GRAFCET

GRAFCET (viết tất của GRAphe Fonctionnel de Com- mande Etape Transition) là ngôn ngữ chuyên biệt bằng đồ họa mô tả chức năng điều khiển các trình tự và các điểu kiện chuyển mạch tiếp theo trong tự động hóa. GRAFCET chỉ có thể biểu thị hệ điểu khiển trình tự được chuyển đổi theo nguyên lý xóa chuỗi nhịp.

GRAFCET tuân theo tiêu chuẩn EN 60848:2002-12 châu Âu và được dùng làm ngôn ngữ đồ họa thay cho sơ đồ chức năng theo tiêu chuẩn DIN 40719-6, đồng thời có thể thay thế biểu đổ chức năng và biểu đổ hành trình-bước. GRAFCET được sử dụng để mô tả tác vụ điểu khiển một cách rõ ràng, cùng những tầng thứ bậc trong các trình tự điểu khiển. GRAFCET cũng có thể mô tả hệ điểu khiển không phụ thuộc vào thiết bị hoặc loại điểu khiển nhất định, chẳng hạn như kiểu khí nén hoặc điện khí nén (Hình 1).

Cấu tạo và các nguyên tắc cơ bản của GRAFCET

GRAFCET bao góm phẩn cấu trúc chứa các yếu tố bước và chuyển tiếp và phần tác động nêu các hoạt động (Hình 2).

Các bước và chuyển tiếp của một GRAFCET luôn thay phiên nhau. Tại một thời điểm, luôn luôn chỉ có một bước được hoạt động, nó có thể kích hoạt nhiều hành động bất kỳ nào. Tại bất kỳ vị trí nào trong GRAFCET cũng có thể đưa vào các ghi chú để trong ngoặc kép.

Bên cạnh các trình tự vận hành tịnh tiến, GRAFCET còn có thể điểu khiển phân nhánh thay thế hoặc song song. Hơn nữa, ta cũng có thể cấu trúc GRAFCET theo cấp bậc, thí dụ có thể chia các phần GRAFCET theo nút dừng khẩn cấp, lựa chọn kiểu vận hành, dạng chuyển đổi năng lượng (Dạng chuyển đổi nàng lượng giữa 2 lưới điện không đồng bộ mà không sử dụng truyền tải điện cao thế một chiều hay các thiết bị đặc biệt khác) hoặc cho các bước vĩ mô, thí dụ như M2 “Chế độ tự động”.

Phẩn cấu trúc

Khởi đẩu. Bước bắt đẩu hay bước khởi tạo cho biết vị trí hoặc trạng thái ban đầu của hệ điều khiển ghi số 1-trong khung kép. Từ đó quy trình được đưa vào hoạt động.
Bước. Mỗi bước kế tiếp hẩu như đều được ghi số trong khung đơn. Trạng thái của mỗi bước được biểu thị theo biến số bước (Giá trị 1 hoặc 0).
Sự chuyển tiếp. Sự chuyển tiếp giữa hai bước là điều kiện để bắt đầu bước kế tiếp, được chỉ dẫn ở cạnh bên một đường nằm ngang (xem biểu tượng hình 2, bên phải). Phía bên trái (trong dấu ngoặc) là tên của chuyển tiếp, phía bên phải điều kiện chuyển tiếp là chú thích hoặc biểu thức đại số lôgic (đại số Boole).

Phẩn tác động

Mỗi bước của quá trình có một hoặc nhiều hành động. Nếu bước được kích hoạt, những hành động này sẽ được thực hiện. Một hành động được ghi trong ô chữ nhật. Các ô ký hiệu bước và hành động có cùng chiểu cao. Có các cách mô tả khác nhau khi có nhiều hành động (Hình 1).

Thứ tự của các hành động không mô tả trình tự theo thời gian. Hành động, tùy theo phương thức hoạt động, được chia thành hành động tác dụng liên tục và hành động tác dụng lưu trữ.

Hành động tác dụng liên tục

Hành động tác dụng liên tục được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định. Sau đó hành động sẽ tự động hủy.

Cho đến chừng nào một bước điều khiển còn I hoạt động, biến số sẽ có giá trị 1, nếu không, nó sẽ có giá trị 0.

Trong ô hành động (chữ nhật), một đoạn văn bản có thể xuất hiện dưới dạng một mệnh lệnh, chỉ dẫn, hoặc tên của biến số (Hình 2).

Trong chương trình (sơ đổ) lập kế hoạch điểu khiển độc lập với công nghệ, ký hiệu mô tả truyền động là 2A1, đấu nối van là 2V1 -14 trong điều khiển bằng khí nén và lõi nam châm là 2M1 trong điều khiển bằng điện-khí nén. Các hành động được nêu trong bước 4 mô tả cùng đặc điểm: sự truyền động chỉ được thực thi khi bước 4 được duy trì trạng thái kích hoạt.

Bên cạnh việc khởi động bước điểu khiển có thể cần thêm các điều kiện chỉ định (B8, 3s/B9 vv..) trước khi cho phép thực hiện một hành động.

Hành động tác dụng lưu trữ

Các hành động tác dụng lưu trữ được gán cho giá trị lôgic “1” trong một bước trình tự cụ thể và vào một thời điểm sau đó trong bước kế tiếp sẽ chuyển về giá trị lôgic”0″.

Giá trị của một biến số được lưu lại (3M1:= 1) cho đến khi bị thay đổi do một hành động khác (3M1:= 0).

Giá trị của một biến số có thể thay đổi khi một bước được tác động (ĩ) hoặc hủy tác động (ị – chỉ có thể thực hiện với PLC) (Hình 3).

Mũi tên hướng sang phía ngang (“cờ”) cho biết hành động sẽ được thực hiện chỉ sau khi một sự kiện xảy ra theo chế độ lưu trữ. Trong bước số 9 trước biến số 2B1 có một mũi tên, nghĩa là sẽ có sự chuyển đổi tín hiệu “0” sang “1” được hiểu như một sự kiện, người ta gọi đây là một cạnh dương.

Thí dụ: Thiết bị nâng

Sơ đồ công nghệ (sơ đổ vị trí) là sơ đổ tổng quát sắp xếp các bộ phận được sử dụng và quy trình thực hiện: Chi tiết được nâng bằng xi lanh đẩy lên 1 AI và được xi lanh 2A1 đẩy sang băng tải ở tẩng trên. Sau đó cả hai xi lanh rút về vị trí ban đẩu (Hình 1).

Có thể mô tả tóm tắt quá trình chuyển động này như sau (+ = rút lại, – = đẩy ra):

1A1 + 2A1+1A1-2A1-

GRAFCET cho phép mô tả bằng nhiều cách khác nhau.Trong khi sơ đổ GRAFCET ở Hình 1, trang 476, mô tả trình tự của thiết bị nâng dựa trên cơ cấu chấp hành, GRAFCET trong Hình 2 mô tả sự điểu khiển bằng khí nén với cơ phận điều khiển có hai trạng thái ổn định (lưỡng ổn) tạo ra bằng cách sử dụng các hành động tác dụng liên tục.

Quá trình điểu khiển được chia thành 5 bước nối tiếp nhau.

Bước khởi động 1 mô tả vị trí ban đầu của hệ điều khiển ngay sau khi đóng mạch. Chuyển tiếp giữa các bước là các điều kiện cẩn thiết để hệ điều khiển tiếp tục hoạt động, khi

Công tắc khởi động 1 S3 được ấn xuống
Van chính 0V1 ở vào vị trí đóng mở “a”
Công tắc tiệm tiến khí nén 1B1 được tác động từ xi lanh 1 AI
và công tắc tiệm tiến khí nén 2B1 tác động từ xi lanh 2A1

Sơ đồ mạch minh họa chức năng của hệ điều khiển theo kỹthuật đã chọn, chẳng hạn khí nén, và sự liên hệ giữa các phẩn tử riêng rẽ của hệ điểu khiển với nhau (Hình 3).

Các cấu kiện của sơ đồ mạch được bố trí một cách tổng quan không theo vị trí mà là tương ứng với chức năng của các tầng, chẳng hạn phẩn nguổn, tín hiệu, liên kết, tác chỉnh, và truyền động (từ dưới lên trên).