SYNTHESE GRAFCET TS2CIRA

Règle de franchissement d’une transition :

Etape active aucune aucune 5 5 6

Transition validée non non oui oui non

Réceptivité vraie non oui non oui oui

Transition franchissable non non non oui non

Structures particulières du grafcet : Séquence à choix de séquence (OU)

Séquences simultanées (ET) Cas particuliers du OU

Saut de séquence

Reprise de séquence

12

13

pousser pièce dans étau

pièce dans l'étau

= 1

serrer la pièce

21

22

mettre broche en rotation

broche en rotation

approcher en rapide

pièce disponible et chargement demandé

14

pièce sérrée

23

broche approchée

Les conditions A et B doivent être exclusives ! Les étapes 23 et 14 sont généralement des étapes d’attente

(sans action).

Attention à respecter l’alternance étape-

transition !

Etapes d’attente

Représentation des actions : Action continue Action conditionnelle Action retardée

Action limitée Action mémorisée

Action événementielle Action mémorisée à

l’activation de l’étape

Action mémorisée à la

désactivation de l’étape

Action mémorisée, désactivée

à l’activation de l’étape

Action mémorisée, désactivée

à la désactivation de l’étape

Ex : dosage par comptage

d’impulsions d’un débitmètre.

10 C:=C+1

a

C=C total

10 A : = 0

15 A : = 0

Exemple 1 : Broyeur de céréales :

Ce système permet le mélange et le broyage de céréales contenues dans des silos afin d’expédition. Deux

types de mélanges peuvent être obtenus :

1. Le mélange P1 :Produits A,B,C

2. Le mélange P2 : Produits B,C,D

Fonctionnement :

La sélection est réalisée par action sur un des deux BP « P1 » ou « P2 » (on rendra l’appui sur P1 prioritaire

sur l’appui sur P2).Cela provoque le démarrage du tapis (si présence d’un camion « SC »). 10 secondes plus

tard, le premier produit se déverse, puis au bout de 10 secs, c’est au tour du 2em et enfin après encore 10

secs, le 3em produit est délivré. Chaque produit se déverse séparément pendant 10secs .Le fonctionnement du

tapis est alors prolongé pendant encore 15secs après l’arrêt du produit 3.

A la fin du déversement complet du produit 3 ,le mélangeur (Mm) se met en marche et après 10 secs, le

broyeur (MB) démarre. Simultanément, l’électrovanne EVR s’ouvre et le produit se déverse dans le camion.

Après 60 secs, on considère la trémie vide, le mélangeur et le broyeur s’arrêtent. Le camion quitte alors la

plateforme Un autre mélange peut alors être obtenu.

Travail : Ecrire le grafcet correspondant à ce mode de fonctionnement (mémoriser l’appui sur l’un des BP).

Exemple 2 : Equipement d’emballage:

L’équipement ci dessus est utilisé pour former des lots de 2 ou 3 bidons (suivant position du commutateur

"S0"noté 2B ou 3B) La détection des bidons est assurée par un capteur photo "B1".

Fonctionnement :

Une impulsion sur "Sy " permet le démarrage de l’équipement. Les bidons arrivent par le tapis T1 et sont

acheminés devant le vérin V. Lorsque le nombre est atteint, le tapis s’arrête et le transfert des bidons

s’effectue par les différents vérins. Lorsque les bidons sont arrivés sur le tapis T2 celui ci fonctionne pendant

10 secondes si lot de 2 bidons, 15 secondes si lot de 3 bidons.

Quand les vérins sont revenus en position initiale, T1 redémarre. Le nombre de bidons sur T1 est atteint: Une

temporisation de 10 secondes maintient T1 en fonctionnement permettant de positionner les 2 ou 3 bidons

face au vérin V.

Travail :

1) Ecrire le grafcet répondant à ce mode de fonctionnement (étape X0 comme étape initiale).

2) Une impulsion sur le BP "Sat" à n’importe quel moment du cycle provoque l’arrêt du cycle à la fin

du traitement du lot en cours. Proposer un deuxième grafcet réalisant cette fonction de mémorisation

de la demande d’arrêt ( étape X10 comme étape initiale). Modifier le grafcet précédent afin d’obtenir

cet arrêt en fin de cycle

Remarque : les vérins sont à commande monostable monostables et seront rentrés en position initiale

2B

3B

Exemple 3 : réacteur chimique (d’après sujet BTS CIRA 2003):

Description de l’installation (voir schéma page suivante)

L'installation est composée d'un réacteur de contenance 5 tonnes dans lequel sont mélangés les différents

produits.

Ligne solvant 1 :

Le solvant 1 est disponible en réseau dans l'usine.

La vanne V1 permet d'introduire le solvant 1 dans le réacteur.

Le débitmètre FT1 mesure la quantité de solvant introduite dans le réacteur.

Ligne solvant 2 :

Le solvant 2 est disponible en fût de 1 000 litres au pied du réacteur.

La pompe P2 et la vanne V2 permettent d'introduire le solvant 2 dans le réacteur.

Le fût est placé sur un système de pesage WT2 qui permet de contrôler la quantité de solvant

introduite dans le réacteur.

Masse volumique du solvant 2 : 1 kg / dm3

Ligne poudre :

Un conteneur de 3 tonnes de poudre est déversé dans la trémie par l'opérateur à l'aide d'un palan (non

représenté sur le schéma).

Une trappe T1, au fond de la trémie, permet de déverser la poudre dans la vis de transfert.

La vis de transfert, entraînée par le moteur MV, achemine la poudre au-dessus du réacteur.

Une deuxième trappe T2 permet d’introduire la poudre dans le réacteur.

Ce réacteur est équipé d'un système de chauffage et de refroidissement non représenté sur le schéma.

Un agitateur actionné par le moteur MA permet d'obtenir un mélange homogène.

Pour éviter tout risque d’explosion, on peut introduire de l’azote dans le réacteur grâce à la vanne VA

(Inertage).

L’azote est disponible en réseau dans l’usine.

Le réacteur est monté sur un système de pesage WTR qui permet de contrôler les quantités de produit

déversées.

La vanne VR (Ouverte par manque d’air) permet la mise à la pression atmosphérique du réacteur.

Une soupape de sécurité S maintient une pression de 1 bar (105 Pa) dans le réacteur tant que la vanne VR est

fermée.

Le produit obtenu est évacué, en fin de cycle, vers un réservoir de stockage, par la vanne VS.

Description du processus de fabrication (voir grafcet fonctionnel page suivante):

Lorsque l’autorisation de fabrication est donnée et si la trappe T2 et la vanne VS sont fermées et que la

trappe T1 et la vanne VR sont ouvertes, le cycle de production peut commencer.

La trappe T1 se ferme. Dès qu’elle est fermée un voyant au tableau de contrôle indique à l’opérateur qu’il

peut remplir la trémie. Lorsqu’il a déversé le chargement de poudre, l’opérateur appuie sur le bouton poussoir

de validation et le voyant « Trémie chargée » s’allume au tableau de contrôle.

Parallèlement à la phase de remplissage de la trémie, la vanne VR se ferme et la vanne VA s’ouvre pour

assurer l’inertage du réacteur pendant toute la phase de fabrication,5 minutes plus tard, 1 800 litres de

solvant 1 sont introduits dans le réacteur, suivis de 150 kg de solvant 2.

Dès que les solvants 1 et 2 sont mis dans le réacteur et à condition que la trémie de poudre soit correctement

chargée on commence le transfert de 2,5 tonnes de poudre dans le réacteur et on démarre l’agitation afin de

mélanger les produits de manière homogène.

Lorsque le transfert de poudre est terminé, le mélange est amené puis maintenu à un seuil de température

(régulation température notée TIC) pendant 20 minutes.

On arrête alors l’agitation, on stoppe l’introduction d’azote, on ouvre la vanne de mise à l’air et on évacue le

contenu du réacteur vers le réservoir de stockage.

Schéma du réacteur

FT1

T1

T2

EVR

WTR

EVA

EV1

EV2

EVS

WT2

MV

MA

P2

Azote

Vers réservoir de

Stockage Solvant 2

Solvant 1

Trémie de

Poudre Traitement des

gaz

S

Réacteur 5 t

Liste des variables utilisées par l’automate

ENTREES TOR (type NO) SORTIES TOR

Variables Commentaire Variables Commentaires

Af BP autorisation de fabrication TC Voyant indiquant à l’opérateur que la

trémie est correctement chargée

IFT1 Impulsion du débitmètre FT1

de solvant (10L/impulsion)

KMA Contacteur moteur agitateur

(monostable)

T1f Détecteur de position Trappe 1

fermée

KMV Contacteur moteur vis de transfert

poudre vers le réacteur (monostable)

T1o Détecteur de position Trappe 1

ouverte

KMP2 Contacteur moteur pompe 2 de

transfert du solvant 2 (monostable)

T2f Détecteur de position Trappe 2

fermée

EV2 Electrovanne solvant 2 type FMS

(monostable)

T2o Détecteur de position Trappe 2

ouverte

EV1 Electrovanne solvant 1 type FMS

(monostable)

Val BP de validation du chargement

de la trémie de poudre effectué

EVA Electrovanne d’azote type FMS

(monostable)

VRf Détecteur de position Vanne

VR fermée

EVR Electrovanne mise à l’air ( dite de

respiration) du réacteur, type OMS

(monostable)

VSf Détecteur de position Vanne

VS fermée

EVS Electrovanne de soutirage du réacteur

type FMS (monostable)

T1+ Fermeture trappe 1 au fond de la trémie

de poudre (bistable)

T1- Ouverture trappe 1 au fond de la trémie

de poudre (bistable)

T2+ Fermeture trappe 2 en sortie de la vis

de transfert de poudre (bistable)

T2- Ouverture trappe 2 en sortie de la vis

de transfert de poudre (bistable

TIC Validation du régulateur de

température du réacteur

CP Voyant indiquant l’opérateur qu’il peut

effectuer le chargement de poudre

ENTREES ANALOGIQUES)

Variables Commentaires

IWT2 Entrée 4-20mA réglée tel que :

IWT2 = 0 lorsque le fût de solvant 2 est vide

IWT2 = 1000 lorsque le fût de solvant 2 est plein (1000kg)

IWTR Entrée 4-20mA réglée tel que :

IWTR = 0 lorsque le réacteur est vide

IWTR = 5000 lorsque le réacteur est plein (5000Kg)

Variables type mots internes

Variables Commentaires

Ci Compteur n°i (i à préciser entre 0 et 9)

MWi Mot interne d’adresse i ( à préciser entre 0 et 255)

Grafcet fonctionnel décrivant le process de fabrication :

0

auto.

CI*

1Chargement trémie

poudre par opérateur2

Inertage par l'azote du

réacteur

fin

d'inertage

fin de chargement trémie

poudre et dosage solvant 2

3Dosage 1800 litres de

solvant 1 dans le

réacteur

fin de

dosage

solvant 1

4Dosage 150 kg solvant

2 dans le réacteur

5Dosage 2,5t poudre

dans réacteur et

mélanger

fin de

transfert

poudre

6Mise en régulation de

température du

réacteur

fin

chauffage

7 Vidange récateur

réacteur

vide

Décrire l’automatisation du système selon un point de vue commande en utilisant la norme grafcet en

vigueur et les variables imposées.

*CI = conditions initiales

(voir description de

l’installation)

Exemple 4 : AUTOCLAVE Le procédé est un autoclave dans lequel un produit est élaboré à partir de deux constituants A et B. La

réaction chimique qui a lieu doit être contrôlée en pression et en température.

Description de la partie opérative Cahier des charges L’opérateur démarre le cycle par appui sur le bouton dcy. La cuve doit être vide, la pression dans l’autoclave

doit être égale à la pression atmosphérique (1013 hPa) et la température doit être inférieure à 50°C, la

séquence suivante peut alors être réalisée : Remplissage de produit A jusqu’au niveau n1, puis de produit B jusqu’au niveau n2. Mise en route de la pompe à vide P01 pour abaisser la pression en dessous de 300 hPa. Ouverture de l’alimentation en vapeur de la double enveloppe. Malaxage pendant 30 minutes dès que la température de 120°C est atteinte. Fermeture de l’alimentation en vapeur et maintien du malaxage pendant 10 minutes. Arrêt du malaxage, le produit repose jusqu’à ce que la température descende à 50°C. Puis « mise à l’air »

de l’autoclave Vidange de l’autoclave dès que la pression est à 1013 hPa. Fin du cycle après vidange complète. NB : à tout moment lors de ce cycle,

Un voyant V1 est allumé dès que la cuve est sous vide (p = 300 hPa).

Un voyant V2 est allumé dès que la température devient supérieure à 50°C.

Dans ce qui suit, on notera p et T la pression et la température dans la cuve.

10/13

Deux seuils de détection sous réglés sur les capteurs de pression PT et de température TT :

pc1 = 1 si p ≥ 1013 hPa et pc2 = 1 si p ≥ 300 hPa

T1 = 1 si T ≥ 120°C et T2 = 1 si T ≥ 50°C

Récapitulatif :

Pupitre opérateur

dcy Bouton poussoir départ cycle

Capteurs (actifs si recouverts ou seuil atteint)

n0 Détection cuve vide Normalement Ouvert n1 Détection niveau de remplissage produit A NO n2 Détection niveau de remplissage produit B NO

pc1 Détection pression cuve ≥ 1013 hPa

pc2 Détection pression cuve ≥ 300 hPa

T1 Détection température cuve ≥ 120°C

T2 Détection température cuve ≥ 50°C

Actionneurs

EV1…EV6 Electrovannes d’étanchéité (fermées au repos)

P01 Pompe de mise à vide

P02 Pompe de vidange

M Moteur d’entraînement du malaxeur

V1, V2 Voyants de signalisation

Travail demandé : 1) Etablir le GRAFCET

de ce système.

2) Compléter le

chronogramme

ci-contre :

Modification du cahier des charges

Mise sous vide : si au bout de 15 minutes, la pression de 300 hPa n’est pas atteinte, la mise sous

vide est stoppée et un voyant d’alarme AL1 est allumé. Après appui sur un bouton d’acquittement

acq, le GRAFCET est remis à l’étape initiale. Chauffage : si au bout de 15 minutes, la température de 120°C n’est pas atteinte, le chauffage est

stoppé et un voyant d’alarme AL2 s’allume. Après appui sur un bouton d’acquittement acq, le

GRAFCET est remis à l’étape initiale.

3) Compléter le GRAFCET afin de réaliser ces modifications.

4) Représenter le schéma LADDER de l’étape 3 et celui du voyant V2.

11/13

Exemple 5 : SYTEME DE TRI DE FERMETTES

Dans une scierie on débite des éléments de charpente (fermettes) dont la longueur est comprise entre 0,5 m et 6,5 m. Après le

débit, ces éléments sont séchés en étuve et traités dans des bacs contenant des produits fongicides et insecticides.

Ces pièces de bois sont triées d’après leur longueur x et suivant 7 tailles :

X<1m 1m ≤X< 2m 2m ≤X< 3m 3m ≤X< 4m 4m ≤X< 5m 5m ≤X< 6m 6m ≤ X

Le système de tri (voir ci-dessous) comporte un tapis d’arrivée en provenance du sciage, suivi d’un large tapis de tri qui

dispose de 7 voies d’acheminement vers l’aire de stockage. Ces deux tapis tournent en permanence.

Deux vérins poussoirs bistables X et Y (commandes X+ et X

-, Y

+ et Y

-) aiguillent les fermettes sur le tapis de tri. Le vérin X est

muni d’une raclette à son extrémité et le vérin Y de deux raclettes. Les vérins sont munis de capteurs type NO pour les

positions rentrées (x0 et y0) et pour les positions sorties (x1 et y1).

Le système de mesure est constitué de quatre capteurs a, b, c, d de type NO dont l’implantation est :

a b c d

1m 3m 2m

L’état pris successivement par ces capteurs au passage de la pièce de bois permet d’en déduire la longueur x. Au passage de la

fermette devant les poussoirs (capteur type NO : xp pour le vérin X et capteur type NO : yp pour le vérin Y), ceux ci se mettront

en mouvement ou non (voir principe de l’aiguillage ci-dessous)).

Quand une pièce de bois arrive au niveau du capteur a, la pièce précédente a quitté le tapis de tri.

1) Donner l’inventaire des variables d’entrée et de sortie d’un point de vue API, dans un tableau de synthèse.

2) Etablir le grafcet qui gère le fonctionnement des vérins X et Y.

Coupe A-A

Système de

tri

Sens de

déplacement

12/13

Tableau de synthèse des variables API : Grafcet à compléter : (avec la notation )

Entrées Sorties

1

2

3

4

X+ Y+

/x1 /y1

x1.y1.xp

X-

x0

yp

Y-

y0

b./a

0

b.a

10

13/13

THEMES DES ANNALES EN AUTOMATISME DU BTS CIRA

Année Installation ou process

Gra

fcet

Str

uctu

ra

tio

n

de

Gra

fcets

Fo

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Tech

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es…

1987 Procédé agroalimentaire X X X

1988 Machine à développer les photos X X X X

1989 Fabrication de circuits imprimés X X X X X

1990 Chaudière X X X

1991 Fabrication de fermettes X X X X X

1992 Unité de dessiccation X X X X

1993 Alimentation d’un four à verre X X X

1994 Automatisation d’une cisaille X X X X X

1995 Traitement des eaux usées X X X

1996 Préparation de paraffine X X X X X

1997 Four de dépôt de couches de silicium X X X X X

1998 Atelier de filage X X X X

1999 Déminéralisation d’eau de ville X X X X X

2000 Magasin dynamique X X X X

2001 Fabrication d’ammoniaque X X X X

2002 Production d’air comprimé X X X X X X X

2003 Réacteur chimique X X X X X X

2004 Station de nettoyage en place X X X X X X

2005 Essoreuse de sucrerie X X X X X

2006 Réacteur chimique de floculant X X X X X X X X

2007 Procédé préparation matières plastiques X X X X X X X X

2008 Unité de formulation d’herbicide X X X X X X

2009 Brassage et fermentation de la bière X X X X

2010 Station de production d’eau potable X X X X X

2011 Autoclave blanchisserie industrielle X X X X X X

2012 Station d’épuration biologique X X X X X X

2013 Cuve de dissolution d’une polymérisation X X X X X X X

2014 Elaboration de produits pour le bois X X X X