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PARTE 3: PROGRAMACIÓN DE CONTROLADORES CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES 3.2.5 3.2.5 Lenguaje de di agrama fu nci onal d e secuenci as (S7-GRAPH (S7-GRAPH)) de STEP7 STEP7
En 1977 se definió un un lenguaje gráfico denominado denominado GRAFCET que es un método método gráfico adecuado para especificar el comportamiento de un sistema de control lógico secuencial. IEC publicó el IEC-848 que que es una norma basada basada en GRAFCET. GRAFCET. El lenguaje SFC forma parte del sistema normalizado normalizado IEC 1131-3 de programación de autómatas programables. Esta norma está basada en IEC-848 y es una generalización de los diagramas de estado.
Objetivos principales:
Facilitar el diseño de los sistemas sistemas secuenciales de control control lógico a partir de las especificaciones sin tener que obtener un diagrama de estado. Diseño de sistemas secuenciales de control control lógico complejos, complejos, es decir, sistemas sistemas con varios procesos secuenciales distintos interdependientes (procesos concurrentes).
Siemens basándose en el SFC ha desarrollado el lenguaje S7-GRAPH en el cual se han añadido prestaciones que facilitan su utilización.
Conceptos relacionados a S7-GRA S7-GRAPH PH Etapa
Refleja una situación en en la cual el comportamiento de todo o una parte del sistema de control lógico secuencial permanece invariable. Las etapas son asociadas con acciones acciones que equivalen equivalen a la activación o desactivación de determinadas variables lógicas. Las acciones pueden estar condicionadas condicionadas con otras variables lógicas o temporales temporales o depender de la situación de otras ot ras etapas.
Etapa cualqui era
Etapa ini inicial cial
Transiciones
Indican las posibilidades de evolución entre etapas. Están asociadas a expresiones lógicas que constituyen la capacidad de transición o receptividad. Las capacidades de transición son operaciones entre variables lógicas especificadas mediante su nivel o cambio de nivel. Las transiciones se representan mediante segmentos a los que se les asocia la capacidad de transición correspondiente que constituye la condición de disparo de la transición. A cada transición se le asigna una letra T seguida de un número decimal que la identifica y tiene asociado un nombre que indica su funcionalidad.
Representación gráfica de las etapas y transi cion es
Evolución Es una secuencia de situaciones y está ligada a un conjunto de reglas que establecen las condiciones en las que se producen las transiciones entre etapas.
Cadena secuencial: Conjunto de etapas y transiciones adecuadamente enlazadas mediante determinadas reglas de evolución.
Reglas de evolución Regla
Descripc ión
Ramas alternativas
Se produce una rama alternativa cuando a partir de una etapa se puede activar solamente otra etapa entre varias (nudo O) en función de la condición de disparo . Si existen muchas transiciones, el programador debe asegurar que no se ejecuten simultáneamente. Por defecto, la prioridad de ejecución de las ramas en conflicto es de izquierda a derecha.
Ramas confluyentes
Se produce cuando una etapa se puede activar a partir de varias etapas.
Saltos
Son transiciones de una etapa a otra cualquiera dentro de una misma cadena secuencial o a una etapa de otra cadena del mismo bloque de función.
Fines de cadena
Para finalizar el procesamiento cíclico de una secuencia lineal o una rama alternativa. Siempre se colocan después de una transición.
Ramas simultáneas (Distribución Y)
A partir de una etapa se pueden activar varias etapas de manera simultánea cuando se cumple la receptividad.
Ramas simultáneas (Unión Y)
Se produce cuando dos o más secuencias simultáneas deben finalizar al mismo tiempo para iniciar una secuencia única.
Representación
Reglas de evolución Regla
Ramas simultáneas (Unión y distribución Y)
Descripc ión
Representación
Se produce cuando al finalizar dos ramas se debe iniciar otras dos diferentes también simultáneas.
Al producirse el disparo de la transición, se borran las marcas de etapas 1 y 2 y se marcan las etapas 3 y 4.
Ramas simultáneas (Unión y distribución Y) Franqueo de una transición entre etapas
Diversos autores utilizan el concepto de marca (token) en las que las etapas que están activadas se indican mediante una marca circular.
Observaciones de las ramas simultáneas:
Evolucionan en paralelo. La transición que provoca la simultaneidad es única. Toda rama simultánea termina con una etapa. La transición que provoca la extinción de la simultaneidad es única. No es preciso que todas las ramas simultáneas terminen en el mismo punto sino que es posible que una de las ramas simultáneas finalice con un salto o un fin de cadena. Un fin de cadena hace que finalice solamente la rama en la que está situado y todas demás continúan procesándose.
Errores de pro gramación de un d iagrama S7-GRAPH Error
Descripc ión
Inseguro
Mediante la transición CT1 es posible “robar” la marca a la etapa 3, mientras que permanece la marca de la etapa 2. Esto hace que el disparo de la transición CT4 no se produzca de la forma prevista sino después de un nuevo paso por la etapa 1.
Inalcanzable
Se presenta el problema de “robo” de marca similar al caso anterior. Es imposible que las etapas 6 y 7 estén marcadas simultáneamente. Por lo tanto, el disparo de la transición CT5 no se puede producir en ningún caso. Esto produce un bloqueo en el sistema.
Representación
Una solución adecuada para ambos casos:
Posible
El editor de SY-GRAPH impide que se cometa este error porque no permite cerrar ramas simultáneas que no se han abierto previamente.
Operaciones permanentes
Son operaciones cuya ejecución es independiente de la evolución de la cadena secuencial. Se especifican en los lenguajes KOP o FUP y mediante ellas podemos acceder a variables definias en S7-GRAPH. Pueden estar situadas antes o después de la cadena secuencial y se ejecutan una vez por ciclo. Ejemplo: Activación de una variable de salida en función del contenido de un contador.
Conceptos avanzados de S7-GRAPH Denomi nación d e las etapas S7-GRAPH añade al nombre de una etapa las siguientes letras: Letra
Variable
X
T
U
TT
Descrip ción Variable binaria que indica si la etapa especificada está activa o no activa. Variable que indica el tiempo transcurrido desde el instante en que la etapa se activa. El contaje de tiempo se detiene cuando se produce un error de supervisión. Variable que indica el tiempo transcurrido desde el instante en que la etapa se activa. El contaje de tiempo no se detiene cuando se produce un error de supervisión. Variable binaria que indica si es cierta o no la condición asociada a la transición especificada.
Acciones as ociad as a etapas Acciones est ándar: Se ejecutan mientras la etapa está activa cada vez que se procesa la cadena secuencial.
Ejemplo de acción estándar:
Acciones c ondi cionadas (con i nterl ock)
Son acciones que dependen de un conjunto de variables combinadas mediante una ecuación lógica. Estas acciones se les denomina enclavamiento (interlock). Las acciones de una etapa que contienen el código de instrucción C son las que dependen de la condición de enclavamiento. Si la condición de enclavamiento es “1”, estas acciones se ejecutan. Si la condición de enclavamiento es “0”, estas acciones no se ejecutan.
Ejemplo de condición de enclavamiento:
Supervisión de la evolución entre etapas
Supervisión es una ecuación lógica que combina un conjunto de variables binarias que, dependiendo de sus valores, se va a dar paso de una etapa a otra. Se utiliza la letra V para programar una supervisión en una etapa. Para que se desactive una etapa activa que contiene una condición de supervisión, debe suceder lo siguiente: La condición de supervisión debe ser igual a “0”. o o La capacidad de transición o receptividad debe ser igual a “1”. La supervisión debe estar ligada a algún tipo de fallo en el sistema controlado por el autómata programable. Cuando se produce la supervisión se dice que aparece un fallo o error de supervisión. Ejemplo: Cuando la detección de la duración de una acción no debería superar un valor máximo establecido.
Se detiene la cadena secuencial hasta que la condición de supervisión se hace igual a “0” o se realiza un “acuse de supervisión” dependiendo si se ha establecido o no el “Acuse obligado en caso de error” en el campo “Propiedades de la cadena”.
S7-GRAPH avisa de la existencia de un error de supervisión activando el parámetro de salida ERR_FLT. Los errores de supervisión que aparezca durante la ejecución se deben acusar mediante el parámetro de entrada ACK_EF. Los errores de supervisión de acuse obligado solamente influyen en las cadenas secuenciales afectadas, por lo tanto, las demás cadenas continúan procesándose. La cadena afectada solamente continúa procesándose después de acusar el error. Cuando una etapa se desactiva, se elimina automáticamente el error de supervisión.
Eventos Un evento es una variable lógica que se activa cuando:
Se activa o se desactiva una etapa. Se activa o se desactiva una supervisión. Se activa o se desactiva una condición de enclavamiento.
Tabla de eventos:
Acciones desencadenadas p or eventos Todas las acciones estándar a excepción de las acciones que utilizan las operaciones D y L pueden ser combinadas con un evento. Ejemplo:
Acción
Descripción
S1 RC A1.0
Hace que la salida A1.0 se desactive (R) en el instante en que se active la etapa S4 (S1) si se cumple la condición de enclavamiento (C).
LO CALL FC10
Hace que se llame a la función FC10 en el instante en que se cumpla la condición de enclavamiento (C).
Esquema del ejemplo en S7-GRAPH
Acciones para act ivar y desacti var ot ras etapas
Las acciones que activan una o más etapas a partir de otra determinada reciben el nombre de ON. Las acciones que activan una o más etapas a partir de otra determinada reciben el nombre de OFF. Estas acciones dependen de un evento de etapa, por lo tanto, forman parte de las acciones desencadenadas por eventos.
Ejemplo de activación y desactivación de otras etapas:
Acción
Descripción
L1 ON
La etapa 7 (S007) se activa tan pronto como deja de cumplirse la condición de enclavamiento (evento L1) o si la condición de enclavamiento no se cumple al activarse la etapa 4.
V1 OFF
Tan pronto como se produce un error de supervisión (evento V1) se desactivan todas las etapas activas, excepto la etapa 4, en la que se encuentra la acción.
Esquema del ejemplo en S7-GRAPH
Operaciones de temporización
Operaciones de contaje
Temporización implícita
Temporización explícita
Modos de Operación del sis tema de cont rol secuencial Modos
Descripción
Automáti co
Manual
Modo de operación estándar. Se utiliza durante el funcionamiento normal del autómata programable. Disponible en todos los juegos de parámetros de los bloques de función. Las etapas evolucionan de acuerdo con las condiciones de transición programadas. Las funciones de supervisión se realizan normalmente. Se utiliza para comprobar la cadena secuencial. Se utiliza para dar órdenes de operación manuales. Parámetro S_SEL: Para seleccionar la etapa y dar las siguientes órdenes: Activación de una etapa: Aplicar un flanco de subida en S_ON. Desactivación de una etapa: Aplicar un flanco de subida en S_OFF. Se utiliza en la fase de puesta en marcha de una instalación. El ordenador da la orden de paso de una etapa a otra. Se avanza el paso si se cumple la transición y para ellos se aplica un flanco positivo en el parámetro de T_PUSH.
Pulsación (Modo Paso a paso)
Selección de los modos de operación: Compilar el FB de S7-GRAPH con el juego de parámetros “Estándar” o el “Máximo” y poner a “1” el parámetro que permite seleccionar dicho modo:
Parámetro
Modo de operación que activa
SW_AUTO
Modo automático
SW_MAN
Modo manual
SW_TAP
Modo pulsación
Ejemplo de diseño de sistemas de control lógico mediante el lenguaje S7GRAPH
Sistema de control lógico secuencial concurrente de dos carros. Sistema de control secuencial de un garaje. Sistema de almacenamiento con cálculo y control simultáneos. Sistema concurrente con secuencias alternadas. Sistema concurrente con recurso compartido. Sistema con arcos inhibidores. Sistema concurrente de llenado y transporte de cajas.
