Le GRAFCET

Le GRAFCET

5

C

6 M4

7 M5

D

X

E

M3

GRAFCET

2

Introduction au GRAFCET

Inventé en 1977 en France par l’AFCET:¤ Association Française pour la

Cybernétique Économique et Technique.

Acronyme de GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition

3

Introduction au GRAFCET (2)Diffusé par l’ADEPA

¤ Agence Nationale pour le Développement de la Productique Appliquée à l'industrie

Normalisation¤ France : NFC 03-190 (juin 1982)¤ CÉI : IEC 848 (1988)¤ CÉI : IEC 1131.3 (mars 1993)

Internatinal Electrotechnical Commitee

4

Pourquoi le GRAFCET ?

Lorsque certaines spécifications sont exprimées en langage courant, il y a un risque permanent d'incompréhension.¤ Certains mots sont peu précis, mals définis

ou possèdent plusieurs sens.¤ Le langage courant est mal adapté pour

décrire précisément les systèmes séquentiels.

5

Pourquoi le GRAFCET ? (2)

Le GRAFCET fut donc créé pour représenter de façon symbolique et graphique le fonctionnement d'un automatisme.

Cela permet une meilleure compréhension de l’automatisme par tous les intervenants.

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Pourquoi le GRAFCET ? (3)

Un GRAFCET est établi pour chaque machine lors de sa conception, puis utilisé tout au long de sa vie : réalisation, mise au point, maintenance, modifications, réglages.

Le langage GRAFCET doit donc être connu de toutes les personnes concernées par les automatismes, depuis leur conception jusqu’à leur exploitation.

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Les avantages du GRAFCET

il est indépendant de la matérialisation technologique;

il traduit de façon cohérente le cahier des charges;

il est bien adapté aux systèmes automatisés.

8

Synoptique d’un système à automatiser

9

Les niveaux de représentation

Le GRAFCET est représenté selon deux niveau de représentation:

¤ Grafcet PO (Niveau 1): Spécifications fonctionnelles

¤ Grafcet PC (Niveau 2): Spécifications technologiques

10

Niveau 1: Spécifications fonctionnelles

Représentation de la séquence de fonctionnement de l'automatisme sans se soucier de la technologie des actionneurs et des capteurs.

Description littérale des actions et de la séquence de l'automatisme.

11

GRAFCET PO

12

GRAFCET PC: Spécifications technologiques

Prise en compte de la technologie des actionneurs et des capteurs l'automatisme.

Description symbolique des actions et de la séquence de l'automatisme.

13

Les choix technologiques

Distributeur double-action commandant

le poinçon.

Distributeur simple-action commandant

l’évacuation.

Distributeur double-action commandant

la matrice.

Poussoir de départde cycle.

Détecteurs poinçonen position haute

ou basse.

Détecteurs matriceen position haute

ou basse.

Signalisation« Prêt ».

14

GRAFCET PC

15

Note importante

Le GRAFCET ne s'attarde qu'au fonctionnement normal de l'automatisme et ne prend pas en compte les divers modes de marche et d'arrêt, de même que les défaillances.

Le GEMMA nous introduira à ces modes ultérieurement.

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Les éléments de base

Pour comprendre la syntaxe du GRAFCET, il faut connaître les éléments suivants:¤ Étapes¤ Transitions¤ Réceptivités¤ Actions¤ Liaisons

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L’étape

Définition:¤ Situation dans laquelle le comportement

du système par rapport à ses entrées et ses sorties est invariant.

Représentée par un carré numéroté

10M1.4

Numéro de l'étape

Étiquette ou adresse

18

L’étape

L’étape initiale est représentée par un carré double

L’étape initialisable est représenté par un carré double avec le carré intérieur en pointillé

1

13

19

L’étape

Chaque étape est représentée par une variable Booléenne Xi

¤ (i = numéro de l’étape)

Si Xi = 0, étape inactive

Si Xi = 1, étape active2

2

20

L’action

Définition:¤ Description des tâches à effectuer

lorsqu’une étape est active.

PO :

PC :

10M1.4

Descendre le palan

10M1.4

DPQ124.3

Symbole logique

Adresse de sortie

21

Action continue

Définition:¤ Action qui dure tant que l’étape est active.

¤ A = X10

10 A

9

11

X9

X10

X11

A

22

10 A

9

11

X9

X10

X11

p

p

A

Action conditionnelleCondition logique

Définition:¤ Action qui dure tant que l’étape est active

et que la condition logique est vraie

¤ A = P*X10

23

10 A

9

11

X9

X10

X11

T

T/X10/5 s

A

T=5 sec5 sec.

Action temporisée

Action de temporisation

Condition de temporisation

24

10 A

9

11

X9

X10

X11

T

T/X10/5 s

A

T=5 sec5 sec.

Action impulsionelle

Action de temporisation

Condition de temporisation

25

10 A

9

11

X9

X10

X11

A

12

13

A

A

X12

X13

Action maintenue

A = X10+X11+X12

26

Action mémorisée

10 A=1

9

11

X9

X10

X11

A

12

13 A=0

X12

X13

Notation de la mise à 1

Notation de la mise à 0SET (A) = X10

RESET (A) = X13

27

Les liaisons

Relient les étapes entre-elles.

Toujours de haut en bas¤ Sinon, mettre une flèche...

11

12

Liaison

Transition

28

Les transitions

Ce sont des barrières entre les étapes qui peuvent être franchies selon certaines conditions.

Trait horizontal.11

12

Liaison

Transition

29

Les réceptivités

Ce sont les conditions qui doivent être remplies pour franchir la transition.

La réceptivité est inscrite à la droite de la transition.

11

12

a b c d

Réceptivité

30

Remarques Une réceptivité est une proposition logique qui

peut renfermer diverses variables booléennes qui peuvent être:¤ des informations extérieures (capteurs, directives);

¤ des variables auxiliaires (compteurs, temporisations, ...)

¤ l'état de d'autres étapes (attentes, interdictions);

¤ changement d'état de d'autres variables (fronts montants ou descendants, ex: a).

31

Remarques (2)

Réceptivité au niveau maintenu

Réceptivité au changement d’état

11

12

a b c d

Réceptivité

11

12

a. b

32

Remarques (3)

OU-divergent

OU-convergent

ET-divergent ET-convergent

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Les 5 règles d’évolution

Pour comprendre comment un GRAFCET fonctionne, il faut connaître les règles suivantes:¤ Règle #1 - L’initialisation¤ Règle #2 - La validation¤ Règle #3 - Le franchissement¤ Règle #4 - Le franchissement (2)¤ Règle #5 – Activation / Désactivation

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Règle #1 - L’initialisation

Il existe toujours au moins une étape active lors du lancement de l'automatisme. Ces étapes activées lors du lancement sont nommées “ÉTAPES INITIALES”

1

35

Règle #1 - L’initialisation

Remarque : ¤ L’état initial doit avoir un comportement

passif (non-émission d’ordre) vis-à-vis de la P.O.

¤ L’état initial peut avoir un comportement actif vis-à-vis de la P.C. (remise à 0 des compteurs, …)

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Règle #2 - La validationUne transition est soit validée soit non validée.

Elle est valide lorsque :TOUTES les étapes immédiatement

précédentes sont actives.

Elle ne pourra être franchie que (franchissable):

lorsque qu'elle est validée ET

que la réceptivité associé est vraie.

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Règle #2 - La validationRemarque :

¤Lorsqu’une transition est franchissable elle est obligatoirement franchie.

38

Règle #2 - La validation

Grafcet #1:

10

11

12

e

Étape active

a

Transition validée

Étape inactive

Transition non validée

mais non franchissable tant que a = 0

39

Règle #2 - La validation

Grafcet #2:

10

34

Étape active

aTransition validée

21 33

Étape activeÉtape active

40

Règle #3 - Le franchissement Le franchissement d'une transition entraîne :

l'activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes,

et la désactivation de TOUTES les étapes précédentes.

10

11

12

e

Étapeactive

a

Réceptivitéfausse

Franchissement

10

11

12

e

Étapeactive

a

Transitionvalidée

Étape inactive

Transition nonvalidée

10

11

12

e

Étapeactive

a

Réceptivité vrai

Franchissement

41

Règle #3 - Le franchissement

A = 0A = 1

42

Règle #4 - Le franchissement

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies

A = 0 B = 0A = 1 B = 1

43

Règle #5Si au cours du fonctionnement une même

étape doit être désactivée ou activée simultanément, elle reste activée.

Cohérence théorique interne au GRAFCET.

A = 0

B = 0

A = 1

B = 1

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Exemple de GRAFCET

45

Exercice 1Un wagonnet peut se déplacer entre les points A et B. En A, un opérateur peut demander le chargement du wagonnet. Le wagonnet va jusqu’au point B. Lorsqu’il y arrive, le chargement s’effectue par l’ouverture d’une trémie. Dès que le chargement est terminé, la trémie se referme et le wagonnet revient jusqu’en A où sa charge est utilisée. Il repartira quand un nouveau chargement sera demandé par l’opérateur. A l’état initial, le wagonnet est en attente au point A. (niveau PO et puis niveau PC)

AB

départ cycle

API

mA

B

D

G

OUV

p

p

•m est un bouton bistable.•On veut être sûr que le wagonnet ne fait qu’un aller-retour après chaque demande de l’opérateur.

46

Exercice 2Le dispositif est représenté ci-dessous. Les bacs sont utilisés de la même façon. Le bac 1 est vide lorsque quand b1=0. Il est plein quand h1=1. A l’état initial, les deux bacs sont vides. Au moment où l’on appuie sur m, les deux bacs se remplissent grâce à l’ouverture des vannes V1 et V2. Dès qu’un bac est plein, par ex. bac 1, on arrête son remplissage (V1=0) et l’on commnce à utiliser son conteu (W1=1). Lorsque le bac 1 est vide l’on ferme la vanne W1. Ce remplissage pourra recommencer que lorsque les deux bacs seront vides. Le remplissage sera déclenché en appuyant sur m.

m

h1

b1

h2

b2

W1 W2

V1 V2 API

m

h1

b1

h2

b2

V1

V2

W1

W2

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Exercice 3 : partage de ressourceDeux chariots H1 et H2 transportent du matériel depuis le pont de chargement C1 et C2 jusqu’au point D. c1, c2 et d sont des contacts de fin de course (sont à 1 quand le chariot est présent). Deux capteurs a1 et a2 sont positionnés juste avant le tronçon commun emprunté une fois par H1 et une autre fois par H2. Chaque cycle de H1 (ou H2) est piloté par un bouton m1 (ou m2). Les commandes transmises aux chariots sont en fait des commandes de rotation du moteur vers la gauche ou vers la droite : G1, G2, D1 et D2.

API

m1

c1

c2

d

a1

D1

D2

G1

G2a2

m2

H1

H2

C1

C2

a1

a2

c1

c2

d

D1G1

G2 D2