Élaboration des feux de Grafcet

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Facult Polydisciplinaire de Taza

Projet de Fin d'Etudes :laboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCETPrpar par :El AMRAOUI Kamal HAOUARI Hicham

Encadr par :Dr Med OURIAGLI

http://www.pfegrafcet.bravehost.com : Sciences de la Matire Physique Filire Semestre : S6 : lectromcanique Option

Anne Universitaire 2006-2007

Informations Lgales :- Microsoft Windows est une marque dpose de Microsoft Corporation - SolidWorks est une marque dpose de SolidWorks Corporation - AUTOMGEN est une marque dpose par la socit IRAI - Les versions d'AUTOMGEN et SolidWorks utilises dans ce travail sont des versions d'valuation..

Remerciements:Au terme de ce Projet de Fin d'Etudes, on aimerait remercier tout particulirement Dr Mohammed OURIAGLI pour son aide considrableduranttoutelaprparationdece PFE, ainsi que Dr Hassan Minor pour nous avoirbienenseignlelogicielSolidWorksqui nousanormmentaidralisercePFE,et enfintoutceuxquiontcontribudeprsoude loinlaralisationdecemodestetravail.

Ddicace Onddiecetravailnos parents,ceuxqu inous ontaidpouratteindre notreniveaucognitif actuel,etf inalementtous ceuxqu inousaiment.

...les tches itratives constituent un norme fardeau pour la race humaine, l'automatique est venue pour le soulever...

SOMMAIREPrface.......................................................................................................11 1 - Prsentation du logiciel AUTOMGEN...............................................131.1 - A propos d'AUTOMGEN.............................................................................13 1.2 - Vue gnrale...................................................................................................13 1.3 - L'explorateur de projets...............................................................................14 1.4 - Le conteneur de GRAFCETS.......................................................................14 1.5 - Fentre de messages......................................................................................14

2 - Premire application en AUTOMGEN : le compteur modulo 8....14 3 - laboration d'un carrefour simple.....................................................213.1 - Prsentation...................................................................................................21 3.2 - Conception des lments graphiques...........................................................21 3.3 - Cration des grafcets.....................................................................................253.3.1 - Mise en situation..................................................................................................... ..........25 3.3.2 - Cration du folio qui se chargera de la trajectoire des voitures.................................26 3.3.3 - Cration du folio qui se chargera des feux................................................. ...................27 3.3.4 - Cration du folio qui se chargera de l'initialisation des voitures.......................... .....28 .

3.4 - Liaison des lments graphiques aux grafcets............................................29

Conclusion.................................................................................................31 Bibliographie.............................................................................................33

Prface:La logique programme est aujourd'hui de plus en plus utilise en industrie, vu son aisance d'utilisation, et sa facilit de rutilisation pour d'autres problmes. Et ceci, au dtriment de la logique cble. On aurait aim raliser un automatisme concret en utilisant la logique programme, mais faute de moyens, on va juste utiliser un logiciel ducatif, qu'est AUTOMGEN, pour crire et simuler un programme pouvant s'excuter sur un automate. Et pour tre dans le cadre de la comparaison, on a choisi l'exemple du carrefour qui a t fait par les tudiants de l'anne dernire en utilisant la mthode d'Huffman et la logique cble, et qui a t simul l'aide de DigSim. On va faire donc le mme exemple, mais cette fois-ci, en utilisant une logique programme, le GRAFCET, et le logiciel AUTOMGEN. On espre que vous allez apprcier ce travail en feuilletant ces pages.

Bonne Lecture

Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET

1 - Prsentation du logiciel AUTOMGEN1.1 - A propos d'AUTOMGENAUTOMGEN est un logiciel propritaire dit par la socit franaise IRAI; il peut tre utilis dans un but ducatif, mais aussi dans l'industrie, puisqu'il gnre du code binaire adapt plusieurs automates commerciaux connus, comme le TSX de Shneider. Il est dans sa version 8 l'heure o ce rapport est crit. La version utilise ici est une version d'valuation valide pour 40 jours. Le prix de la version complte enseignement varie entre 250 et 700 , et ceci en fonction des entres/sorties, et des modules inclus dans le paquetage. Plus d'informations sur ce logiciel sont disponibles sur le site web http://www.irai.com .

1.2 - Vue gnraleAUTOMGEN peut travailler avec plusieurs outils de reprsentation graphiques, comme les logigrammes, ladder...etc, et bien sr le GRAFCET, outil avec lequel on va travailler pour raliser l'exemple du carrefour. La fentre principale d'AUTOMGEN se prsente comme suit :

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET On ne vas pas donner ici une description exhaustive du logiciel, car la rfrence environnement fournie avec en parle largement. Nanmoins on va prsenter quelques choses fondamentales qui permettront d'avoir une vue globale rapide sur le logiciel.

1.3 - L'explorateur de projetsL'explorateur de projets permet manipuler un projet ouvert. S sous-menus sont les suivants : es

Folios : permet de crer, supprimer ou modifier un ou plusieurs Folios. Un folios est un conteneur qui peut comprendre un ou plusieurs GRAFCET. Cette notion de folio a t introduite dans ce logiciel pour faciliter la gestion et la maintenance d'un projet. Les folios peuvent tre assimils aux fichiers dll, dans laterminologie de la programmation Windows. Symboles : ce sous-menu permet de crer, importer ou exporter un table de symboles. Une table de symbole est un tableau qui contient toutes les variables utiliss dans un projet. Il n'est pas obligatoire de dclarer un table de symbole, mais il est prfrable de le faire, car sans elle, la maintenance du projet deviendra chaotique. Configuration : ceci permet de configurer les options du compilateur, ainsi que le code gnr pour chaque type d'automate. Documentation : permet daccder la fonction dimpression de dossier (double clic sur llment Impression). Il permet d'imprimer un dossier complet compos dune page de garde, de la table de rfrences croises, de la liste des symboles et des folios. La fonction daperu avant impression permet de visualiser lensemble de ces lments. Fichiers gnrs : permet de voir le code gnr par le compilateur. Mise au point : regroupe des outils permettant la visualisation et la modification de ltat des variables. Iris : permet de crer des objets 2D ou 3D de supervision et de simulation. Ressources : contient les lments graphiques 2D ou 3D utiliss par Iris. Modules externes : Ces lments sont rservs des modules excutables dvelopps par des tiers et interfacs avec AUTOMGEN.

1.4 - Le conteneur de GRAFCETSIl est droite de l'explorateur de projets. Cette partie l de l'interface peut contenir un plusieurs Folios (porte-GRAFCET).

1.5 - Fentre de messagesCette fentre contient les messages gnrs par le compilateur, ainsi que des informations essentielles, et du monitoring des variables.

2 - Premire application en AUTOMGEN : le compteur synchrone modulo 8On clique sur le menu Fichier>Nouveau :

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Puis dans l'explorateur de projets, on clique avec le bouton droit sur Folios>Ajouter un nouveau folio :

On saisit le nom du Folio qui contiendra notre GRAFCET :

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puis on clique sur OK. Maintenant, on va tracer le grafcet du compteur fait au mini-projet :

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET Ensuite, on va l'explorateur de projets, on clique avec le bouton droit sur Iris>Ajouter un objet IRIS 2D :

On slectionne ensuite Pupitre bois 800x600 :

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET Puis on clique avec le bouton droit sur Pupitre>Ajou un objet sur le pupitre : ter

Puis on slectionne Valeur digitale :

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET On refait la dernire opration encore deux fois, ainsi aura trois valeurs digitales sur le pupitre :

On rgle chaque valeur digitale de telle faon qu'elle affiche un bit du nombre binaire du compteur, pour cela, on clique avec le bouton droit sur Valeur digitale>Proprits:

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET Puis on clique sur l'onglet Liens, o on saisira la variable en question :

on valide avec ok, et on fait la mme chose pour les deux autres valeurs dig itales. Maintenant, il ne nous reste qu' lancer la simulation avec le menu Programme>Go, ou en enfonant simplement F12. La simulation tant trop rapide par dfaut, on peut rgler la frquence de simulation via l'explorateur de projet, en cliquant Configuration>Post-processeurs>Excu teur PC>Excution :

ici on l'a rgle sur 1000ms (1s).

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3 - laboration d'un carrefour simple3.1 - PrsentationUn carrefour simple est l'intersection de deux routes d'gales importances. Ainsi, on aura en principe 4 tapes qui seront tendues six tapes avec l'ajout de deux tapes de clignotement des feux verts.

3.2 - Conception des lments graphiquesLa conception des lments graphiques sera faite par le logiciel SolidWorks, et on ouvre les parenthses ici pour remercier Dr Hassan El Minor pour nous avoir bien enseign ce logiciel trs important dans notre cursus universitaire. La conception des voitures sera faite par l'extrusion du contour d'une face qui contient les portes :

Quand aux supports feux, il seront cres par deux rectangles extruds puis l'un d'eux va tre perfor dans 3 emplacements.

Les ampoules des feux seront cres sparment, il seront de la forme d'un cylindre pour pouvoir tre insrs dans les supports feux.

Et enfin la piste sera divise en deux : une partie extrude, et une partie perfore : 21

Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET

A noter que ces lments doivent tre enregistrs sous le format VRML (.wrl):

On a fini donc la phase de conception, maintenant on doit importer a dans AUTOMGEN. Le module qui va se charger de faire la simulation est IRIS 3D; c'est un module tiers qui est fourni avec AUTOMGEN, il accepte directement les fichiers .x (fichiers DirectX de Microsoft), mais il peut galement importer des fichiers .3ds de 3D Studio en les convertissant vers le format prcit (format DirectX). Mais pour convertir des fichiers VRML, on aura besoin de l'utilitaire Crossroads 3D fourni avec AUTOMGEN; cet utilitaire permet de gnrer des fichiers DirectX directement utilisables par IRIS 3D :

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Pour insrer les fichiers DirectX dans AUTOMGEN, on va vers l'explorateur de projets, puis avec un clique droit sur Ressources, on slectionne Ajouter :

Puis on slectionne les fichiers DirectX qu'on a gnr avec CrossRoads 3D. Maintenant, on doit ajouter un pupitre IRIS 3D :

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Un pupitre est ajout et ouvert en mme temps. On clique ensuite sur le menu Options>Ouvrir la fentre de configuration; une fentre de configuration s'ouvre, et on peut ajouter les lments graphiques qu'on a crs aux pupitre grce au menu droulant en bas de la fentre :

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET On slectionne l'lment qu'on veut ajouter, et on clique sur Ajouter ( ou bien ou pourrait cliquer directement sur Ajouter tout). Aprs on positionne les lments l'aide des coordonnes spatiales. En fin, on obtient quelque chose comme suit :

On a fini donc de concevoir les lments de simulation, maintenant on retourne au programme principal, afin de dessiner les grafcets qui vont grer la simulation.

3.3 - Cration des grafcets3.3.1 - Mise en situationLa situation qu'on a est la suivante : On a l'intersection de deux routes d'gales importances,et on doit signaliser ce carrefour de telle faon qu'il n'y aurait pas d'accidents. Prenons une voiture et analysons sa trajectoire : La voiture part du dbut de la route, vert le premier feu, l il doit y avoir un dtecteur i1 pour signaler sa prsence : Dtecteur i3

Dtecteur i2

Dtecteur i1

Dtecteur i0

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET puis la voiture continuera sa course jusqu' la fin de la route, l il doit y avoir un dtecteur i3 qui signalera la fin de course et dclenchera une rotation pour entrer l'autre moiti de la route. Ensuite la voiture doit tre galement dtecte au niveau du feu de l'autre ct, donc on mettre l bas un dtecteur i2. Puis la voiture ira jusqu'au dbut de la route o elle devra tre dtecte par un dtecteur i0 afin qu'elle puisse tre tourne. Et la boucle recommence.

3.3.2 - Cration du folio qui se chargera de la trajectoire des voituresLa schmatisation en GRAFCET du processus prcit pourra tre faite comme suit :

Les variables utilises dans ces grafcets sont expliques dans la Table de Symboles suivante :

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3.3.3 - Cration du folio qui se chargera des feuxPour ce qui est des feux, on aura quatre tapes, qui sont les suivantes :

Route 1: feu rouge , Route 2: feu vert Route 1: feu rouge , Route 2: feu orange Route 1: feu vert , Route 2: feu rouge Route 1: feu orange, Route 2: feu rouge

et la boucle recommence. Et pour perfectionner les choses, on va ajouter deux autres tapes correspondant aux clignotement des feux verts avant de passer au feu orange. On pourra schmatiser a comme suit :

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A noter que l'tape 0 a t cre pour attendre l'initialisation des voitures : c'est le folio suivant.

3.3.4 - Cration du folio qui se chargera de l'initialisation des voituresLa premire question qu'on peut se poser est pourquoi une initialisation? , et la rponse est la suivante : sans initialisation, les voitures risquent d'aller en marche arrire et avoir un comportement autre que prvu. L'initialisation consiste faire revenir les voitures vert leurs positions initiales. Ceci se fait en deux tapes : faire tourner les voitures vers les positions minima de rotation, et puis les translater vers les positions minima de translation.

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Elaboration des feux de carrefour l'aide du GRAFCET L'initialisation peut tre schmatise de la faon suivante :

3.4 - Liaison des lments graphiques aux grafcetsPour lier les vhicules et les feux leurs grafcets correspondants, on ouvrira la fentre de configuration dans la fentre d'IRIS 3D. On clique sur l'lment en question avec le bouton droit, et on choisit le type d'action qu'on va insrer. Les types d'actions ou de comportements dont on aura besoin sont les suivants : translation, rotation, changement de couleur. La translation va faire marcher les voitures, la rotation va les faire tourner en fin de course, et le changement de couleur vous l'avez peut tre devin, va rgir les feux. Les positions des dtecteurs (ou capteurs) de translation et de rotation vont tre ajoutes dans les fentres respectives de translation et de rotation :

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Maintenant, il ne nous reste que lancer la simulation avec F12 et voir les rsultats.

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Conclusion :Si on regarde le PFE de l'anne dernire et l'norme travail qu'il a fallu faire pour aboutir au mme rsultat auquel on a abouti, on pourra comprendre l'intrt du GRAFCET et de la logique programme. La ralisation des feux de carrefour avec une logique cble a ncessit beaucoup de cblage et beaucoup de travail, tandis que le travail avec le GRAFCET a t relativement plus ais. En plus, le GRAFCET des feux est plus facile modifier que le cblage utilis en DigSim : C'est l'une des caractristiques de la logique programme, c'est dire l'aisance de modification. Mais en revanche, la logique cble prsente un avantage indniable par rapport la logique programme, qu'est la rapidit d'excution, et que la logique programme ne pourrait jamais concourir sur, vu le nombre de portes logiques en excs qui consomment elles, un temps considrable durant l'excution. Le quatrime et dernier point de comparaison entre les deux types de logique, est le cot d'utilisation. Le paramtre qu'on va prendre en considration pour faire la comparaison est la complexit de l'automatisme en question. Le graphe ci-aprs montre l'volution du cot pour les deux types de logique en fonction de la complexit de l'automatisme : Cot Logique cble

Logique programme

ComplexitEtude du cot dun automatisme en fonction de sa complexit et de la logique utilise

Ainsi, pour rcapituler ce qu'on vient de dire et conclure ce rapport, le choix d'un type de logique par

rapport l'autre se fait selon les critres suivants :

Critre vitesse/facilit de modification : si on veut un automatisme qui va excuter les ordres le plus vite possible tout prix, alors le choix le plus appropri sera la logique cble. Si par contre on veut un automatisme modulaire et rutilisable pour plusieurs types de tches, alors la logique programme est invitable. Critre cot : si on a un automatisme raliser qui est trs compliqu, alors c'est la logique programme qui gagne. Si par contre si on a un systme simple faire, alors le choix d'une logique programme sera trs lourd, trs coteux et non judicieux du tout.

Bibliographie :Documentation AUTOMGEN