Modelagem e implementação de sistemas seqüenciais utilizando o método passo a passo

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1 Modelagem e implementação de sistemas seqüenciais utilizando o método passo a passo Prof. Agnelo Denis Vieira versão: outubro 2005 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P

2 1. As perspectivas de representação de sistemas físicos Para a completa representação de um sistema físico existem três diferentes perspectivas a serem enfocadas, as quais são: a perspectiva estrutural, funcional e comportamental. funcional - descreve as funções que serão desempenhadas no sistema, este modelo deve responder a pergunta O que o sistema irá realizar? comportamental - descreve o comportamento do sistema, este modelo deve responder a pergunta Como e Quando o sistema irá realizar determinada função? estrutural - descreve a estrutura física do sistema Para melhor ilustrar a diferença entre os diferentes enfoques de cada modelo tomemos como exemplo uma válvula de segurança de uma caldeira. A função da válvula: o que a válvula deve realizar? evitar a explosão do sistema. O comportamento da válvula: como a válvula impede a explosão do sistema? estabelecendo um canal de escoamento do fluido entre o interior do vazo de pressão e a atmosfera. quando a válvula deve atuar? quando a pressão no interior do vazo de pressão estiver acima de um valor limite préestabelecido A estrutura da válvula; como é construída, do material, dimensões,... Na tabela a seguir são apresentadas algumas ferramentas de representação de sistemas físicos. Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 1

3 Tab. 1 - Ferramentas utilizadas na representação de sistemas físicos em engenharia Denominação Exemplo Para que é utilizado Quando é usado Diagrama de circuitos epresentar a função do Na representação de hidráulicos e componente do sistema e a circuitos hidráulicos e pneumáticos interconexão destes a fim de pneumáticos atender a finalidade global do sistema Perspectiva funcional Diagrama trajeto- epresentar o funcionamento Na representação de passo do sistema, ou seja, quando as operações seqüenciais funções são realizadas Perspectiva comportamental Tabela verdade Descrever o comportamento Na representação de dos atuadores como resultado operações combinatórias da combinação lógica dos elementos de sinal Perspectiva comportamental FC equential Function Chart Descrever o comportamento dos atuadores como resultado da combinação lógica dos elementos de sinal e do estado do sistema Na representação de operações seqüenciais Diagrama de contatos (Ladder Diagram) Perspectiva comportamental Equivalente a tabela verdade ou ao Grafcet Na representação de operações combinatórias e seqüenciais Desenho técnico epresenta as dimensões físicas dos diversos componentes e seus posicionamentos relativos Perspectiva estrutural Na representação da construção física do sistema Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 2

4 1.1 Tabela verdade A tabela verdade é uma ferramenta gráfica que descreve o comportamento dos diversos atuadores como resultado da combinação lógica dos elementos de sinal. É particularmente útil para a descrição comportamental de sistemas combinacionais. Para a construção da tabela é criada uma coluna para cada elemento de sinal e atuador do sistema, o número de linhas é determinado pela equação: (n de elementos de sinal) n de linhas = 2 Além destas linhas e colunas podem ser inseridas mais uma linha inicial, para a identificação das colunas, e uma coluna, para numeração das linhas. O preenchimento dos campos referentes aos elementos de sinal é padronizado segundo a lógica do exemplo a ser apresentado. O preenchimento dos campos dos atuadores é realizado linha a linha com base na combinação lógica dos elementos de sinal. Alguns controladores programáveis utilizam como editor de programação a tabela verdade, como por exemplo o Matrix da FETO, neste caso, além da representação do estado das entradas e saídas, são incluídos na elaboração da tabela verdade o estado de variáveis internas auxiliares que influenciam na lógica de processamento. É possível ainda elaborar o diagrama ladder a partir da tabela verdade. exemplo: Formulação do problema: Um cilindro para alimentação de peças armazenadas em um depósito deve avançar após ser dado um sinal de acionamento através de um botão manual ou de um pedal, desde que haja peças no referido depósito. Caso não haja peças, além de não acontecer o avanço do cilindro, deve ser dado um alarme acústico, assim que e somente se, for dado o comando de alimentação através do botão manual ou do pedal. Identificação dos elementos de sinal e atuadores Variáveis de entrada Notação Correspondência lógica acionamento por botão manual acionamento por pedal detector de peças no depósito botão acionado = 1 pedal acionado = 1 existência de peça = 1 Variáveis de saída Notação Correspondência lógica cilindro de alimentação alarme acústico 1 2 avançar cilindro 1 = 1 acionar alarme 2 = 1 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 3

5 Tabela verdade elem. de sinal / atuador linha Diagrama ladder obtido da tabela verdade (1) D 1 (5) D 1 D 2 L 2 (2) D 1 (6) L 1 D 2 D 2 (3) D 1 (7) D 1 L 2 L 2 (4) L 1 (8) L 1 D 2 D 2 Obtendo a equação booleana simplifica (utilizando o diagrama Veitch-Karnaugh) para o sistema em questão têm-se: =. +. =. (+) e o diagrama ladder pode ser significativamente reduzido. 2 =. +. =. (+) 1 2 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 4

6 Diagramas Veitch-Karnaugh: a) para duas variáveis de entrada b) para três variáveis de entrada c) para quatro variáveis de entrada E4 E4 d) para cinco variáveis de entrada E5 E5 E4 E4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 5

7 1.2 equential Function Chart O equential Function Chart (FC) é uma ferramenta que descreve o comportamento dos diversos atuadores como resultado da combinação lógica dos elementos de sinal e do estado do sistema. É particularmente útil para a descrição comportamental de sistemas seqüenciais. Este diagrama contém dois tipos básicos de elementos (passos e transições) ligados por arcos orientados. Formalmente um FC pode ser representado por uma quádrupla (X, T, L, X0), onde: X conjunto não vazio e finito de passos; T conjunto não vazio e finito de transições; L conjunto não vazio e finito de arcos orientados interligando um passo a uma transição ou então uma transição a um passo; X0 X conjunto de passos iniciais; Cada passo representa um possível estado de equilíbrio do sistema, sendo representado graficamente por um quadrado. Um passo pode estar na situação ativado ou desativado. e o passo está ativado significa que o sistema está no estado de equilíbrio por ele representado. Cada transição é representada graficamente por uma barra horizontal. Na representação gráfica, quando a orientação do arco é omitida presume-se que é de cima para baixo. Os passos iniciais, aqueles que estão ativos na inicialização do sistema, são representados graficamente por um quadrado duplo. A cada passo pode ser associado um conjunto de ações ou comandos. Cada ação ou comando é representado graficamente através de um retângulo interligado ao passo. Neste retângulo podem ser apresentadas as seguintes informações (ver figura1): (a) qualificador da ação ou comando, (b) descrição da ação ou comando, (c) o resultado da execução da ação ou comando. Quando o passo está ativado são executados as ações ou comandos associados ao passo em questão, respeitando o qualificador associado à ação ou comando. Na tabela abaixo são apresentados os diferentes qualificadores: Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 6

8 Qualificador None N L D P D D L Descrição Non-stored (null qualifier) Non-stored overriding reset stored time limited time delayed pulse stored and time delayed delayed and stored stored and time limited Usualmente, no interior do quadrado que representa um passo, são realizadas a identificação (numérica) do passo e uma breve descrição da ação ou comando relacionado com o passo em questão. A cada transição deve ser associada uma condição de transição na forma de uma equação booleana. Cada arco orientado interliga um único passo a uma única transição, ou uma única transição a um único passo. Porém, um passo do FC pode estar interligado a diversas transições. De forma similar, uma transição pode estar interligada a diversos passos. A evolução do FC, ou seja, a ativação e desativação de passos ocorre da seguinte forma: - uma transição está habilitada se todos os passos que a precedem imediatamente estão ativados; - a liberação de uma transição (clearing of a transition) ocorre se esta transição está habilitada e se a condição de transição a ela associada é verdadeira; - a liberação de uma transição ativa todos os passos que a sucedem imediatamente e desativa todos os passos que a precedem imediatamente. Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 7

9 0 inicial T0 1 1 ação 1 a b c T1 2 2 ação 2 a b c Fig. 1 - Estrutura básica do FC, com exemplo de Ligação imples entre passos e transições O FC permite representar diversas formas de interligações entre passos e transições. Na figura 1 é apresenta uma LIGAÇÃO IMPLE (single sequence). e o passo 1 está ativado então a transição T1 2 está habilitada. e a transição T1 2 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a liberação da transição T1 2 com a ativação do passo 2 e a desativação do passo 1. Na figura 2 é apresentada uma DITIBUIÇÃO IMULTÂNEA (beginning of simultaneous sequences). e o passo 1 está ativado então a transição T1 2/3 está habilitada. e a transição T1 2/3 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação dos passos 2 e 3 e a desativação do passo 1. Neste caso, a evolução do sistema a partir do passo 1, ocorrerá simultaneamente para o passo n 2 e para o passo n 3. 1 ação 1 T1 2/3 2 ação 2 3 ação 3 Fig. 2 - Distribuição IMULTÂNEA do FC Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 8

10 Na figura 3 é apresentada uma JUNÇÃO IMULTÂNEA (end of simultaneous sequences). e os passos 1 e 2 estão simultaneamente ativados então a transição T1/2 3 está habilitada. e a transição T1/2 3 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação do passo 3 e a desativação dos passos 1 e 2. 1 ação 1 2 ação 2 T1/2 3 3 ação 3 Fig. 3 - Junção IMULTÂNEA do FC Na figura 4 é apresentada uma DITIBUIÇÃO ALTENATIVA (beginning of a sequence selection divergence). e o passo 1 está ativado então as transições T1 2 e T1 3 estão habilitadas. Usualmente as condições de transição associadas a estas duas transições devem ser excludentes. e a transição T1 2 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação do passo 2 e a desativação do passo 1, o passo 3 não é ativado. e a transição T1 3 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação do passo 3 e a desativação do passo 1, o passo 2 não é ativado. Neste caso, a evolução do sistema a partir do passo 1, ocorrerá alternativamente para o passo n 2 ou para o passo n 3. Caso as transições T1 2 e T1 2 estejam habilitadas e as condições de transição associadas a estas duas transições sejam simultaneamente verdadeiras, então a transição mais à esquerda tem precedência sobre a transição mais à direita, ou seja, ocorre a ativação do passo 2 e a desativação do passo 1, o passo 3 não é ativado. 1 ação 1 T1 2 T1 3 2 ação 2 3 ação 3 Fig. 4 - Distribuição ALTENATIVA do FC Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 9

11 Na figura 5 é apresentada uma JUNÇÃO ALTENATIVA. e o passo 1 está ativado então a transição T1 3 está habilitada. e o passo 2 está ativado então a transição T2 3 está habilitada. e o FC tiver sido devidamente elaborado os passo 1 e 2 nunca estarão simultaneamente ativados. e a transição T1 3 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação do passo 3 e a desativação do passo 1. e a transição T2 3 está habilitada e a condição de transição associada a esta transição é verdadeira, então ocorre a ativação do passo 3 e a desativação do passo 2. 1 ação 1 2 ação 2 T1 3 T2 3 3 ação 3 Fig. 5 - Junção ALTENATIVA do FC Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 10

12 2. O método passo a passo para programação de CLP s O método passo a passo sistematiza a implementação de programas para controladores programáveis através da associação de um fluxograma lógico ou uma estrutura básica no diagrama ladder a cada passo do FC que descreve o comportamento do sistema. A seguir é apresentada a concepção básica do método: - a cada passo é associada uma memória (M n ) do tipo et/eset (ativa/desativa) - a ativação da memória (M n ) de um passo da seqüência habilita a ativação da memória (M n+1 ) do passo seguinte - a ativação da memória (M n ) de um passo desativa a memória (M n-1 ) do passo anterior - a ativação da memória (M n ) de um passo só ocorre quando a memória (M n-1 ) do passo anterior está ativada e a condição de transição associada à transição (T n ) que conduz do passo M n-1 ao passo M n é verdadeira Como pode ser verificada a concepção básica deste método é a mesma do FC, além disto, não há a obrigatoriedade de que o passo anterior ou posterior a um passo qualquer da seqüência seja único. Nas figuras a seguir são apresentados o fluxograma lógico e o diagrama de ladder de um passo genérico do método. M n-1 T n M n M n+1 >1 Fig. 6 - Fluxograma lógico de um passo genérico M n M n-1 T n M n M n+1 Fig. 7 - Diagrama ladder de um passo genérico Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 11

13 Para uma correta implementação do método é necessário que o passo inicial tenha uma estrutura adaptada conforme apresentado nas figuras a seguir. M n-1 T 0 >1 M n+1 Fig. 8 - Fluxograma lógico do passo inicial M n-1 T 0 M n+1 Fig. 9 - Diagrama ladder do passo inicial notação: M n M n-1 M n+1 T n T 0 - memória de um passo genérico - memória do passo anterior ao passo em análise - memória do passo posterior ao passo em análise - memória do passo inicial - comando de reset do equipamento - condição de transição para um passo genérico - condição de transição para o passo inicial (em geral o resultado da ação do último passo) Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 12

14 Exemplo 01: eja uma subestação de processamento de peças. Nesta subestação as peças a serem processadas estão previamente armazenadas em um depósito, a seqüência de processamento consiste em remover uma peça do depósito e fixar na posição de trabalho, em seguida uma fresa deve realizar a usinagem da peça e, concluída sua operação, retornar para a posição inicial; deve ser realizada a liberação da peça concluída e reiniciado o ciclo de trabalho com uma nova peça após ser realizado novo comando pelo operador. Para a execução desta atividade é especificada a seguinte instalação pneumática: A B E4 Y1 Y2 Y3 Y4 Descrição dos componentes: atuador A - realiza a remoção da peça do depósito e fixação na posição de trabalho atuador B - realiza a movimentação (avanço e retorno) da fresa - atuador A recuado - atuador A avançado (peça fixada na posição de trabalho) - atuador B recuado (fresa na posição de repouso) E4 - atuador B avançado (operação de fresagem concluída) TAT - início de ciclo Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 13

15 epresentação da seqüência de trabalho através de FC 0 inicial TAT.. 1 FIXA N Y1 2 FEA N Y3 E4 E4 3 ETONA FEA N Y4 4 OLTA N Y2 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 14

16 Implementação da seqüência representada através do FC em diagrama de funções e diagrama ladder, com ativação das saídas através das memórias relacionadas aos passos apropriados: M 1 M 1 TAT TAT M 1 M 1 M 1 M 1 M 1 E4 E4 M1 Y1 M4 Y2 M2 Y3 M3 Y4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 15

17 Tabela de correspondência inais de entrada ímbolo Descrição Entrada atuador A recuado atuador A avançado atuador B recuado E4 atuador B avançado TAT início reset do programa inais de saída ímbolo Descrição aída Y1 avançar atuador A Y2 recuar atuador A Y3 avançar atuador B Y4 recuar atuador B Variáveis internas ímbolo Descrição Variável M0 memória do passo 0 M1 memória do passo 1 M2 memória do passo 2 M3 memória do passo 3 M4 memória do passo 4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 16

18 Implementação de condições adicionais no método passo a passo - reset do programa E - parada de emergência CU - ciclo único CC - ciclo contínuo PFC - parada normal ao final do ciclo ManC - transição de passo manual condicionada à satisfação da respectiva condição lógica de transição ManI - transição de passo manual independente da satisfação da respectiva condição lógica de transição - execução de no máximo uma única liberação de transição a cada ciclo de atualização do CLP (scan cycle) Para a inclusão destas condições marginais são necessárias algumas alterações na estrutura do método passo a passo elementar, bem como a definição de algumas variáveis internas: M n-2 T n M n-1 M n EM M n+1 Fig Fluxograma lógico de um passo genérico T n M n M n-2 M n-1 EM M n M n+1 Fig Diagrama ladder de um passo genérico Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 17

19 M n-2 M n-1 T 0 E M n+1 Fig Fluxograma lógico do passo inicial M n-2 M n-1 T 0 E M n+1 Fig Diagrama ladder do passo inicial Variáveis internas a serem introduzidas: EM - combinação lógica "OU" dos comandos de reset do programa e parada de emergência EM EM E E CUM - memorização interna do modo de operação em ciclo único CU M último CUM CU CUM CC EM M último CUM CC EM Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 18

20 CCM - memorização interna do modo de operação em ciclo contínuo PFCM M último CC CCM CC CCM EM PFCM M último CCM CU EM CC PFCM - memorização interna da informação de parada normal ao final do ciclo PFC PFCM PFC PFCM CC CC PFCM EM EM TPMC - memorização interna, durante apenas 1 ciclo de atualização do CLP, do modo de operação com transição de passo manual condicionada à satisfação da respectiva condição lógica de transição aux1 - variável interna auxiliar, necessária para a implantação da variável TPMC (ATENÇÃO: empregar a solução 1 ou a solução 2) solução 1 aux1 ManC TPMC aux1 ManC TPMC TPMC TPMC aux1 ManC aux1 ManC solução 2 ManC P aux1 P TPMC ManC aux1 TPMC Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 19

21 - memorização interna, durante apenas 1 ciclo de atualização do CLP, do modo de operação com transição de passo manual independente da satisfação da respectiva condição lógica de transição aux2 - variável interna auxiliar, necessária para a implantação da variável (ATENÇÃO: empregar a solução 1 ou a solução 2) solução 1 aux2 ManI aux2 ManI aux2 ManI aux2 ManI solução 2 ManI P aux2 P ManI aux2 - armazenamento interno do modo de comutação de transição de passo TPMC CUM TPMC CCM CUM CCM Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 20

22 Implementação da seqüência representada através do FC em diagrama de funções e diagrama ladder, com ativação das saídas através das memórias relacionadas aos passos apropriados: OB: Nesta implementação não é utilizado o comando TAT, pois a função equivalente é desempenhada através dos comandos CC - ciclo único / CU - ciclo contínuo. Foi adotada a solução 1 na implementação das variáveis TPMC e E EM E EM CU M último CUM CU CUM CC EM M último CUM cc EM PFCM M último CC CCM CC CCM EM PFCM M último CCM CU EM CC PFC PFCM PFC PFCM CC EM CC PFCM EM aux1 ManC TPMC aux1 ManC TPMC TPMC TPMC aux1 ManC aux1 ManC aux2 ManI aux2 ManI aux2 ManI aux2 ManI TPMC CUM TPMC CCM CUM CCM Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 21

23 E E M 1 M 1 M 1 M 1 EM EM M 1 M 1 M 1 EM EM E4 M 1 E4 M 1 EM EM EM EM M1 Y1 M4 Y2 M2 Y3 M3 Y4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 22

24 Tabela de correspondência inais de entrada ímbolo Descrição Entrada atuador A recuado atuador A avançado atuador B recuado E4 atuador B avançado reset do programa CU ciclo único CC ciclo contínuo PFC parada normal ao final do ciclo E parada de emergência ManC transição de passo manual condicionada à satisfação da respectiva condição lógica de transição ManI transição de passo manual independente da satisfação da respectiva condição lógica de transição inais de saída ímbolo Descrição aída Y1 avançar atuador A Y2 recuar atuador A Y3 avançar atuador B Y4 recuar atuador B Variáveis internas ímbolo Descrição Variável M0 memória do passo 0 M1 memória do passo 1 M2 memória do passo 2 M3 memória do passo 3 M4 memória do passo 4 EM combinação lógica "OU" dos comandos de reset do programa e parada de emergência CUM memorização interna do modo de operação em ciclo único CCM memorização interna do modo de operação em ciclo contínuo PFCM memorização interna da informação de parada normal ao final do ciclo Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 23

25 TPMC aux1 aux2 memorização interna, durante apenas 1 ciclo de varredura do programa, do modo de operação com transição de passo manual condicionada à satisfação da respectiva condição lógica de transição variável interna auxiliar, necessária para a implantação da variável TPMC memorização interna, durante apenas 1 ciclo de varredura do programa, do modo de operação com transição de passo manual independente da satisfação da respectiva condição lógica de transição variável interna auxiliar, necessária para a implantação da variável armazenamento interno do modo de comutação de transição de passo Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 24

26 Análise da possibilidade de ocorrência do efeito avalanche ou cascata Denomina-se efeito avalanche ou cascata a ocorrência de múltiplas liberações de transição em um único ciclo de atualização do CLP. A associação da variável M n-2 na composição da condição lógica para ativação do passo M n garante que a cada ciclo de atualização do CLP (scan cycle) irá ocorrer no máximo uma única liberação de transição. eja o FC apresentado no exemplo 1 bem como as respectivas implementações utilizando o método passo-a-passo na sua versão básica (estrutura conforme figuras 6 a 9) e na versão expandida (estrutura conforme figuras 10 a 13). Deseja-se verificar a possibilidade do efeito avalanche em cada versão. uponha que num determinado ciclo de atualização do CLP seja verificada a seguinte situação: - o passo 1 está ativo ( ativada); - a condição de transição associada à transição entre o passo 1 e o passo 2 () é verdadeira; - a condição de transição associada à transição entre o passo 2 e o passo 3 (E4) é verdadeira; - a condição de transição associada à transição entre o passo 3 e o passo 4 () é verdadeira; i) análise da implementação segundo o método passo-a-passo na versão básica: linha 1 E4 linha 7 linha 8 linha 2 M 1 linha 3 linha 9 TAT M 1 linha 4 linha 10 M 1 linha 5 M 1 linha 6 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 25

27 linha 1) nada ocorre linha 2) desativa linha 3) nada ocorre linha 4) nada ocorre linha 5) ativa com retenção linha 6) nada ocorre linha 7) ativa com retenção linha 8) nada ocorre linha 9) ativa com retenção linha 10) nada ocorre Conclusão: Ocorre o efeito avalanche com a liberação das transições entre os passos (1 e 2) (2 e 3) e (3 e 4). Ocorre a ativação simultânea de múltiplos passos violando o comportamento previsto para o FC. ii) análise da implementação segundo o método passo-a-passo na versão básica: - suponha ainda que é verdadeiro linha 1 E4 M 1 linha 7 linha 2 linha 8 E EM M 1 M 1 linha 3 linha 9 linha 4 linha 10 EM M 1 EM M 1 linha 5 linha 6 EM Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 26

28 linha 1) nada ocorre linha 2) desativa linha 3) nada ocorre linha 4) nada ocorre linha 5) ativa com retenção linha 6) nada ocorre linha 7) como a variável M n-2 = está não ocorre a ativação de linha 8) nada ocorre linha 9) nada ocorre linha 10) nada ocorre Conclusão: Não ocorre o efeito avalanche. A implementação garante o comportamento previsto para o FC Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 27

29 Implementação de estruturas não lineares representadas através de FC Nesta seção serão discutidas as principais adaptações (destacadas com uma elipse) a serem realizadas no método passo a passo quando realizando a modelagem de estruturas não lineares representadas através do FC, as quais são: - estrutura com divisão alternativa - estrutura com divisão simultânea - estrutura com salto - estrutura com repetição eja a estrutura hipotética: Estrutura com divisão alternativa 2 T2 3 3 T T3 7 pto. de distribuição OU T4 5 T T5 6 6 T6 9 9 T8 9 pto. de junção OU T FC estrutura com divisão alternativa Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 28

30 De acordo com o FC de uma estrutura com divisão alternativa, ao atingir determinado passo da seqüência (passo n 3), a execução pode prosseguir por 2 ramos alternativos, sendo a decisão de qual ramo será realizado (passos n 4 a n 6 ou passos n 7 e n 8) determinada pelas respectivas condições de transição T3 4 e T3 7, este ponto da seqüência pode ser denominado "ponto de distribuição alternativa" ou "ponto de distribuição OU". Ao completar o último passo do ramo alternativo (passo n 6 ou passo n 8) a seqüência é novamente unificada, podendo este ponto ser denominado de "ponto de junção alternativa" ou "ponto de junção OU". Na tabela a seguir são relacionados os passos da seqüência e os respectivos passos anteriores e posteriores. elação de passos comentário n n-1 n-2 n pto. de distribuição OU / 7 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU passo de ramo alternativo após a distribuição OU passo após junção OU / 8 / 7 2 passo após junção OU / 8 11 pto. de distribuição OU - passo 3 após o ponto de distribuição a execução da seqüência é realizada alternativamente prosseguindo para um dos ramos da estrutura, no caso em análise o passo n 4 ou o passo n 7, desta forma o passo M n+1 relacionado à este passo é representado pela combinação lógica ou M 7 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 29

31 T2 3 M 1 T2 3 M 1 EM EM M 7 M 7 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 3 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU - passos n 4 e n 7 de forma a permitir a seleção para qual ramo da seqüência alternativa será realizado o desvio da execução quando no modo de transição de passo manual independente da satisfação das condições de prosseguimento é necessário a introdução das seguintes combinações lógicas: - E desvio da execução da seqüência do passo n 3 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 4 - E desvio da execução da seqüência do passo n 3 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 7 isto é necessário pois a combinação de memórias M n-1 e M n-2 dos passos n 4 e n 7 é idêntica (ver tabela acima) destaca-se que 3 4 e 3 7 são duas entradas de sinal acionadas manualmente pelo operador no momento da definição de qual ramo da seqüência alternativa deve ser seguido T EM EM T M 5 M 5 T EM M 7 EM T M 7 M 7 M 8 M 8 fluxograma lógico e diagrama ladder dos passos n 4 e n 7 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 30

32 1 passo após junção OU - passo n 9 tendo em vista a existência de caminhos alternativos para atingir o passo n 9 da seqüência a ativação da memória deste passo deve ser modelada representando a combinação lógica OU dos diferentes ramos T6 9 M 5 M 6 T8 9 M 7 M 8 M 9 EM M 10 fluxograma lógico do passo n 9 T6 9 M 5 M 6 M 9 T8 9 M 7 M 8 EM M 9 M 10 diagrama ladder do passo n 9 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 31

33 2 passo após junção OU - passo n 10 para a execução deste passo é necessário que o passo anterior esteja ativo, e que os passos anteriores a este último já tenham sido desativados T9 10 M 8 T9 10 M 6 M 9 M 6 M 8 M 9 M 10 M 10 EM EM M 10 M 11 M 11 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 10 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 32

34 eja a estrutura hipotética: Estrutura com divisão simultânea 2 T2 3 3 T3 4/7 4 7 pto. de distribuição E T4 5 T T T6/8 9 pto. de junção E T Grafcet de estrutura com divisão simultânea De acordo com o FC de uma estrutura com divisão simultânea, ao atingir determinado passo da seqüência (passo n 3), a execução prossegue simultaneamente através de 2 ramos independentes (passos n 4 a n 6 e passos n 7 e n 8), a condição de transição para realizar a distribuição simultânea é T3 4/7, este ponto da seqüência pode ser denominado "ponto de distribuição simultânea" ou "ponto de distribuição E". Ao completar o último passo de cada um dos ramos independentes (passo n 6 e passo n 8) a seqüência é novamente unificada, podendo este ponto ser denominado de "ponto de junção simultânea" ou "ponto de junção E". Na tabela a seguir são relacionados os passos da seqüência e os respectivos passos anteriores e posteriores. Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 33

35 elação de passos comentário n n-1 n-2 n pto. de distribuição E / 7 1 passo de ramo alternativo após a distribuição E passo de ramo alternativo após a distribuição E passo após junção E / 8 / 7 2 passo após junção E / 8 11 pto. de distribuição E - passo 3 após o ponto de distribuição a execução da seqüência é realizada prosseguindo simultaneamente, para cada um dos ramos da estrutura, no caso em análise o passo n 4 e o passo n 7, desta forma o passo M n+1 é representado pela combinação lógica e M 7 T2 3 M 1 T2 3 M 1 EM EM M 7 M 7 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 3 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 34

36 1 passo de ramo simultâneo após a distribuição E - passos n 4 e n 7 tendo em vista que a execução da seqüência deve prosseguir simultaneamente para os passos n 4 e n 7, na distribuição E não é necessária a inclusão dos elementos necessários para seleção do ramo da sequência, tal como realizado na distribuição OU, permanecendo a estrutura geral inalterada. T3 4/7 T3 4/7 EM EM M 5 M 5 T3 4/7 T3 4/7 M 7 M 7 EM EM M 7 M 8 M 8 fluxograma lógico e diagrama ladder dos passos n 4 e n 7 1 passo após junção E - passo n 9 tendo em vista a existência de caminhos independentes para atingir o passo n 9 da seqüência a ativação da memória deste passo deve ser modelada representando a combinação lógica E dos diferentes ramos T6/8 9 M 5 M 6 T6/8 9 M 7 M 8 M 9 EM M 10 fluxograma lógico do passo n 9 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 35

37 T6/8 9 M 5 M 6 aux1m 9 T6/8 9 M 7 M 8 aux2m 9 aux1m 9 aux2m 9 M 9 EM M 9 M 10 diagrama ladder do passo n 9 tendo em vista que a combinação lógica E no diagrama ladder é implementada através da interligação de elementos em série e de forma a minimizar a extensão lateral do diagrama foram criadas duas variáveis internas auxiliares "aux1m 9 " e "aux2m 9 ", cada uma destas variáveis representa a satisfação das condições necessárias para ativação da memória do passo n 9 resultantes da execução da seqüência através de cada um dos caminhos independentes 2 passo após junção E - passo n 10 para a execução deste passo é necessário que o passo anterior esteja ativo, e que os passos anteriores a este último já tenham sido desativados T9 10 M 8 T9 10 M 6 M 9 M 6 M 8 M 9 M 10 M 10 EM EM M 10 M 11 M 11 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 10 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 36

38 eja a estrutura hipotética: Estrutura com salto 2 T T3 4 pto. de distribuição OU T4 5 5 T5 6 6 T6 7 7 T7 8 T3 8 pto. de junção OU 8 T8 9 9 FC de estrutura com salto De acordo com o FC de uma estrutura com salto, ao atingir determinado passo da seqüência (passo n 3), a execução pode prosseguir por 2 caminhos alternativos, seguindo pela seqüência normal (passo n 4) ou então sendo desviada para um passo mais avançado (passo n 8), sendo que neste caso os passos intermediários (passos n 4 a n 7) não são realizados. Uma possível forma de realizar a modelagem desta estrutura é considerando-a como uma distribuição alternativa na qual em um dos ramos alternativos não existe qualquer atividade. Na tabela a seguir são relacionados os passos da seqüência e os respectivos passos anteriores e posteriores. Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 37

39 elação de passos comentário n n-1 n-2 n pto. de distribuição OU / 8 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU passo após junção OU passo de ramo alternativo após a distribuição OU / 3 / 2 2 passo após junção OU / 3 10 pto. de distribuição OU - passo 3 após o ponto de distribuição a execução da seqüência é realizada prosseguindo alternativamente para um dos ramos da estrutura, no caso em análise o passo n 4 ou o passo n 8, desta forma o passo M n+1 é representado pela combinação lógica ou M 8 T2 3 M 1 T2 3 M 1 EM EM M 8 M 8 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 3 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 38

40 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU - passos n 4 e n 8 de forma similar ao realizado na divisão alternativa, visando permitir a seleção para qual ramo da seqüência será realizado o desvio da execução quando no modo de transição de passo manual independente da satisfação das condições de prosseguimento é necessário a introdução das seguintes combinações lógicas: - E desvio da execução da seqüência do passo n 3 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 4 - E desvio da execução da seqüência do passo n 3 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 8 isto é necessário pois uma das combinações de memórias M n-1 e M n-2 do passo n 8 é idêntica à do passo n 4 (ver tabela acima) destaca-se que 3 4 e 3 8 são duas entradas de sinal acionadas manualmente pelo operador no momento da definição de qual ramo da seqüência alternativa deve ser seguido, ou seja se deve realizar o salto ou não. T EM EM T M 5 M 5 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 4 1 passo após junção OU - passo n 8 tendo em vista a existência de caminhos alternativos para atingir o passo n 8 da seqüência, a ativação da memória deste passo deve ser modelada representando a combinação lógica OU dos diferentes ramos além disto, deve ser observado que este passo é simultaneamente - o 1 passo após junção OU e - o 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU sendo necessárias as adaptações correspondentes aos dois tipos de passos já implementados na distribuição alternativa. Deve ser observado ainda que, quando a transição para o passo n 8 é proveniente do passo n 7 o passo n 8 não possui combinação de memórias M n-1 e M n-2 idêntica a nenhum outro passo (ver tabela acima), desta forma não é necessário a inclusão da variável 7 8 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 39

41 T7 8 M 6 M 7 T EM M 8 M 9 fluxograma lógico do passo n 8 T7 8 M 6 M 7 M 8 T3 8 EM 3 8 M 8 M 9 diagrama ladder do passo n 8 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 40

42 2 passo após junção OU - passo n 9 tendo em vista a existência de caminhos alternativos para atingir o passo n 8, a ativação da memória do passo n 9 deve ser modelada representando a combinação lógica OU dos diferentes ramos. Para a execução deste passo é necessário que o passo anterior esteja ativo, e que os passos anteriores a este último já tenham sido desativados T8 9 T8 9 M 7 M 8 M 7 M 8 M 9 M 9 EM EM M 9 M 10 M 10 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 9 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 41

43 eja a estrutura hipotética: Estrutura com repetição 2 T T3 4 pto. de junção OU T4 5 5 T5 6 6 T6 7 7 T7 4 8 T7 8 pto. de distribuição OU T8 9 FC de estrutura com repetição De acordo com o FC de uma estrutura com repetição, ao atingir determinado passo da seqüência (passo n 7), a execução pode prosseguir por 2 caminhos alternativos (ponto de distribuição alternativa), seguindo pela seqüência normal (passo n 9) ou então sendo desviada para um passo anterior da seqüência (passo n 4) (ponto de junção alternativa), sendo que neste caso os passos intermediários (passos n 4 a n 7) serão realizados novamente. A decisão se ocorre a repetição ou não dos passos é determinada pelas respectivas condições de transição T7 4 e T7 8. Uma possível forma de realizar a modelagem desta estrutura é considerando-a como uma distribuição alternativa na qual em um dos ramos alternativos não existe nenhuma atividade. Deve ser observado, entretanto, que diferentemente da estrutura com divisão alternativa e da estrutura com salto o ponto de distribuição alternativa está localizado após o ponto de junção alternativa. Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 42

44 Na tabela a seguir são relacionados os passos da seqüência e os respectivos passos anteriores e posteriores. elação de passos comentário n n-1 n-2 n passo após junção OU passo de ramo alternativo após a distribuição OU / 7 / 6 2 passo após junção OU / pto. de distribuição OU / 4 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU pto. de distribuição OU - passo 7 após o ponto de distribuição a execução da seqüência é realizada prosseguindo alternativamente para um dos ramos da estrutura, no caso em análise o passo n 4 ou o passo n 8, desta forma o passo M n+1 é representado pela combinação lógica ou M 8 T6 7 M 5 M 6 T6 7 M 5 M 6 M 7 M 7 EM EM M 7 M 8 M 8 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 7 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU - passos n 4 e n 8 de forma similar ao realizado na divisão alternativa, visando permitir a seleção para qual ramo da seqüência será realizado o desvio da execução quando no modo de transição de passo manual Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 43

45 independente da satisfação das condições de prosseguimento é necessário a introdução das seguintes combinações lógicas: - E desvio da execução da seqüência do passo n 7 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 4 - E desvio da execução da seqüência do passo n 7 para o ramo alternativo que inicia com o passo n 8 isto é necessário pois uma das combinações de memórias M n-1 e M n-2 do passo n 4 é idêntica à do passo n 8 (ver tabela acima) destaca-se que 7 4 e 7 8 são duas entradas de sinal acionadas manualmente pelo operador no momento da definição de qual ramo da seqüência alternativa deve ser seguido, ou seja se deve realizar a repetição ou não. T M 6 M 7 EM M 8 EM T M 6 M 7 M 8 M 8 M 9 M 9 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 8 1 passo após junção OU - passo n 4 tendo em vista a existência de caminhos alternativos para atingir o passo n 4 da seqüência, a ativação da memória deste passo deve ser modelada representando a combinação lógica OU dos diferentes ramos além disto, deve ser observado que este passo é simultaneamente - o 1 passo após junção OU e - o 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU sendo necessárias as adaptações correspondentes aos dois tipos de passos já implementados na distribuição alternativa. Deve ser observado ainda que, quando a transição para o passo n 4 é proveniente do passo n 3 o passo n 4 não possui combinação de memórias M n-1 e M n-2 idêntica a nenhum outro passo (ver tabela acima), desta forma não é necessário a inclusão da variável 3 4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 44

46 T3 4 T7 4 M 6 M EM M 5 fluxograma lógico do passo n 4 T3 4 T7 4 M 6 M 7 EM 7 4 M 5 diagrama ladder do passo n 4 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 45

47 2 passo após junção OU - passo n 5 tendo em vista a existência de caminhos alternativos para atingir o passo n 4, a ativação da memória do passo n 5 deve ser modelada representando a combinação lógica OU dos diferentes ramos. Para a execução deste passo é necessário que o passo anterior esteja ativo, e que os passos anteriores a este último já tenham sido desativados T4 5 M 8 T4 5 M 8 M 5 M 5 EM EM M 5 M 6 M 6 fluxograma lógico e diagrama ladder do passo n 5 Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 46

48 estrição na modelagem de estruturas com repetição: Em função do intertravamento de memórias internas as estruturas com repetição devem ser modeladas com no mínimo 3 passos internos ao laço de repetição, no caso da modelagem de número inferior a este ocorre falha na execução da seqüência. e necessário podem ser incluídos passos sem ação efetiva no sistema, introduzidos apenas para observar esta determinação. Na figura e tabela abaixo é analisado o problema que ocorre na modelagem de apenas 2 passos internos ao laço de repetição. 3 4 T3 4 pto. de junção OU T4 5 5 T5 4 6 T5 8 pto. de distribuição OU FC de estrutura com repetição elação de passos comentário n n-1 n-2 n+1 1 passo após junção OU 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU 2 passo após junção OU pto. de distribuição OU 1 passo de ramo alternativo após a distribuição OU / / / Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 47

49 Bibliografia: ATTIÉ,.. Automação hidráulica e pneumática empregando a teoria de sistemas a eventos discretos. Florianópolis: CPGEM, 1998 (Dissertação de mestrado). BOLLMANN, A. Fundamentos da automação industrial pneutrônica. Brasil, ão Paulo. ABHP, 1996.Modelagem e implementação de sistemas a eventos discretos. IEC. IEC Preparation of function charts for control systems. IEC, Prof. Agnelo Denis Vieira - PUC P 48