Podręcznik

2.1. Sieć Petriego P-N w opisie sekwencyjności procesów przemysłowych

W koncepcji graficznej sieci Petry’ego „kółka” reprezentują etapy procesu (kroki), których już wiemy, że może być wiele. Kółka te połączone są ze sobą łukowatymi liniami, często zorientowanymi, na których to liniach poprzecznie do nich umieszcza się „kreski”, które z kolei reprezentują warunki przejścia pomiędzy tymi etapami, czyli tranzycje. Zatem utworzona struktura graficzna, złożona z takich kółek, linii zorientowanych i kresek stawała się graficznym zapisem działania procesu przemysłowego, czyli de facto algorytmem. Przykład takiej struktury, utworzonej dla „naszego” przykładu sterowania napełnianiem wagoników ilustruje rysunek 6. 

Rysunek 7: Sieć Perti Nets dla opisania działania napełnieniem wagoników z rysunku 5
Struktura sieci P-N widoczna na rysunku 6 powstała po analizie opisu działania procesu z rysunku 5, który został zaprezentowany wyżej w punktach 1 do 6. Dla czytelności tzw. rozwoju tego grafu tranzycje o oznaczeniach T1 do T7 ponumerowano sugestywnie, tzn. numer tranzycji wskazuje na numer kroku po tej tranzycji. Oznacza to, że np. spełnienie T4 (oznaczone słowem „thru”) powoduje przejście do kroku nr 4, itd. Objaśniając dalej podamy, że przejścia z kroku poprzedniego n-1 do następnego n nie następują wyłącznie na skutek zapalenia tranzycji. Warunkiem niezbędnym jest jeszcze i to, że w momencie zapalania tranzycji stan procesu musi być właśnie określony tym stanem poprzednim, czyli aktywnym krokiem n-1. Odnosząc to do grafu z rysunku 6 przejścia do kroku nr 4 nie może wywołać tylko tranzycja T4, ale łącznie tranzycja T4 i krok nr 3 (dwa kółka).  
Już wiemy, że z ponumerowanymi stanami od 1 do 7 sieci P-N wiążemy etapy (kroki) procesu, zaś z tranzycjami T1 do T7 warunki przejścia od kroku poprzedniego do następnego. Pozostawienie sieci P-N w tej postaci bez dodatkowych komentarzy raczej nie przyczyniłoby się do zrozumienia przez Czytelnika sposobu działania procesu z rysunku 5. Wszakże można by było przy każdym ponumerowanym stanie na rysunku 6 wpisać właściwe działania, a przy każdej ponumerowanej tranzycji wpisać warunki logiczne, które ją tworzą, jednak czy wtedy ten rysunek byłby czytelniejszy? A co, jeśli w każdym ponumerowanym stanie procesu występować będzie dużo działań oraz każda ponumerowana tranzycja posiadać będzie dużo warunków logicznych, które ją tworzą? Wydaje się, że rozsądnym rozwiązaniem powyższego problemu jest opisanie poszczególnych etapów sieci oraz tranzycji w odpowiedniej tabeli. Przykład takiego opisu dla rysunku 6 pokazuje Tabela 1.

Tabela 1: Opis działań w poszczególnych etapach (krokach) sieci P-N z rysunku 7 oraz tranzycji je wywołujących

Należy zaznaczyć, że informatyka „pod strzechą” nigdy nie znosiła próżni i wraz z rozpowszechnianiem się wykorzystywania urządzeń cyfrowych w sterowaniu różnymi procesami przemysłowymi dążono do tego, aby opis graficzny działania układu sterowania, który zapoczątkowały sieci Petry’ego stał się bardziej zrozumiały dla odbiorcy, czyli użytkownika. Jak pokazał rysunek 6 oraz opisy zawarte w Tabeli 1, nie można było tego raczej powiedzieć o sieciach P-N. O ile konstrukcja takich grafów nie była zbyt skomplikowana, to już uzupełnienie tego o dodatkowe opisy, jak w Tabeli 1 mogły stwarzać mętlik w głowie. Poza tym, jak uważny Czytelnik zapewne zauważył analizując układ z rysunku 4 w konfrontacji z dalszą propozycją jego unowocześnienia, że symbioza elementów układu sterowania ze sterowaniem ręcznym, pochodzącym od człowieka nie zawsze może wydać właściwe efekty. Przykładowo uruchomienie Timera T2 na czas 10 minut (stan 3-ci, Tabela 1), narzucone odgórnie i dające pracownikom de facto czas na przeprowadzenie operacji otwierania i zamykania dwóch zaworów może się nie sprawdzić, ponieważ poprawność dalszego przebiegu tego procesu zależeć będzie od sprawności tych pracowników, a różnie z tym przecież bywa. Jakiekolwiek opóźnienie w realizacji otwierania/zamykania tych zaworów i przekroczenie tego czasu 10 minut spowoduje zakłócenie w przebiegu napełniania wagoników. Dlatego wszędzie tam, gdzie zależy użytkownikowi na jakości procesu przemysłowego powinien on dążyć do wykorzystania układów sterowania zamiast pracy rąk ludzkich. Można oczywiście na przykładzie procesu z rysunku 4 pokusić się o dodatkowe modyfikacje algorytmu z rysunku 6, uwzględniające dodatkowe uwarunkowania, jednak zapis tegoż byłby jeszcze mniej zrozumiały dla odbiorcy takiego grafu.
Zatem należało opracować inne sposoby zapisu działania dla procesów przemysłowych realizowanych sekwencyjnie. Na kanwie takich żądań pojawił się algorytm procesu o nazwie GRAFCET, opracowany jak już wcześniej wspomniano przez zespół francuskich uczonych i praktyków z dziedziny automatyki.