Tema 8 Diseño estructurado de sistemas de control y guía Gemma PARTE 1: Guía Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
1
Introducción • ADEPA: Agence naJonale pour le développement de la
ProducJque Appliquée à l'industrie • Agencia nacional francesa para el desarrollo de la producción aplicada a la industria
• GEMMA: Guide d‘Étude des Modes de Marches et d'Arrêts • Guía de estudio de los modos de marcha y paro. • 1993: bajo la norma norma francesa UTE C03-‐191, se complementa con la representación Grafcet: • Pretende dar cabida a una metodología que incluya los modos de marcha y paro
del control secuencial, el funcionamiento correcto del proceso controlado, junto con el funcionamiento deteriorado ante anomalias e incluso el tratamiento de situaciones de emergencia en previsión de posibles daños humanos o materiales.
• Gemma es un enfoque de diseño estructurado: Módulo de seguridad, Módulo de modos de marcha y Módulo de producción
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
2
2
Representación Grá6ica Gemma • 5 situaciones relevantes
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
3
3
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
4
4 Control con o sin alimentación y que Jene la función de alimentación eléctrica del sistema automaJzado. Concepto impuesto por normas de Seguridad: ej. Sin alimentación el accionamiento de pulsadore de marcha/paro no hacen acción, falta de alim. el aut. deja de ejercer el control
Reconocer posibles estados de reposo del sistema Engloba funcionamiento normal automáJco, el funcionamiento de verificación y pruebas
Engloba defectos en el producto, fallo en disposiJvos y tratamiento de situaciones de emergencia
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
5
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma • PZ: Procedimientos del control fuera de servicio • PZ1 Puesta del control sin energía
• Cuando el automaJsmo se queda sin energía este estado se ocupa de los procedimientos a realizar para garanJzar la seguridad.
• Las condiciones para acceder a este estado son a parJr de cualquier estado, voluntariamente o accidentalmente. La situación voluntaria sólo debería darse cuando el sistema este en A1(Parada en el estado inicial), en PZ2 (Puesta del control en estado de marcha) o en PZ3 (Puesta del control fuera del estado de marcha)
• Las acciones que hay que llevar a cabo en este estado consisten en terminar los movimientos en curso, bloquear mecánicamente las cargas suspendidas o dejar sin alimentación la parte operaJva.
• PZ2 Puesta del control en estado de marcha • En este estado, se vuelve a alimentar el control, situación que puede ocurrir desde PZ1 y de forma accidental. El sistema de control realiza las comprobaciones oportunas.
• PZ3 Puesta del control fuera
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
6
6
Representación Grá6ica Gemma • F: Procedimientos de funcionamiento • F1 Producción normal
• Estado en que la máquina está produciendo normalmente, realizando la tarea para la que está concebida. Grafcet de producción o Grafcet de base
• F2 Marcha de preparación • Acciones necesarias para que la máquina
pueda entrar en producción (precalentamiento, carga de uJlllajes, calibración,….)
• F3 Marcha de finalización • Acciones que hay que realizar antes de la
parada (vacíado de tuberías, cambio de herramientas, limpieza, enfriamientos, …)
• Los modos F1, F2, F3 engloban el funcionamiento normal de algunas máquinas o procesos controlados.
• Los modos F4, F5, F6 implican la verificación de algún proceso por parte del usuario
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
7
7
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma • F: Procedimientos de funcionamiento • F4 Marcha de verificación sin orden
• Permite cerJficar movimientos individuales del ciclo, sin respetar el orden habitual (usualmente, en vacío). Es asimilable a la intervención del operario en la forma de control manual.
• F5 Marcha de verificación con orden • Permite verificar paso a paso ciertos movimientos o ciclos del proceso (en vacío o produciendo).
• Por ejemplo: fases de implementación y pruebas en las que el operario supervisa directamente y valida cada uno de los pasos.
• F6 Marcha de test • Para la realización de operaciones de ajuste y mantenimiento sobre la instrumentación de control (comprobación de acJvación de sensores, reajuste por desgaste, etc.)
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
8
8
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
9
• A: Procedimientos de Parada • A1 Parada en el estado inicial
• Estado inicial de reposo de la guía GEMMA. Se suele corresponder con el estado inicial del GRAFCET (rectangulo doble)
• A2 Parada a final de ciclo • Cuando se solicita este paro, el proceso debe completar el ciclo y luego detenerse en el estado inicial. Al no solicitar este paro, no se produce interrupción alguna y el ciclo se repite automáJcamente. Se trata de un estado transitorio hacia A1.
• A3 Parada en un estado determinado • Estado transitorio en el que la maquina/proceso debe conJnuar hasta detenerse en un estado diferente del final. Se trata de un estado transitorio hacia A4.
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
10
• A: Procedimientos de Parada • A4 Parada en estado intermedio
• La máquina/proceso está detenida en un estado disJnto del inicial y el final.
• A5 Preparación para la puesta en Marcha después de un Fallo • En este estado deben efectuarse las operaciones necesarias para una nueva puesta en marcha después de un fallo/defecto. Se trata de reconfigurar el sistema y, una vez concluida la preparación, habitualmente se asocia a un pulsador con la finalidad de rearme.
• A6 Puesta del sistema en el estado inicial • Operaciones necesarias para llevar el sistema al estado inicial desde situaciones diferentes a la de producción: manual, parada de emergencia, etc. El resultado final es A1.
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
11
• A: Procedimientos de Parada • A7 Puesta del sistema en un estado determinado • Operaciones necesarias para llevar el sistema, que no está en producción, a un estado disJnto del inicial para su puesta en marcha. El resultado final es A4.
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
12
• D: Procedimientos de fallo • D1 Parada de emergencia (parada para asegurar la seguridad) • Estado al que evoluciona el sistema después de accionar el paro de emergencia. Deben preverse un cese de acJvidades lo más rápido posible y las actuaciones necesarias para limitar las consecuencias del paro (tanto en la producción como para los operarios)
• D2 DiagnósJco de fallos/defectos y/o tratamiento de fallos/defectos • Acciones a ejecutar para determinar el origen del fallo o el origen del defecto. Pueden realizarse con la ayuda del operario.
• D3 Producción pese al defecto • Corresponde a casos en que se debe conJnuar produciendo a pesar del defecto (en una cadena de producción susJtuir transitoriamente parte del trabajo por el de un operario).
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Representación Grá6ica Gemma
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
13
• D: Procedimientos de fallo • Cuando se accede a D2 a parJr del modo D1, se está considerando la presencia de un fallo que conviene tratar de forma inmediata.
• Cuando se accede a D2 a parJr del modo D3, se está considerando la presencia de un defecto como una conJngencia a resolver cuando finaliza el ciclo actual; de ahí que se acceda posteriormente a los procedimientos de parada.
10/30
Diseño Industrial. P
ere Ponsa, Toni G
ranollers. D
iseño y automatización industrial
Representación gráfica de la guía G
EMM
A
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
14
• Marcha por ciclos y paro al final de ciclos
A-‐PROCEDIMIENTOS DE PARADA F-‐PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO
D-‐PROCEDIMIENTOS DE FALLO CONTR
OL SIN ALIMEN
TAR
F1
PRODUCCIÓN NORMAL
PARADA PEDIDA A FINAL DE CICLO
A2 PARO
PARADA EN EL ESTADO INICIAL
A1
FIN CICLO
MARCHA Y CONDICIONES DE MARCHA
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
15
• Marcha por ciclos y paro al final de ciclos • Panel de mando está compuesto por :
• 1ª dispone del selector de puesta en servicio(0,1) junto con el Led informaJvo correspondiente
• 2ª dispone del selector de modos (0,CaC,AUT), junto con el pulsador de validación y el Led informaJvo de funcionamiento.
• La intervención del operador se traduce de forma que: • En condiciones normales de funcionamiento, inicia el ciclo de acJvidades
seleccionando el modo automáJco AUT y validando con el pulsador. • Finaliza las acJvidades de un ciclo en ejecución seleccionando el modo
ciclo a ciclo (CaC) y validando con el pulsador.
11/19
Diseño Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers. Fundamentos
controladores puede aumentar tanto que puede hacer inviable el diseño de un panel fácilmente utilizable por el operario.
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
16
• Marcha por ciclos y paro al final de ciclos • Cuando el operario selecciona AUT y acciona el pulsador de validación el GRAFCET G100 (Grafcet de modos de marcha/coducción) pasa a ejecutarse el algoritmo de control implementado en el GRAFCET G0 (Grafcet de producción)
• Si el operario selecciona CaC y acciona el pulsador de validación, se conduce el algoritmo global al estado de parada en el estado inicial al finalizar el ciclo en ejecución
100 A1
val(AUT+CaC)
101 F1
val�CaC
102 A2
0 B0
CI�E101
1 B1
t1 (E101+E102)
tn (E101+E102)
n+1 Bn+1
E101 E102
E1 E0 G100 G0
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
17
• Marcha de verificación con orden
A-‐PROCEDIMIENTOS DE PARADA F-‐PROCEDIMIENTOS DE FUNCIONAMIENTO
D-‐PROCEDIMIENTOS DE FALLO CONTR
OL SIN ALIMEN
TAR
F1
PRODUCCIÓN NORMAL
PARADA PEDIDA A FINAL DE CICLO
A2 PARO
PARADA EN EL ESTADO INICIAL
A1
FIN CICLO
MARCHA NORMAL
MARCHA DE VERIFICACIÓN CON ORDEN
F5
MARCHA ETAPA A ETAPA
MARCHA NORMAL
MARCHA ETAPA A ETAPA
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
18
• Marcha por ciclos y paro al final de ciclos • Panel de mando está compuesto por tres partes:
• 1ª dispone del selector de puesta en servicio(0,1) junto con el Led informaJvo correspondiente
• 2ª dispone del selector de modos (MAN,0,CaC,AUT), junto con el pulsador de validación y el Led informaJvo de funcionamiento.
• 3ª dispone de un selector de verificación con orden (Orden,0) junto con el pulsador de verificación y el Led informaJvo correspondiente.
• La intervención del operador se traduce de forma que: • Si selecciona el modo MAN y valida la decisión mediante el pulsador-‐> control
manual (tanto al inicio del ciclo come en cualquier momento) • Si selecciona MAN, a conJnuación el modo de orden y valida su decisión-‐> ejecutar
F5: la marcha de verificación con orden. • Para la transición de una etapa a la siguiente, en el Grafcet de Producción-‐>
interviene el operario accionado el pulsador de verificación. • Una vez ejecutados diversas etapas en F5 -‐> puede volver al modo AUT y segundo
en modo 0 y accionar el pulsador de validación.
11/19
Diseño Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers. Fundamentos
controladores puede aumentar tanto que puede hacer inviable el diseño de un panel fácilmente utilizable por el operario.
11/19
Diseño Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers. Fundamentos
controladores puede aumentar tanto que puede hacer inviable el diseño de un panel fácilmente utilizable por el operario.
Estudio de Situaciones elementales
23/12/14
TEMA 8 DISEÑO ESTRU
CTURA
DO DE SISTEM
AS DE CO
NTR
OL
19
100 A1
val(AUT+CaC)
101 F1
val�CaC
102 A2
0 B0
CI�(E101+E103)
1 B1
t1 (E101+E102+ver E103)
tn (E101+E102+ver E103)
n+1 Bn+1
E101 E102
E1 E0
G100
G0
val�MAN�Orden
103 F5
val�MAN�Orden
E101 Xn+1