídas são recolhidas no MC, este volta a descer. É também enviado um sinal para um AGV (veículo guiado autonomamente).


Quando o MC atinge de novo o andar de baixo, aguarda a presença do AGV e, com este presente, abre-se a porta do MC sendo retirada automaticamente a carga para o AGV. Caso o MC tenha chegado, se ao fim de 30s não aparecer o AGV, deve acender-se uma lâmpada avisadora, de forma que a carga possa ser descarregada de forma manual. Estando o MC vazio e com a porta aberta podem entrar novas embalagens vazias, repetindo-se o processo.

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Pretende-se agora que modele o sistema que vai coordenar o funcionamento normal na forma de um GRAFCET mestre. Para esta coordenação imagine apenas as seguintes situações:

A paragem normal do processo é feita desligando o Start (ou seja fazendo Stop). Em todo o caso o processo só deve terminar quando forem descarregadas as 5 embalagens em processamento no momento de fazer Stop. Ou seja, só termina com o descarregar (manual ou por AGV) de um lote de embalagens cheias.

O início do processo é feito através da actuação do botão de arranque (Start). O tapete rolante começa a rodar e é activado o sistema de embalagem.

Deve prever também uma paragem de emergência que servirá para interromper todo o processo para uma intervenção manual. O tapete deve parar, o MC deve ficar no estado em que está e deve acender-se uma luz amarela intermitente. O processo deve continuar no ponto em que estava quando o interruptor de emergência for desactuado.


… Para o efeito, num determinado ponto desta linha existe um monta cargas (MC) que recebe as caixas se tiver a porta aberta. Neste caso, a detecção de caixas na sua proximidade desencadeia o mecanismo que as introduz dentro do MC. A capacidade do MC é de um total de 5 caixas. Após esta ser atingida, a porta do MC fecha e desloca-se para o piso de cima.


O robô terá de fazer um primeiro movimento para ler o código de barras e depois desloca-se para o posto respectivo. Neste momento deve incrementar-se o contador correspondente às embalagens produzidas. O robô tem ainda a seu cargo fechar a embalagem. Note que as embalagens são sempre em número de 5. Após as 5 embalagens estarem concluídas são recolhidas no MC, este volta a descer. É também enviado um sinal para um AGV (veículo guiado autonomamente).


Quando o MC atinge de novo o andar de baixo, aguarda a presença do AGV e, com este presente, abre-se a porta do MC sendo retirada automaticamente a carga para o AGV. Caso o MC tenha chegado, se ao fim de 30s não aparecer o AGV, deve acender-se uma lâmpada avisadora, de forma que a carga possa ser descarregada de forma manual. Estando o MC vazio e com a porta aberta podem entrar novas embalagens vazias, repetindo-se o processo.

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O início do processo é feito através da actuação do botão de arranque (Start). O tapete rolante começa a rodar e é activado o sistema de embalagem.

A paragem normal do processo é feita desligando o Start (ou seja fazendo Stop). Em todo o caso o processo só deve terminar quando forem descarregadas as 5 embalagens em processamento no momento de fazer Stop. Ou seja, só termina com o descarregar (manual ou por AGV) de um lote de embalagens cheias.

Deve prever também uma paragem de emergência que servirá para interromper todo o processo para uma intervenção manual. O tapete deve parar, o MC deve ficar no estado em que está e deve acender-se uma luz amarela intermitente. O processo deve continuar no ponto em que estava quando o interruptor de emergência for desactuado.


Luz amarela intermitente.


Exemplo 2

Tapete A

Mesa

TapeteB

Tapete CR2

R1

Dois robôs Scorbot-ER4 (da ESHED ROBOTEC), vão ser utilizados para executar uma soldadura LASER de precisão entre duas peças.O robô 1 executa a soldadura; o robô 2 é responsável pela colocação das peças trazidas pelos tapetes A e B na mesa de soldadura e, depois da soldadura, de as colocar no tapete C, para o próximo processo de fabrico. Os robôs e a planta da sala de soldadura estão representados na figura seguinte:


O processo de soldadura pode ser dividido em três partes: posicionamento das peças, soldadura e envio das peças.

Vamos supor que o funcionamento cíclico normal é controlado por um sistema de comando mestre (GRACET mestre). No funcionamento normal o ciclo é executado uma única vez devendo iniciar-se numa etapa XINICIO e terminar numa etapa XFINAL.

Desenhe o GRAFCET escravo correspondendo ao funcionamento a seguir descrito, respeitando o que foi dito atrás.

Tapete A

Mesa

TapeteB

Tapete CR2

R1

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Posicionamento(1) Depois de se dar ordem de início, são efectuadas 4 operações simultâneas:

Tapete A é ligado e fica a rolar até ser accionado o sensor TA (peça em A), desligando-se de seguida;Tapete B também se liga e fica a rolar até ser accionado o sensor TB (peça em B), desligando-se em seguida; O robô 1 sai da posição de segurança e movimenta-se até à posição de soldadura S, desligando-se em seguida; O robô 2 sai da posição de segurança e movimenta-se até RA (para ir buscar a peça ao tapete A).

Tapete A

Mesa

TapeteB

Tapete CR2

R1



Posicionamento

(2) O robô 2 agarra a peça A e transporta-a até à mesa de soldadura, posicionando-a para a soldadura. Todo este processo pode ser descrito como a etapa “Posicionamento de A”.(3) Se a peça A ficar bem posicionada, é activado o sensor A e o ciclo continua até à próxima etapa (4); se não estiver bem posicionada, o sensor A continua desligado e o ciclo volta atrás para executar novamente a etapa “Posicionamento de A”, após 5s da primeira ordem, o tempo esperado para realizar o posicionamento.(4) Depois da peça A estar posicionada, o robô 2 roda até à posição B, actuando o sensor RB. Idem para a peça B na questão do posicionamento

Tapete A

Mesa

TapeteB

Tapete CR2

R1


(6) Começa a operação de soldadura. Devido àcomplexidade do processo, éapenas designado “Soldadura”. Nessa etapa é também ligado um temporizador de 15s. O processo de soldadura dá-se por concluído quando o temporizador édesligado.

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Envio das peças(7) Após o processo de soldadura, são feitas duas operações distintas e simultâneas:

O robô 1 recua para a posição de segurança;

O robô 2 pega na peça soldada e transporta-a até ao tapete C. Quando o sensor RC é activado executa-se a etapa “colocar a peça no tapete C”, que está sempre a rolar. Depois de ser actuado o sensor C, o Robô 2 recua para a posição de segurança. (8) Após os robôs 1 e 2 estarem na posição de segurança o ciclo termina. (a ordem de recomeço será dada no mestre).

Tapete A

Mesa

TapeteB

Tapete CR2

R1



Estabeleça o GRAFCET mestre supondo que:

Para que se dê início de uma nova soldadura é sempre necessário testar se estáligado um interruptor Start.

O robô 1 de 20000 em 20000 soldaduras necessita de ser vistoriado, para manter os padrões de soldadura, e recalibrar os sensores internos. Assim, deve haver um contador de soldaduras efectuadas iniciado no mestre e decrementado na etapa XFINAL do GRAFCET escravo (acrescente esta ordem ao seu GRAFCET anterior).

Após a activação da etapa XFINAL se o contador ainda estiver ligado (ainda nãochegou a zero), o ciclo é retomado indo testar outra vez a condição de botão de Start ligado, esperando caso não esteja. Se o contador já estiver desligado, éactivada uma luz de manutenção e deve ser novamente atribuído o valor de 20000 ao contador. Esta luz é apagada após a primeira actuação do Start.


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