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Pr ´ esentation du Grafcet 23 Automatisme - Grafcet Pr ´ esentation du Grafcet Cours Grafcet Mars 2008 Lo¨ ıc CUVILLON et G. Iuliana BARA

Automatisme - Grafcet Presentation du Grafcet´icube-avr.unistra.fr/fr/images/7/73/Automatisme_grafcet.pdf · Presentation du Grafcet´ 25 1 – Le GRAFCET ☞Outil de modelisation

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Presentation du Grafcet 23

Automatisme - Grafcet

Presentation du Grafcet

Cours Grafcet Mars 2008Loıc CUVILLON et G. Iuliana BARA

Presentation du Grafcet 24

1 – Le GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 – Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3 – Elements de base du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4 – Regles de syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5 – Regles d’evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6 – Structures de base du Grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

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Presentation du Grafcet 25

1 – Le GRAFCET

☞ Outil de modelisation du comportement des SAPs

☞ permet de specifier et concevoir un automatisme sequentiel

☞ directement exploitable par des automates programmables industriels (API)

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Presentation du Grafcet 26

2 – Historique

☞ 1975 : AFCET (Association Francaise pour la Cybernetique Economique et

Technique) qui regroupe des industriels, utilisateurs et constructeurs

d’automatismes, et des universitaires a cree la commission de normalisation ayant

pour but de definir des moyens capables de decrire les automatismes sequentiels.

☞ 1977 : proposition de l’outil de representation GRAFCET.

☞ 1982 : ADEPA (Agence nationale pour le Developpement de la Production

Automatisee) donne au GRAFCET une forme normalisee → norme francaise

AFNOR C03190.

☞ 1987 : norme internationale IEC 848 (Function Chart for Control Systems - FCCS).

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Presentation du Grafcet 27

3 – Elements de base du GRAFCET

☞ Generalites :

➠ Sa representation est faite a partir d’elements graphiques de base qui

comprend :

➛ des etapes,

➛ des transitions,

➛ des liaisons orientees.

➠ Ses evolutions sont definies par 5 regles d’evolution.

➠ Sont interpretation se traduit par :

➛ des actions associees aux etapes,

➛ des receptivites associees aux transitions.

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Presentation du Grafcet 28

=⇒ Le GRAFCET est un graphe (diagramme) constitue par une alternance

d’etapes et de transitions reliees par des arcs orientes.

Le GRAFCET décrit le comportement

du système.

Entrées Sorties

des sorties booleennes Sn a partirdes entrees En et de l’etat interne

Ai

S1

Sn

Tj

E1

En

Tj+1

i + 2

i + 1

i

Ai+1

Ai+2

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Presentation du Grafcet 29

☞ Etapes :

Definition : les etapes caracterisent le comportement invariant d’une partie ou de la

totalite du systeme / ses entrees et ses sorties.

➠ a chaque etape est associee une (ou plusieurs) action(s) = ordre vers PO ou

communications vers d’autres graphes

➠ etats possibles d’une etape :

➛ active → action associee peut etre executee,

➛ inactive.

On peut associer un point a une etape pour symboliser qu’elle est active.

➠ representation

etape initiale etape normale

1 2

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Presentation du Grafcet 30

➠ chaque etape i possede une variable d’etat d’etape notee Xi qui est une

variable booleenne qui vaut 1 si l’etape est active et 0 sinon.

Remarque : l’ensemble des etapes actives d’un GRAFCET a un instant donne definit

la situation du GRAFCET a l’instant considere.

Exemple :

i action

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Presentation du Grafcet 31

☞ Transitions :

➠ une transition indique la possibilite d’evolution entre etapes, et donc, la

succession des activites dans la PO.

➠ a chaque transition, on associe une condition logique, appelee receptivite

(condition de transition), qui exprime la condition pour passer d’une etape a une

autre.

Exemple :

toujours vraief: fonction combinatoire = 1 réceptivité

receptivite particuliere : le temps

t/X10/8s duréel’origine (l’instant de la dernière activation)

t/X8/5s = 5 secondes ecoulees depuis la derniere activation de l’etape 8.

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Presentation du Grafcet 32

➠ le changement d’etat du GRAFCET se fait par franchissement des transitions a

la suite de certains evenements dans la PO ou dans la PC.

Exemple :

➛ transition validee par une seule etape

synchronisation10

11

R1

R2

12

13 23 33

Symbole de

Etapes reliées à une transition

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Presentation du Grafcet 33

➛ transition validee par plusieurs etapes

15

10 11 12

R3

13

10 11 12

R4

13 14

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Presentation du Grafcet 34

☞ Liaisons orientees :

➠ Les liaisons orientees, ou arcs orientees, relient les etapes aux transitions et les

transitions aux etapes → elles indiquent les voies d’evolution (par convention, le

sens d’evolution est du haut vers le bas).

➠ Formalisme lors des alternances particulieres :

13

R R R

R R R

11 12 13

21 22 23

10

10 11 12

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Presentation du Grafcet 35

☞ Receptivites (conditions de transition)

➠ associee a chaque transition,

➠ fonction logique (booleenne) calculee a partir :

➛ des variables d’entree booleennes traduisant l’etat des capteurs, boutons,

poussoirs,...etc,

➛ de l’etat courant des etapes du graphe (Xi),

➛ du temps (temporisations).

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Presentation du Grafcet 36

➠ Entrees booleennes :

1

Capteur C

Variable C

temps

temps

0

1

0

receptivite → fonction logique utilisant des operateurs ET, OU, NON et front

(↑ C , ↓ C).

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Presentation du Grafcet 37

↑ C , ↓ C → sont a 1 pendant un delai qui correspond au temps de prise en

compte de l’evenement c.a.d le temps de franchissement d’une transition

C

temps

0

1

temps

0

1

temps

0

1Capteur C

C

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Presentation du Grafcet 38

➠ Variables d’etat des etapes :

Xi =

1 si l’etape i est active

0 si l’etape i n’est pas active

Exemple : comportement d’un systeme / defaut

Maintenance

11

10

Maintenance

Acquittement

Comportementnormal

Défaut

21 22

20 Démarrage

X X1111

AttendStop

Grafcets partiels composant le grafcet global.

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Presentation du Grafcet 39

➠ Temporisations :

➛ variables booleennes permettant de prendre en compte le temps

à retardt1 t2En nS

opérateur

Sn = t1/En/t2 avec

En la variable d’entree (ou la variable d’etat),

t1 retard par rapport a En lors du changement d’etat de 0 a 1,

t2 retard par rapport a En lors du changement d’etat de 1 a 0.

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Presentation du Grafcet 40

n

t1 2t

temps

temps

E

Sn

Remarque : Sn devient 1 si En = 1 pendant un temps ≥ t1

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Presentation du Grafcet 41

➛ Cas particuliers :

En/t2 ↔ t1 = 0 t1/En ↔ t2 = 0

Le plus souvent : En = variable d’etat Xm et t2 = 0

⇒ Sn = t/Xm/t1 avec t1 duree de la temporisation = le retard mis par Sn

pour passer a 1 apres que Xm soit passe a 1.

Exemple : Sn = t/X10/3s

n

temps

temps0

1

0

1X10

S

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Presentation du Grafcet 42

☞ Actions (ordres) :

➠ Actions continues

n

Action Antemps

0

temps0

1

1

SymboleX

A

Equation logique : A = Xn

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Presentation du Grafcet 43

➠ Actions conditionnelles

➛ conditionnelles simples

temps

0

1

temps0

temps

1SymboleXn

n Action AC

cond

"conditionnel"

0

1A

Cond

Equation logique : A = Xn.Cond

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Presentation du Grafcet 44

➛ actions retardees

2s

temps0

1SymboleXn

n Action AD

2s

"delayed action"

0

1A

temps

2s

Equation logique : A = t/Xn/2s.Xn

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Presentation du Grafcet 45

➛ actions limitees dans le temps

"time−limited action"

temps0

1SymboleXn

n Action A

2s

0

1A

temps

2s 2s

L

Equation logique : A = t/Xn/2s.Xn

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Presentation du Grafcet 46

➠ Actions memorisees

−→ l’action reste maintenue lorsque l’etape qui l’a commandee vient a etre

desactivee

m

temps0

1Xn

"set"

Action ADébut

Action AFin

"reset"

R

S

a

b

n−1

n

m0

1

temps

0

1

temps

A

X

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Presentation du Grafcet 47

➠ Actions impulsionnelles

➠ Exemple : equation logique generale d’une action A

3s

Action A

Action A

a

10

20 C Action A

30

40 L

D Action A

10s

A = X10 + X20.a + X30.t/X30/3s + X40.t/X40/10s

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Presentation du Grafcet 48

4 – Regles de syntaxe

☞ L’alternance etape-transition et transition-etape doit toujours etre respectee

☞ 2 etapes ou 2 transitions ne peuvent jamais etre reliees par une liaison orientee

☞ Une liaison orientee relie obligatoirement une etape a une transition et une transition

a une etape

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Presentation du Grafcet 49

5 – Regles d’ evolution

=⇒ precisent les causes et les effets du franchissement des transitions

☞ Regle 1 : Situation initiale

➠ Elle caracterise le comportement initial de la partie PC / PO

➠ Elle correspond aux etapes actives en debut de fonctionnement

➠ Elle traduit generalement un comportement de repos

☞ Regle 2 : Condition de validation

➠ Une transition est valide lorsque toutes les etapes immediatement precedentes

(dites etapes d’entree de la transition) sont actives

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Presentation du Grafcet 50

☞ Regle 3 : Condition de franchissement

➠ Le franchissement d’une transition se produit si

➛ la transition est validee

➛ et la receptivite associe a cette transition est vraie

➠ Si la transition devient franchissable alors elle est obligatoirement franchie

➠ Le franchissement d’une transition entraıne l’activation de toutes les etapes

immediatement suivantes (dites etapes de sortie de la transition) et la

desactivation des etapes d’entree de la transition

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Presentation du Grafcet 51

➠ Exemple :

avec a.b = 1a.b a.b a.b a.b

2 3 2 3 2 3 2 3

4444

transition non validée transition validée transition franchissable transition franchie

avec a.b = 0

☞ Regle 4 : Franchissement simultane

➠ Plusieurs transitions simultanement franchissables sont simultanement franchies

=⇒ permet de decomposer un grafcet en plusieurs diagrammes tout en

assurant leur synchronisation

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Presentation du Grafcet 52

☞ Regle 5 :

➠ Si une etape est simultanement desactive par le franchissement d’une transition

aval et activee par le franchissement d’une transition amont alors elle reste active

➛ Remarque : La duree de franchissement d’une transition ou d’activite d’une

etape n’est jamais rigoureusement nulle meme si, theoriquement, elle peut etre

rendue aussi petite que l’on veut

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Presentation du Grafcet 53

6 – Structures de base du Grafcet

☞ Sequence = suite lineaires d’etapes qui sont activees les unes apres les autres

fin action 1

Action 1

Action 3

Action 2

2

3

4

a.b

➠ une sequence est active si au moins une etape est active

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Presentation du Grafcet 54

☞ Selection de sequence (choix, aiguillage) = choix d’evolution entre plusieurs

sequences a partir d’une ou de plusieurs etapes

2

a b c

3 4 5

➠ les receptivites associees aux transitions validees doivent etre exclusives

exclusion logique

priorité à la transition 3

3

2

4

a3 4 a.b

3

2

4

a.b a.b

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Presentation du Grafcet 55

☞ Saut d’etape(s) = permet de sauter une ou plusieurs etapes

13

f.e

a

b

f.e

12

14

15

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Presentation du Grafcet 56

☞ Reprise de sequence = permet de recommencer plusieurs fois la meme sequence

m.n

12

14

15

13

a

b

m.n

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Presentation du Grafcet 57

☞ Convergence = si plusieurs sequences doivent se terminer de la meme maniere

alors elles sont reunies (dual du choix)

13

11 12

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Presentation du Grafcet 58

☞ Parallelisme interprete

➠ Lorsque les receptivites associees aux transitions validees ne sont pas

exclusives

1

2

2

3 4

* * * *h h h.X2 h.X1

franchissement simultané(règle 4)

3

1

➠ Remarque : il est utile de mettre en evidence les transitions qui doivent etre

simultanement franchies en les reperant par de ’*’

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Presentation du Grafcet 59

☞ Parallelisme structural

transition

2 A 3 B

h

1 1 2

A B3 4

commune

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Presentation du Grafcet 60

☞ Synchronisation

➠ permet d’attendre la fin de plusieurs activites se deroulant en parallele pour

continuer par une seule

c+d

1 A A2 31 2 3

5

A

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