المتمن grafcet

 درس Grafcet: المفاهيم الأساسية 

1- نبذة تاريخية

في عام 1975، حددت مجموعة من الأكاديميين والصناعيين من قسم "الأنظمة المنطقية" في AFCET (Association Française de Cybernétique Economique et Technique) هدف تحديد شكلية تتكيف مع تمثيل التطورات المتسلسلة للنظام ولها ما يلي: صفات:

• بسيط
• مقبولة من الجميع
• مفهومة لكل من المصممين والمشغلين
• إمكانية توفير سهولة الانتقال إلى الأجهزة و/أو التنفيذ القائم على البرامج للأتمتة المحددة على هذا النحو

في البداية، كان العمل يتألف من وضع أحدث الأساليب المختلفة لنمذجة سلوك مثل هذه الأنظمة. وبالتالي تم تحديد ثلاث فئات رئيسية من أدوات النمذجة:

• المخططات التنظيمية
• الرسوم البيانية للدولة

أدى تحليل مزايا وعيوب هذه الأدوات، في عام 1977، إلى تعريف GRAFCET، والذي سمي بهذا الاسم للدلالة على أصل أداة النمذجة الجديدة هذه "AFCET" وهويتها خطوات القيادة الوظيفية GRAphe - Transitions). وكانت نتائج هذا العمل موضوع منشور رسمي في مجلة "Automatique et Informatique Industrielle" في ديسمبر 1977، وهو التاريخ الذي يعتبره المجتمع اليوم مطابقًا للتاريخ الفعلي لميلاد GRAFCET.

2- تعريف

يعد GRAFCET (GRAphe  Fonctionnel  de Commande  par Etapes et  Transitions) أو SFC (Sequential Fonction Chart) أداة رسومية تصف السلوكيات المختلفة لتطور الأنظمة وتؤسس مراسلات ذات طبيعة تسلسلية واندماجية بين:

• المدخلات، أي نقل المعلومات من الجزء التشغيلي إلى جزء التحكم
• المخرجات، نقل المعلومات من جزء التحكم إلى الجزء التشغيلي.

إنها أداة رسومية قوية، يمكن استخدامها مباشرة، لأنها أيضًا لغة لمعظم واجهات برمجة التطبيقات الموجودة في السوق. عند استخدام كلمة GRAFCET (بأحرف كبيرة)، فإنها تشير إلى أداة النمذجة. عندما تتم كتابة كلمة grafcet بأحرف صغيرة، فإنها تشير بعد ذلك إلى نموذج تم الحصول عليه باستخدام قواعد GRAFCET. (مثال: لقد استخدمت GRAFCET لتصميم هذا الجهاز، وألق نظرة على grafcet للسلامة وأخبرني برأيك)

يتضمن GRAFCET ما يلي:

• الخطوات المرتبطة بالإجراءات.
• التحولات المرتبطة بالتعاقبات.
• اتصالات موجهة تربط المراحل والانتقالات.

3- وصف المتمن

يمكن تمثيل وصف السلوك المتوقع للأتمتة بواسطة GRAFCET من "مستوى" معين. يتطلب تحديد "مستوى" GRAFCET مراعاة ثلاثة أبعاد:

وجهة النظر، التي تميز وجهة النظر التي بموجبها يشارك المراقب في عمل النظام لإعطاء وصف له. هناك ثلاث وجهات نظر:

• وجهة نظر النظام.
• وجهة نظر الجزء المنفذ.
• وجهة نظر جزء التحكم.

المواصفات التي تميز طبيعة المواصفات الفنية التي يجب على الطرف الطالب استيفائها. هناك ثلاث مجموعات من المواصفات:

• المواصفات الفنية.
• المواصفات التكنولوجية.
• المواصفات التشغيلية.

الجودة، التي تميز مستوى التفاصيل في وصف العملية، بدءًا من المستوى العالمي (أو التمثيل الكلي) وحتى المستوى الكامل للتفاصيل حيث يتم أخذ جميع الإجراءات والمعلومات الأولية في الاعتبار.

4- المفاهيم الأساسية لـ GRAFCET

1.4 - الخطوة (المرحلة)

ترمز الخطوة إلى حالة أو جزء من حالة النظام الآلي. تحتوي الخطوة على حالتين محتملتين: نشطة ممثلة برمز مميز في الخطوة أو غير نشطة. الخطوة i، الممثلة بمربع مرقم رقميًا، لديها متغير حالة، يسمى متغير الخطوة Xi. هذا المتغير هو متغير منطقي بقيمة 1 إذا كانت الخطوة نشطة، و0 بخلاف ذلك.

تتم الإشارة إلى الوضع الأولي للنظام الآلي من خلال خطوة تسمى الخطوة الأولية ويمثلها مربع مزدوج.

ملاحظة: في grafcet يجب أن تكون هناك خطوة أولية واحدة على الأقل.

2.4 - الإجراءات المرتبطة بالخطوات

وترتبط كل خطوة بإجراء واحد أو أكثر، أي أمر للجزء المنطوق أو لأجزاء أخرى. ولكن من الممكن أيضًا أن نواجه نفس الإجراء المرتبط بعدة خطوات أو خطوة فارغة (بدون إجراء).

3.4 - الانتقالية

يشير الانتقال إلى إمكانية التطور الموجود بين مرحلتين وبالتالي تعاقب نشاطين في الجزء التشغيلي. عندما يتم تجاوزه، فإنه سيسمح للنظام بالتطور. ويرتبط كل انتقال بشرط منطقي يسمى القابلية، وهو يعبر عن الشرط الضروري للانتقال من مرحلة إلى أخرى.

الإستقبالية عبارة عن معلومات مدخلة يتم توفيرها بواسطة:

• المشغل: وحدة التحكم.
• الجزء التشغيلي: حالات الاستشعار.
• الوقت أو العد أو أي عملية منطقية أو حسابية...
• متامن أخرى للاتصال بين grafcets أو الحالة الحالية لمراحل grafcet (XI).
• الأنظمة الأخرى: الحوار بين الأنظمة.

ملاحظة: إذا لم يتم تحديد التقبل، فهذا يعني أنه صحيح دائمًا. (=1)

4.4 - الاتصالات الموجهة

وهي عبارة عن خطوط رأسية بسيطة تربط الخطوات بالانتقالات والانتقالات بالخطوات. وهي موجهة عادة من الأعلى إلى الأسفل. خلاف ذلك مطلوب سهم.

5.4 - تصنيف الإجراءات المرتبطة بالمراحل

يمكن أن يكون الإجراء المرتبط بالخطوة من ثلاثة أنواع: مستمر أو مشروط أو محفوظ. يمكن تصنيف الإجراءات وفقًا لمدتها بالنسبة إلى مدة الخطوة.

1.5.4- الإجراءات المستمرة:

يتم إصدار الأمر بشكل مستمر طالما أن الخطوة المرتبطة به نشطة.

4.3.2.1 - الإجراء المؤجل: النوع D (تأخير)

ويتدخل الزمن في هذا الترتيب الشرطي كشرط منطقي. تتم الإشارة إلى الوقت بالرمز العام "t / xi / q" حيث يشير "xi" إلى الخطوة المتخذة كأصل الوقت و"q" هي مدة التأخير.

مثال: "t /x6/ 5s": ستأخذ القيمة المنطقية 1.5 ثانية بعد آخر تفعيل للخطوة 6.

4.3.2.2 - إجراء محدود المدة: النوع L (محدود)

يتم إصدار الأمر بمجرد تفعيل الخطوة المرتبطة به؛ لكن مدة هذا الطلب ستقتصر على قيمة محددة.

يقتصر الأمر "A" على 2 ثانية بعد تفعيل الخطوة 4.

2.5.4- يتم تنفيذ الإجراء على عدة مراحل:

من أجل الحفاظ على استمرارية إجراء ما عبر عدة خطوات، يمكن تكرار الترتيب المستمر المتعلق بهذا الإجراء، في جميع الخطوات المعنية أو استخدام وصف على شكل تسلسلات متزامنة (سيتم تناول التسلسلات المتزامنة لاحقاً) .

3.5.4- الأفعال المحفوظة:

يمكن أيضًا الحصول على الحفاظ على الأمر، خلال مدة تفعيل عدة خطوات متتالية، عن طريق حفظ الإجراء، الذي يتم الحصول عليه عن طريق استخدام وظيفة مساعدة تسمى وظيفة الذاكرة.

يمكن وصف هذه الوظيفة بواسطة GRAFCET

5- قواعد تطور GRAFCET

1.5 - القاعدة رقم 1: الشرط الأولي

• في الوقت الأولي، تكون الخطوات الأولية فقط نشطة.

2.5 - القاعدة رقم 2: عبور التحول.

• لكي يتم التحقق من صحة عملية النقل، يجب أن تكون جميع خطواتها الأولية (الخطوات السابقة المرتبطة بهذا النقل مباشرة) نشطة. يحدث عبور الانتقال عندما يتم التحقق من صحة الانتقال، وفقط إذا كان التقبل المرتبط به صحيحًا.

3.5 - القاعدة رقم 3: تطور المراحل النشطة

• يؤدي عبور المرحلة الانتقالية بالضرورة إلى تنشيط جميع الخطوات التالية مباشرة وإلغاء تنشيط جميع الخطوات السابقة مباشرة.

4.5 - القاعدة رقم 4: العبور المتزامن

• جميع التحولات التي يمكن عبورها في وقت واحد في وقت معين يتم عبورها في وقت واحد.

5.5 - القاعدة رقم 5: تعارض التنشيط

• إذا كان يجب إلغاء تنشيط الخطوة في نفس الوقت عن طريق عبور انتقال سفلي، وتنشيطها عن طريق عبور انتقال أعلى، فإنها تظل نشطة. وهذا يتجنب الأوامر العابرة (الضارة بالجزء التشغيلي).

6- الهياكل الأساسية

1.6- مفهوم التسلسل (التعاقب):

التسلسل في Grafcet هو عبارة عن سلسلة من الخطوات التي يتم تنفيذها واحدة تلو الأخرى. بمعنى آخر، تحتوي كل خطوة على انتقال واحد فقط إلى DOWNSTREAM وانتقال UPS واحد.

2.6- قفز مراحل وإعادة مراحل

يتيح لك تخطي الخطوة تخطي خطوة واحدة أو أكثر عندما تكون الإجراءات المرتبطة غير ضرورية لتنفيذها. يسمح لك استئناف التسلسل (أو التكرار) باستئناف التسلسل مرة واحدة أو أكثر طالما لم يتم الحصول على الشرط.

3.6- التبديل بين تسلسلين أو أكثر (Divergence in OR)

نقول أن هناك تبديل أو تباعد في OR عندما تتحلل المتمن إلى تسلسلين أو أكثر حسب الاختيار المشروط. مثل التباعد في OR، نواجه أيضًا التقارب في OR. نقول أن هناك تقارب في OR، عندما يتقارب تسلسلان أو أكثر من تسلسلات Grafcet نحو تسلسل واحد.

إذا كان كلا الشرطين a وd عند 1 في وقت واحد، فإن الخطوتين 2 و4 ستصبحان نشطتين في وقت واحد، وهو موقف لم يقصده المصمم. لذلك يجب أن تكون الشروط حصرية

4.6- التوازي بين تسلسلين أو أكثر (أو تسلسلات متزامنة أو تقارب وتباعد في AND):

على عكس التبديل حيث يمكن تنفيذ نشاط واحد فقط في كل مرة، فإننا نقول إننا نكون في حضرة التوازي الهيكلي، إذا أمكن القيام بعدة أنشطة مستقلة بالتوازي. يتم تمثيل بداية التباعد في ET ونهاية التقارب في ET للتوازي الهيكلي بخطين متوازيين.

تتيح لك المزامنة الانتظار حتى نهاية العديد من الأنشطة التي تجري بالتوازي، لمواصلة نشاط واحد.

7 - التوصيل بين المتامن :

يمكن أن تكون الخطوة في grafcet بمثابة تقبل لخطوة أخرى في grafcet آخر. تُستخدم هذه الطريقة أيضًا لمزامنة اثنين من الطعوم، أي لجعل تطور أحدهما يعتمد على تطور الآخر.

8 - معادلة المتمن:

1.8- القاعدة العامة:

لتفعيل الخطوة:

• الخطوة السابقة مباشرة نشطة
• إن التقبل السابق مباشرة صحيح
• الخطوة التالية مباشرة غير نشطة
• بعد التنشيط، تحفظ الخطوة حالتها.

يتبع ... انقر للانتقال Grafcet 2

المقال منقول بتصرّف