SISTEMAS SECUENCIALES Y MÉTODOS DE SOLUCIÓN (CASCADA, PASO A PASO Y GRAFCET)

Sistemas secuenciales y métodos de solución (cascada, paso a
paso, GRAFCET).
CIRCUITOS SECUENCIALES
Son aquellos en el que el orden en que se ejecutan varias acciones es producto de un automatismo. En
el caso específico de accionamiento neumáticos se simplifica su representación asignado a los
actuadores finales una letra mayúscula así mismo se utiliza un signo + si el vástago del cilindro está
extendido y un signo – si el vástago esta retardo
Método Cascada
Es un sistema sencillo para la resolución de circuitos neumáticos secuenciales, en
los cuales, se repitan estados neumáticos. El método consta de una serie de pasos
que deben seguirse sistemáticamente:
Definir la secuencia. Lógicamente, conforme al funcionamiento que se desea del
sistema. Si se quiere un avance del cilindro A, un avance del cilindro B y un
retroceso simultáneo de ambos, la secuencia quedaría de la siguiente forma: A+ B+
(A- B-)
Determinar los grupos. Teniendo en cuenta que en un mismo grupo no puede
repetirse la misma letra y que si en el último grupo hay una o más letras que no
están en el primer grupo, pasarían a éste, delante de la primera letra de la
secuencia.
Colocar tantas líneas de presión como grupos hay en la secuencia y tantas válvulas
distribuidoras de línea, como grupos menos uno.
Se basa en crear un dispositivo de mando que tenga tantas salidas como fases a
desarrollar en la secuencia, entendiendo como fase un grupo de letras de la
secuencia en las que no se repita ninguna.
Para cada uno de ellos utilizaremos válvulas de memoria 4/2 o 5/2. Así con una
válvula obtenemos un dispositivo de 2 salidas. Si en la vía de presión conectamos
otra válvula, obtendremos un dispositivo de 3 salidas. Añadiendo válvulas iremos
incrementando el número de salidas sucesivamente. Sin embargo, para más de
cuatro salidas no es aconsejable este método ya que el dispositivo de mando resulta
muy lento al disponer de una única toma de presión.
Método de resolución
Escribir correctamente la secuencia. Tener en cuenta que, en inversión exacta, al
no haber problemas de simultaneidad de señales no resulta económico ya que
requiere la utilización de más válvulas.
Dividir la secuencia en grupos, de forma que abarque el mayor número de letras,
pero no se repita ninguna letra en los grupos formados (para más de cuatro grupos
no es recomendable por su lentitud y pérdida de presión).
Ejemplos: A + B + / B – A – (2 GRUPOS) A + / A – B + / B – (3 GRUPOS)
El número de distribuidores 4/2 ó 5/2 necesarios para el circuito de mando es igual
al número de grupos resultante menos uno. Los distribuidores quedan conectados
en serie y la salida de la válvula que sigue en la serie invierte la válvula que da la
salida anterior.
Lo cilindros y distribuidores deben alimentarse directamente de la red, no de las
salidas de los dispositivos de mando.
Los finales de carrera de cada grupo se alimentan de su línea, las líneas equivalen
a los grupos y se forman a partir de las utilizaciones de los distribuidores y selectores
y habrá tantas como grupos.
La señal de pilotaje para el primer movimiento de cada grupo se toma directamente
de su línea.
Dentro de cada grupo los movimientos se ordenan directamente.
El último final de carrera de cada grupo manda señal al distribuidor selector para
que la presión cambie al grupo siguiente.
Para mayor seguridad, es aconsejable montarlos en simultaneidad (usando una
válvula Y) con la salida anterior y alimentarlos directamente de la red.
El último final de carrera se monta en simultaneidad con las condiciones de mando,
para evitar que una nueva secuencia no comienza sin haber finalizado la anterior.
Esquema normal en cascada
Método Paso A Paso
Este método presenta una mayor rapidez de mando ya que las válvulas se conectan
en paralelo, alimentándose directamente de la red. Sin embargo, frente al método
de cascada presenta el inconveniente que, para el mismo número de salidas, el
método paso a paso necesita una válvula de memoria más, una por cada línea de
salida que necesitemos. Además, no puede utilizarse cuando el número de salidas
sea dos (ya que cada salida debe borrar la anterior, no podría activarse).
Para la realización del dispositivo de mando por este método, usaremos válvulas de
memoria 3/2 biestables, alimentadas directamente de la red y conectadas en
paralelo. Usaremos tantas como salidas deba tener el sistema (al menos 3). Todas
estas válvulas estarán en posición cerrado, excepto la que da presión a la última
salida, que estará en abierto, y cada válvula deberá borrar la válvula de la línea
anterior
En la figura 3.7 podemos ver el dispositivo de mando para un sistema con 4 salidas:
Dispositivo para un sistema de mando con 4 salidas
Para ganar rapidez en el mando y garantizar la seguridad, conviene que los
elementos que cambian la presión del grupo, se alimenten directamente de la red y
que las válvulas de control se monten en simultaneidad (usando válvulas Y) con la
salida anterior, como se ve en la figura:
Sistema de mando conectado
Resolución por este método
Se trata de diseñar el circuito de mando de modo que cada fase de la secuencia
disponga de su propia salida. La mayor ventaja es que se puede modificar la
secuencia sin tener que modificar el mando. El inconveniente es que precisaremos
más válvulas de memoria, una por cada movimiento de la secuencia. Los pasos a
seguir:
1. Escribir correctamente la secuencia y dividirla en tantos grupos como fases tenga.
2. A cada grupo le corresponde una salida del dispositivo de mando, formado por
una válvula 3/2 de memoria. Habrá tantas salidas como grupos en que se haya
dividido la secuencia.
3. En la posición inicial, todas las salidas del dispositivo de mando estarán anuladas,
excepto la última, que se deberá estar activa.
4. La activación de cada salida se realizará tomando la alimentación de los finales
de carrera de la salida anterior.
Es aconsejable utilizar una válvula de simultaneidad (Y) alimentada por un lado de
la línea anterior y por el otro del final de carrera que activa la secuencia.
5. La desactivación de una memoria (salida) se realiza con la salida siguiente.
6. Los cilindros y distribuidores que los gobiernan se alimentarán directamente de
la red, nunca de las salidas de los dispositivos de mando.
7. Los finales de carrera conviene que se alimenten directamente de la red y serán
las entradas del dispositivo de mando.
8. Cada orden se toma directamente del grupo (salida) al que pertenece. El final de
carrera que certifica el final de una fase de la secuencia se utilizará para cambiar la
presión a la salida siguiente.
9. El último final de carrera se montará en simultaneidad con las condiciones de
mando, para garantizar que una nueva secuencia no comienza sin haber finalizado
la anterior.
La secuencia resuelta por este método:
Secuencia método paso a paso
Método GRAFCET
Los primeros métodos para el desarrollo de automatismos eran puramente
intuitivos, llevados a términos por expertos y desarrollados basándose en la
experiencia En la actualidad se utilizan métodos más sistemáticos con lo que no es
necesario ser un experto en automatismos para llevarlos a término.
El GRAFCET es un diagrama funcional que describe los procesos a automatizar,
teniendo en cuenta las acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan
estas acciones.
Este método de representación es aceptado en Europa y homologado por varios
países, entre ellos Francia por la norma NFC-03-190 y en Alemania por DIN.
Reglas del GRAFCET.
Un GRAFCET está compuesto de:



Etapa: define un estado en el que se encuentra el automatismo. Las etapas
de inicio se marcan con un doble cuadrado.
Acción asociada: define la acción que va a realizar la etapa, por ejemplo,
conectar un contactor, desconectar una bobina, etc.
Transición: es la condición o condiciones que, conjuntamente con la etapa
anterior, hacen evolucionar el GRAFCET de una etapa a la siguiente, por
ejemplo, un pulsador, un detector, un temporizador, etc.
Composición de un GRAFCET
Principios Básicos
Para realizar el programa correspondiente a un ciclo de trabajo en lenguaje
GRAFCET, se deberán tener en cuenta los siguientes principios básicos:



Se descompone el proceso en etapas que serán activadas una tras otra.
A cada etapa se le asocia una o varias acciones que sólo serán efectivas
cuando la etapa esté activa.
Una etapa se activa cuando se cumple la condición de transición y está activa
la etapa anterior.


El cumplimiento de una condición de transición implica la activación de la
etapa siguiente y la desactivación de la etapa precedente.
Nunca puede haber dos etapas o condiciones consecutivas, siempre deben
ir colocadas de forma alterna.
Clasificación de las secuencias
En un GRAFCET podemos encontrarnos con tres tipos de secuencias:
Lineales. En las secuencias lineales el ciclo lo componen una sucesión lineal de
etapas como se refleja en el siguiente GRAFCET de ejemplo de la figura 3.11:
Sucesión lineal
El programa irá activando cada una de las etapas y desactivando la anterior
conforme se vayan cumpliendo cada una de las condiciones. Las acciones se
realizarán en función de la etapa activa a la que están asociadas. Por ejemplo, con
la etapa 1 activa tras arrancar el programa, al cumplirse la "Condición 1", se activará
la etapa 2, se desactivará la 1, y se realizará la "Acción 1".
Con direccionamientos o alternativa. En un GRAFCET con direccionamiento el ciclo
puede variar en función de las condiciones que se cumplan. En el siguiente ejemplo
a partir de la etapa inicial se pueden seguir tres ciclos diferentes dependiendo de
qué condiciones (1, 2 y/o 3) se cumplan, (normalmente sólo una de ellas podrá
cumplirse mientras la etapa 1 esté activa, aunque pueden cumplirse varias)
GRAFCET con direccionamiento
Simultáneas. En las secuencias simultáneas varios ciclos pueden estar
funcionando a la vez por activación simultánea de etapas. En el siguiente
ejemplo, cuando se cumple la condición 1 las etapas 2, 3 y 4 se activan
simultáneamente.
Secuencias simultaneas
En los casos de tareas simultáneas (árbol abierto por doble línea horizontal) la etapa
siguiente al cierre solo podrá iniciarse cuando TODAS las etapas paralelas hayan
terminado.
Conclusión
Se tiene existen diversos métodos para desarrollar un circuito neumático o electro
neumático tales como el llamado paso a paso , el de cascada o el de GRAFCET
estos métodos se basan en el funcionamiento del circuito dado que en la industria
los procesos que se elaboran son bastante complejos se tiene que tener una
metodología bien comprendida de cómo se tiene que realizar estos circuitos y
saber cómo es que van a funcionar antes de ponerlos en práctica para no tener
errores esto conlleva a que los creadores de estos circuitos se basen en alguno de
estos métodos para realizar sus cálculos y sus diagramas para mejor realización
de estos.