Automatisme_grafcet

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Presentation du Grafcet 23

Automatisme - Grafcet

Presentation du Grafcet

Cours Grafcet Mars 2008Loıc CUVILLON et G. Iuliana BARA




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





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)





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).





3 – Elements de base du GRAFCET

Generalites :

Sa representation est faite a partir d’elements graphiques de base quicomprend :

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.





=⇒ Le GRAFCET est un graphe (diagramme) constitue par une alternanced’etapes et de transitions reliees par des arcs orientes.

Le GRAFCET décrit le comportement

du système.

Entrées Sorties

des sorties booleennes S n a partir

des entrees E n et de l’etat interne

Ai

S 1

S n

T j

E 1

E n

T j+1

i + 2

i + 1

i

Ai+1

Ai+2





Etapes :

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





chaque etape i possede une variable d’etat d’etape notee X i 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





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.





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

R 1

R 2

12

13 23 33

Symbole de

Etapes reliées à une transition





transition validee par plusieurs etapes

15

10 11 12

R 3

13

10 11 12

R 4

13 14





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





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 (X i),

du temps (temporisations).


P ´ i d G f




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 ).


P ´ t ti d G f t 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

1

Capteur C

C


P ´ t ti d G f t 38




Variables d’etat des etapes :

X i =

1 si l’etape i est active

0 si l’etape i n’est pas active

Exemple : comportement d’un systeme / defaut

Maintenance11

10

Maintenance

Acquittement

Comportement

normal

Défaut

21 22

20 Démarrage

X X1111

Attend

Stop

Grafcets partiels composant le grafcet global.






Temporisations :

variables booleennes permettant de prendre en compte le temps

à retardt1 t2En nS

opérateur

S n = t1/E n/t2 avec

E n la variable d’entree (ou la variable d’etat),

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

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






n

t1 2t

temps

temps

E

Sn

Remarque : S n devient 1 si E n = 1 pendant un temps ≥ t1






Cas particuliers :

E n / t2 ↔ t1 = 0 t1 / E n ↔ t2 = 0

Le plus souvent : E n = variable d’etat X m et t2 = 0

⇒ S n = t/X m/t1 avec t1 duree de la temporisation = le retard mis par S n

pour passer a 1 apres que X m soit passe a 1.

Exemple : S n = t/X 10/3s

n

temps

temps0

1

0

1X10

S






Actions (ordres) :

Actions continues

n

Action Antemps

0

temps

0

1

1

Symbole

X

A

Equation logique : A = X n






Actions conditionnelles

conditionnelles simples

temps

0

1

temps

0

temps

1Symbole

Xn

n Action AC

cond

"conditionnel"

0

1

A

Cond

Equation logique : A = X n.Cond






actions retardees

2s

temps

0

1SymboleXn

n Action AD

2s

"delayed action"

0

1

A

temps

2s

Equation logique : A = t/X n/2s.X n





ese tat o du G a cet 5

actions limitees dans le temps

"time−limited action"

temps

0

1SymboleXn

n Action A

2s

0

1

A

temps

2s 2s

L

Equation logique : A = t/X n/2s.X n





Actions memorisees

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

m

temps

0

1

Xn

"set"

Action A

Début

Action A

Fin

"reset"

R

S

a

b

n−1

n

m0

1

temps

0

1

temps

A

X





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 = X 10 + X 20.a + X 30.t/X 30/3s + X 40.t/X 40/10s





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





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’entr ee de la transition) sont actives





Regle 3 : Condition de franchissement

Le franchissement d’une transition se produit si

la transition est valid ee

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





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





Regle 5 :

Si une etape est simultan ement 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





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





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





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

13

f.e

a

b

f.e

12

14

15





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

m.n

12

14

15

13

a

b

m.n





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

alors elles sont reunies (dual du choix)

13

11 12





Parallelisme interprete

Lorsque les receptivites associees aux transitions validees ne sont pasexclusives

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 ’*’





Parallelisme structural

transition

2 A 3 B

h

1 1 2

A B3 4

commune





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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