SFC - SEQUENCE FUNCTIONAL CHART - A Linguagem de Programação Grafcet

SFC - SEQUENCE FUNCTIONAL CHART - A Linguagem de Programação Grafcet

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CFP 1.06 - NAI CLP 2 – Teoria e Prática

SFC – SEQUENCE FUNCTIONAL CHART Linguagem de Programação Grafcet

Histórico:

Em 1975, um grupo de quarenta pesquisadores e gerentes industriais franceses envolveu-se em controle de sistema discreto complexo. Este grupo encontrar-se habitualmente a cada dois meses para comparar e investigar modelos e métodos para construir controle de sistema seqüencial. Eles foram juntando as suas próprias experiências: dezessete diferentes técnicas eram então usadas. Alguns usavam questionários empíricos. Outros utilizavam modelo de módulos tecnológicos. Ainda outros usavam modelo teórico puro derivado do Estado de Máquina ou de Redes Petri.

Eles decidiram construir um modelo padrão, mais fácil que os até então utilizados, e mais satisfatório para sistemas complexos e particularmente para sistemas industriais. Depois de dois anos de reuniões duras e laboriosas, conversas e mais conversas, e estudos, eles vieram propor a um modelo chamado GRAFCET.

Este nome veio de «gráfico» porque o modelo teve uma base gráfica, e AFCET

(Associação Francesa de Cibernética Econômica e Técnica), da associação científica que apoiou o trabalho. GRAFCET hoje também é conhecido como um acrônimo de GRAFO DE COMANDO ETAPA-TRANSIÇÃO.

Trata-se de uma técnica desenvolvida com vista a facilitar e uniformizar o tratamento de projetos, execução, manutenção e exploração de automatismos seqüenciais, substituindo variadas formas de explicitar a organização de um automatismo por uma linguagem acessível e compreensível a todos.

A sua filosofia consiste em partir da explanação do automatismo a conceber a denominada Diagrama de Tarefa e decompô-la em passos (ou etapas) e transições. O conceito básico deste modelo de sistema discreto que permanece até hoje é bastante claro e simples: o «passo», a «ação associada ao passo», a «transição» e a «condição associada à transição».

Nos passos (ou etapas) e só neles são realizadas ações (por exemplo, ligar um contator de acionamento de um motor) e eventualmente pode não se realizar qualquer ação (quando o automatismo deve estar em repouso). Em cada instante, numa dada seqüência só um passo está ativo (exceto no caso do uso de divergência).

O «passo» representa um estado parcial do sistema no qual uma ação foi executada. O passo pode ser «ativo» ou «inativo». A «ação» associada é executada quando o passo está ativo, e permanece adormecida quando o passo for inativo.

Para haver transição de um passo para outro é preciso que se verifique uma ou mais condições da transição (por exemplo, para que um elevador em trânsito do 2º para o 3º andar, pare neste, é preciso que uma chave de fim de curso indique a chegada da cabina a este andar).

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A «transição», a qual faz a ligação entre um passo prévio (um ou vários) e o passo seguinte (um ou vários), representa o fato que a ação (ou ações) do passo anterior foram completadas com êxito e será seguido pela ação (ou ações) do passo seguinte e significa assim uma decisão de estado do sistema variável. Não obstante, mudar de passo do controle depende de duas condições:

• Todo passo prévio à transição deve ser ativo; • A condição Booleana associada com a transição deve resultar em verdadeira.

Toda vez que as condições são verificadas verdadeiras para uma transição (ou várias), os passos prévios se tornam «inativo», e os passos seguintes se tornam «ativo».

Para cada automatismo são realizados dois GRAFCET. O primeiro é o chamado

GRAFCET de nível 1. A sua construção baseia-se nas Especificações funcionais contidas no Diagrama de Tarefa, que representam as funções a serem desempenhadas pelo automatismo sem atender a outras circunstâncias.

Com base neste é construído o GRAFCET de nível 2 em que as descrições funcionais usadas nos passos e nas condições de transição no GRAFCET de nível 1 são substituídas por especificações tecnológicas nas quais são feitas definições efetivas das tecnologias e componentes a usar no automatismo.

A eventual primeira aparência de complexidade do GRAFCET é substituída pela simplicidade da sua leitura, assim como da sua implementação tecnológica. Existem aparelhos especialmente construídos, com os CLPs adaptados a esta técnica tendo um conjunto de instruções com a mesma finalidade.

Este modelo combinou a habilidade do modelo da Rede Petri para modelagem simultânea, a suavidade de função Booleana para representar função de decisão complexa e incluindo definição de sinais atrasados diretamente. Todas estas características foram julgadas necessárias para suprir as reais exigências da indústria.

O comportamento dinâmico foi inicialmente definido como cinco regras de evolução, mencionadas na norma IEC 848:

• Regra 1: situação Inicial

A situação inicial é caracterizada pelo passo inicial que estará, por definição, no estado ativo no começo da operação. Haverá pelo menos um passo inicial.

• Regra 2: R2, Habilitando uma transição:

Uma transição ou é habilitada ou é incapacitada. É dito que é habilitada quando um (ou todos) passo que a precede imediatamente e está unido a seu símbolo de transição correspondente esteja ativo, caso contrário é inválido. Uma transição não pode ser transposta a menos que: esteja habilitada, e sua condição (ou condições) de transição associada seja verdadeira.

• Regra 3: R3, Evolução de passos ativos:

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A transposição de uma transição conduz simultaneamente ao estado ativo do passo (ou passos) imediatamente seguinte e para o estado inativo do passo (ou passos) imediatamente anterior.

• Regra 4: R4, Transposição simultânea de transições:

Todas as transições simultaneamente habilitadas podem ser simultaneamente transpostas.

• Regra 5: R5, Ativação e desativação simultânea de um passo

Se durante operação, um passo for simultaneamente ativo e desativado, prioridade é dada à ativação.

Posteriormente, estas regras foram completadas por um algoritmo que tornou isto mais transparente.

Durante vários anos o GRAFCET foi testado em companhias privadas francesas e no sistema educacional. Revelou ser muito conveniente para representar rapidamente sistemas seqüenciais de pequeno e médio porte. Assim, foi introduzido nos programas educacionais franceses. Simultaneamente, foi proposto como um padrão à associação francesa AFNOR.

O acordo foi fechado em 1982. Então, os construtores de controlador programáveis e produtores de software escolheram o Grafcet como um idioma de construção para controles seqüenciais Booleano e implementações propostas em computadores ou controladores. O uso industrial cresceu. Investigadores começaram a estudar o uso teórico e prático deste modelo nos métodos de desígnio e ferramentas. Tornou-se um padrão requerido em contratos.

Foi adotado pelo IEC como uma norma internacional em 1988 sob a denominação

«Diagrama de Funções Seqüenciais» com referência para o número «IEC 848». Tradutores existiram por muitos anos, para implementar GRAFCET em computadores de tempo real ou controladores programáveis.

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Implementando Grafcet com software Modicon PL7 micro:

A linguagem Grafcet é uma forma de representar a operação de um sistema seqüencial de forma gráfica e estruturada.

Um programa em linguagem Grafcet é composto basicamente de 3 seções de processamento:

• Pré - processamento. • Processamento seqüencial.

• Pós – processamento.

O pré-processamento e o pós-processamento são programas em linguagem LADDER ou em IL (lista de instruções) executados antes e depois, respectivamente, do processamento seqüencial.

O processamento seqüencial é composto de passos e transições. Um passo pode conter uma série de ações associadas. Uma transição deve conter uma condição associada.

A regra geral é: uma ação só ocorrerá quando a condição que a antecede for satisfeita.

Uma ação é um programa em linguagem ladder ou lista de instruções que é executado quando o passo para o qual esta foi estabelecida é ativado. Quanto a forma de execução, a ação pode ser de três tipos;

• Ação na ativação: a ação é executada uma única vez, quando o passo é ativado.

• Ação na desativação : a ação é executada uma única vez, quando o passo é desativado.

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