Description fonctionnelle d’un système automatisé Le GRAFCET (graphe de commande étape /...

Description fonctionnelle d’un système automatisé

Le GRAFCET

(graphe de commande étape / transition)

1 - Normes

2 - Représentation graphique

3 - Les cinq règles d'évolution du GRAFCET

4 - Structures de base

5 - Élaboration d’un GRAFCET

6 - Grafcet et langage à contact

7 - les macro représentations

sommaire

1) Normes

En France les règles et symbolisation sont régis par les normes UTE

novembre 1990 NF C 03 - 190

juin 1993 NF C 03 - 190

septembre 1995 NF C 03 - 191

Au niveau international, il faut consulter la CEI 848

(reprise des normes situées précédemment)

À l’origine c’est un outil de description des____________________________________________ indépendant des choix technologiques.

C ’est une représentation graphique où il décrit essentiellement_______________________________________ des étapes.

Le GRAFCET a vu son usage s’étendre :décomposition d’un processus en ____________________,___________________ des différents modes de fonctionnement ……..

2) Représentation graphique

1

KM12

3

S1.ka1

S3

S5

KM2

S2

Les étapes

1

X1Active à la mise en énergie de l’automatisme

2

X2

Les actions associées aux étapes

Une ou plusieurs actions peuvent être associées à une étape

Ces actions peuvent être :

externe (actions sur une sortie)

interne (temporisation, comptage, etc…)

Les actions associées aux étapes

KM1Action ____________________

Elle se réalise chaque fois que _____________ correspondante est _____________

KM2

S2 Action ____________________Elle se réalise chaque fois que _____________ correspondante est ______________etsi la condition associée est _______

Les actions associées aux étapes

KM1 KM2

KM1

KM2

KM1KM2

Ces représentations sont identiques

Les actions associées aux étapes

Actions mémorisées

S début action2

R fin action9

Si on n’utilise pas ce formalisme il faut _____________________

Les transitions

On peut utiliser des repères qu’on notera sur la gauche de préférence

Les transitions et les réceptivités

(1)

Les réceptivités sont notées sur de préférence

Les réceptivités sont inscrites sous forme symbolique, logique ou littérale.

Départ cycle et position haute

S1 . S3

=1 Réceptivité toujours _____

S1 S3

Les transitions et les réceptivitésPrise en compte du temps ou écriture d’une temporisation

________

8

9

figure

tempo

5s

description

X9 t

X8 t

Les liaisonsConventionL’information va du haut vers le bas ou de la gauche vers la droite

Dans le cas ou il n’est pas possible de respecter cette convention, il faut placer une flèche pour marquer l’orientation

3) Les cinq règles d'évolution du GRAFCET

Les étapes INITIALES sont celles qui sont à l’initialisation de la partie

commande

Il est possible que des actions soient associées aux étapes initiales :actions internes (RAZ compteur,…..)actions externes si elles sont conditionnelles.

Règle 1 :_________________________

L’évolution du GRAFCET ne peut se produire :________ lorsque la __________________________________________ la ____________________ à cette transition est_____

Lorsque ces 2 conditions sont réunies, la _________________ devient franchissable et est alors ______________________ franchie

Règle 2 :______________________

S1 + S2

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément ____________________ les étapes immédiatement suivantes ET _____________________ les étapes immédiatement précédentes.

Règle 3 : _____________________________

S1 + S2 S1 + S2

S1 + S2 S1 + S2

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

Règle 4 : évolutions simultanées

S1

4

5

S1

11

12

Quand S1 = 1 S1

4

5

S1

11

12

Une étape simultanément activée et désactivée reste active

Règle 5 : activation et désactivation simultanées

S1

4

5

S2

3

S1

4

5

S2

3

Si S1 = 1et S2 = 1 simultanément

4) Structures de baseIl existe 3 structures de bases :

à séquence unique

à séquences simultanées

à choix de séquence

D ’autres structures se rencontrent mais elles sont déduites des

3 précédentes :saut d ’étapesreprise de séquenceséquence exclusiveetc….

Séquence ____________

1

KM12

3

S1.ka1

S3

S5

KM2

S2

Séquences _________________

S15

S2

3

S3

KA1

S110

S2

6KA2

____

____________

___________

______________ de séquences

____

_________________

______________

S35

S2

3KA1

S710

S6

6KA2

S4 S8

S1 S5

5) Élaboration d’un GRAFCET

Plusieurs niveaux d’observation sont à définir.

On parle de « point de vue ».

On distingue 3 « points de vue » :

______________________

______________________

______________________

PC PO

_________________________

______________________________

_______________________________

Frontière du système étudié

« Point de vue » système ou procédé

Description indépendante de tout choix technologique.

On tient compte des spécifications fonctionnelles

C’est un inventaire des fonctions principales, des fonctions secondaires et des tâches qui en découlent.

__________________________________________

« Point de vue » partie opérativeDescription en tenant compte :des choix technologiques faits pour les mécanismes

(pré actionneurs - actionneurs)des capteurs machines

On obtient un ensemble de grafcet pouvant comprendre :des GRAFCET de gestion des tâchesdes GRAFCET de productiondes GRAFCET sous-programmedes GRAFCET particuliers

Remarque : cette description est complétée par une étude des modes de marche et d’arrêt (GEMMA) qui débouche sur un ensemble de GRAFCET hiérarchisés

« Point de vue » partie commandeDescription définitive de l’automatisme (réalisation)

- Choix du constituant et/ou des composants de la PC.

- Type et mode de commande des pré actionneurs (mono ou bistable).

- Fonctions reportées sur des composants externes (tempo, compteur,..).

- Choix entre solution câblée, programmée ou mixte.

- Définir les caractéristiques et les performances de la PC choisie (nombre d ’E/S, capacité, puissance de calcul,…).

« Point de vue » système ou procédé ___________

On peut utiliser d’autres appellations pour les différents « points de vue » afin de simplifier le langage.

« Point de vue » partie opérative ___________

« Point de vue » partie commande ___________

S2

6) Grafcet et langage à contact

Les API n’offrent pas toujours la possibilité de programmer en langage grafcet.

Solution : traduire le grafcet en langage à contact (ou autres).

1

S5

KM2

S1.ka1

S3

KM12

3

Il faut décrire le problème en 3 paragraphes :

équations des transitions

équations d ’activation et de désactivation des étapes

équations des sorties

équations des transitions

Ces équations sont associées à des bits internes (nommés %Mx)

S1 %I0,1S3 %I0,3ka1 %I0,4S5 %I0,5

%X1 %I0,1 %M1

%X2 %I0,5 %M2

%X3 %I0,3 %M3

%I0,4

grafcet

équations d ’activation et de désactivation des étapes

Elles vont décrire l ’évolution du grafcet

2 solutions sont possibles.

On utilise des bobines S (set) et R (reset).Cette solution n’est pas utilisée par les constructeurs car elle est plus lourde à programmer.

On utilise des bobines instantanées.C’est la solution retenue.

grafcet

Étape initiale

%M3 %X1

%X1

init

Éta

pe N

°1

%X2

grafcet

%M1 %X2

%X2

init

Éta

pe N

°2

%X3

grafcet

Étape

Écriture de la désactivation en premier pour respecter la règle N°5

%M1 %X1R

%M3 %X1S

initialisationÉta

pe N

°1

Avec des bobines Set Reset (pour information)

équations des sorties

KM2 %O0,2S2 %I0,2

%X3 %I0,2 %O0,2

grafcet

exercice

Traduire un grafcet comprenant des divergences et des convergences

en ET et en OU

les équations seront écrites avec :des bobines instantanées.travailler avec les mnémoniques fournis.

S2

3KA1

5

S6

4KA2

S8

S1 S5

6

KA2

2KA1

S5

S2

1

S6

1er cas : OU

S2

3KA1

6

S6

4KA2

S4

S1

7

KA2

2KA1

S5

S2

1

S6

2ème cas : ET

5

La macro représentation

Macro étapes : Une macro-étape est la représentation unique d’un ensemble unique d’étapes et de transitions nommées « expansion de macro-étape ».Souvent utilisée lors de la conception d’un automatisme ce qui évite de surcharger un grafcet.

Fonctions ré appelables : Il est fréquent de réutiliser plusieurs fois la même fonction dans une description. On développera une structure à grafcet communiquant entre eux sans aucune notion de hiérarchie.

Macro étapes

perçageM1M1 « perçage »

2 représentations possibles

Une macro étape n’est pas une étape car si elle est active, elle ne valide pas la transition aval.Une macro étape peut contenir d’autres macro étapes.Une macro étape peut contenir une (des) étape(s) initiale(s).

perçageM1

S2

3KA1

5

S6

4KA2

S8

S1 S5

S1

KA2

2KA1

S5

S2

E1

expa

nsio

n

Étape d’entrée

Étape de sortie

Tout franchissement de la transition amont de la macro étape active l’étape d’entrée Ei de l’expansion.L’étape de sortie Si de l’expansion assure la validation des transitions avals de la macro étape.

Fonctions ré appelables

11

10

rs9

______________

rs11

KM1

« bouchage »

16

15

rs14

_______________

rs15

KM1

« bouchage »

21

20

(_______________).CI

rs21

KM2

28

27

rs24

rs27

_______________________

KM3

G10Grafcetappelant

G20Grafcetappelé

G10 et G20 échangent des informations de même nature.Il n’existe aucune _______________________ entre ces graphes.

Initialisation

1 M0

Cette ligne doit se programmer après les étapes.Cette programmation est directement liée à la scrutation de l’API.

À la mise sous tension et à la première scrutation, M0 = 0. Cette condition est vraie jusqu’à la lecture de cette ligne.Après M0 = 1.

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