Grafcet Et Automatismes Industriels

Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Kébili A. U. : 09 / 10

Département : Maintenance Industrielle. Classe : GE 21

Laboratoire : Automatique.

Matière : Automatique et Informatique Industrielle.

Enseignant : Ben Mekki Houcine.

Chapitre 1 :

Grafcet Et Automatismes Industriels

1. Introduction :

Un système automatisé se compose de deux parties principales.

◊ Une Partie Commande : C’est la partie qui traite les informations et élabore

les ordres de fonctionnement aux différents éléments d’un système

automatisé.

◊ Une Partie Opérative : C’est la partie qui reçoit les ordres de la partie

commande et exécute les modifications sur les matières d’œuvres.

Pour étudier un tel système on fait appel à des outils de description de fonctionnement.

Parmi ces outils, on trouve :

◊ Le chronogramme.

◊ L’organigramme.

◊ Le Grafcet.

2. Le Grafcet :

Chapitre 1 : Grafcet Et Automatismes Industriels. Page 1 sur 17

2.1. Définition :

Graphe Fonctionnel de Commande par Étapes et Transitions.

Le Grafcet est un outil de description graphique du fonctionnement d’un

automatisme séquentiel à partir d’un cahier des charges littéral (textuel).

2.2. Eléments de base d’un Grafcet :

Le Grafcet est une représentation graphique alternée d’étapes et de

transitions, Une étape Une transition Une étape, etc.

2.2.1. Conditions de représentation et d’utilisation d’un Grafcet :

Dans un Grafcet :

◊ Il doit y avoir une étape initiale qui indique la situation initiale du

système automatisé avant de démarrer le cycle de fonctionnement.

◊ A chaque étape on associe une ou plusieurs actions, mais on peut

rencontrer une même action associée à plusieurs étapes d’un même

Grafcet.

◊ A chaque transition on associe une réceptivité, qui est une

information provenant soit :

D’une intervention de l’opérateur : Pupitre de commande.

De la partie Opérative : Etats des capteurs.

D’un autre système : Dialogue entre systèmes.


◊ Pour faire intervenir le temps dans un Grafcet, il suffit d’associer à une

réceptivité la variable booléenne (t / i / T), qui prend la valeur

logique 1 à la fin de la durée de temporisation.

Avec :

i : Le repère de l’étape d’activation du temporisateur.

t : Détection de la fin de temporisation démarrée à l’étape i.

T : La durée de temporisation.

◊ Les liaisons sont normalement orientées de haut vers le bas, dans

le cas contraire elle est obligatoire de placer une flèche sur la

liaison.

2.2.2. Exemple d’un Grafcet :

Etape Actions Associées

10 Actions d’initialisations.

Action sur m démarre le système.

11 Actionner un contacteur KM1

Passer à l’étape 12 si CH est vraie

12 Allumer L, 100 secondes

Passer à l’étape 13 après 100 s

13 Actionner un contacteur KM2

Passer à l’étape 10 si CB est vraie

2.3. Règles d’évolution d’un Grafcet :

Dans cette partie on étudie les conditions d’évolution d’un Grafcet, ce sont les

Conditions de passage d’une étape vers une autre.

◊ Règle 1 : Initialisation.

Une étape initiale est obligatoirement active au démarrage du

fonctionnement : C’est la situation initiale de l’automatisme pour qu’il

puisse démarre.

◊ Règle 2 : Franchissement d’une transition.

Une transition ne peut être franchie que, lorsqu’elle est validée et sa

réceptivité associée devient vraie.


La transition est dite validée lorsque toutes les étapes

immédiatement précédentes sont actives.

◊ Règle 3 :

Le franchissement d’une transition entraîne simultanément :

L’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes.

La désactivation de toutes les étapes immédiatement

précédentes.

Les règles 2 et 3 sont expliquées sur les figures suivantes :

Lorsque l’étape 2 n’est pas active la transition T 2-3 est non

validée, elle ne sera pas franchie, quelque soit sa réceptivité

R 2-3 vraie ou fausse.

Lorsque l’étape 2 est active la transition T 2-3 est validée,

elle sera franchie lorsque sa réceptivité R 2-3 devienne vraie.

La transition T 2-3 est franchie, car elle est validée (étape 2

est active) et sa réceptivité R 2-3 est vraie.

La transition T 23-45 est franchie, car elle est validée (étapes 2

et 3 sont actives) et sa réceptivité R 23-45 est vraie.


◊ Règle 4 :

Plusieurs transitions simultanément franchissables doivent êtres

simultanément franchies.

L’évolution du Grafcet (1) nécessite que l’étape 10 du Grafcet

(2) soit active (a10 capteur associé à l’action A10 : a10 = A10).

L’évolution du Grafcet (2) nécessite que l’étape 7 du Grafcet

(1) soit active (a7 capteur associé à l’action A7 : a7 = A7).

◊ Règle 5 :

Au cours du fonctionnement d’un

automatisme, il arrive q’une même étape

doit être désactivée et activée à la fois,

elle reste activée.

2.4. Différents structures d’un Grafcet :

Une séquence d’un Grafcet est une suite d’étapes à exécuter l’une après l’autre.

2.4.1. Grafcet à séquence unique :


C’est un Grafcet ayant un seul chemin

d’évolution (le système suit un seul chemin de

son départ à son arrêt)

2.4.2. Grafcet à séquences multiples :

Il existe deux types de Grafcet à séquences multiples :

Grafcet avec divergence de séquences.

Grafcet avec convergence de séquences.

2.4.2.1. Divergence en « OU » et en « ET » :

Divergence en « OU » : (Sélection)

C’est un Grafcet à sélection de séquence:

Lorsque l’étape 6 est active :

L’étape 7 devient active si t6-7

devient vraie.

L’étape 8 devient active si t6-8

devient vraie.

Divergence en « ET » : (Distribution)

C’est un Grafcet à activation simultanée de séquences.

Les étapes 11 et 12 deviennent

simultanément actives si l’étape

10 étant active et la réceptivité

associée à t10 devient vraie.

2.4.2.2. Convergence en « OU » et en « ET » :

Convergence en « OU » : (Attribution)

L’étape 4 sera activée :


Si l’étape 2 est active et t2-4

devienne vraie.

OU

Si l’étape 3 est active et t3-4

devienne vraie.

Convergence en « ET » : (Jonction)

L’étape 7 sera activée lorsque les

étapes 5 et 6 sont tous les deux

actives et la réceptivité associée à

t7 devient vraie.

2.4.2.3. Saut d’étapes et reprise de séquence :

Le saut d’étapes et la reprise de séquence sont deux cas particuliers

de convergence et de divergence en « Ou » ou bien en « ET ».

Le saut des étapes sera nécessaire lorsque les

actions associées à ces étapes sont inutiles à

réaliser. {Grafcet (1)}

La reprise de séquence (ou boucle) permet de

reprendre une ou plusieurs fois, une séquence s’il est

nécessaire. {Grafcet (2)}


Grafcet (1) :

Lorsque l’étape 5 est active le Grafcet (1) évolue vers :

o L’étape 6 si R 5-6 devient vraie.


Grafcet (2) :

Lorsque l’étape 04 est active le Grafcet (2) évolue vers :



2.4.2.4. Liaison de deux Grafcet :

Principe : Lier deux Grafcet revient à rendre l’évolution de

l’un dépend de l’évolution de l’autre.

Méthode : Chaque étape d’un Grafcet possède une

mémoire lui permettant de fournir à la sortie un signal (X)

qui peut être utilisé comme réceptivité (x) pour un autre

Grafcet.

2.4.2.5. Synchronisation de deux Grafcet :


La synchronisation deux Grafcets est un cas particulier de la liaison

des Grafcets. C’est à dire rendre simultanée l’évolution des deux

Grafcets à partir d’un point bien déterminé.

Quelque soit l’évolution de chacun des deux Grafcets les étapes 6 et

40 ne peuvent êtres activées qu’en même temps, comme s’il

s’agit d’une convergence et divergence en « ET ». Car les étapes

6 et 40 ne seront pas activées que si les étapes 5 et 30 sont

actives. (La réceptivité a=x5.x30=1 si les étapes 5 ; 30 sont actives)

2.4.3. Grafcet avec macroétape :

Une macroétape est représentée par un carré partagé en 3 parties par

deux traits horizontaux.


M30 : Référence de l’expansion de la macroétape.

E30 : Repère de l’étape d’entrée de la macroétape.

S30 : Repère de l’étape de sortie de la macroétape.

Une macroétape et son expansion répondent aux règles suivantes :

Une expansion de macroétape n’a qu’une étape d’entrée

(notée E) et qu’une étape de sortie (notée S).

Tout franchissement d’une transition en amont (avant) de la

macroétape, active l’étape d’entrée de son expansion.

L’étape de sortie de l’expansion de la macroétape participe à la

validation des transitions en aval (après), conformément à la

structure du Grafcet contenant cette macroétape.

Il n’existe aucune liaison orientée qui arrive sur l’expansion de la

macroétape ou qui en parte.

2.5. Différents points de vue d’un Grafcet :


La description du fonctionnement d’un système automatisé par un Grafcet

prend en compte le « point de vue » selon lequel l’observateur s’implique au

fonctionnement de ce système, On distingue trois points de vue :

Grafcet d’un point de vue Système.

Grafcet d’un point de vue Partie Opérative (PO).

Grafcet d’un point de vue Partie Commande (PC).

2.5.1. Grafcet d’un point de vue système :

C’est un Grafcet qui décrit le fonctionnement global du système. Il traduit le

cahier de charge sans préciser la technologie utilisée dans le système.

(Décrit l’évolution de la matière d’œuvre de l’entrée vers la sortie).

Le Grafcet de ce point de vue permet de dialoguer avec des personnes non

spécialistes :(Fournisseurs, Utilisateurs...).

2.5.2. Grafcet d’un point de vue Partie Opérative (PO) :

Dans ce type de Grafcet on spécifie la technologie des éléments de la

Partie Opérative ainsi que le type des informations reçues (ordres) et

envoyées (compte – rendus où bien informations sur l’état des éléments

de la Partie Opérative).

L’observateur de ce point de vue étant spécialiste de la Partie Opérative, la

Partie Commande ne l’intéresse que par ses effets.

2.5.3. Grafcet d’un point de vue Partie Commande (PC) :

Ce Grafcet est établi en spécifiant les technologies des éléments de la

Partie Commande ainsi les éléments de dialogue :

Entre P.C et P.O

Entre P.C et Opérateur.

Entre P.C et Autres Systèmes.

C’est un Grafcet établi par un spécialiste, c’est la version qui permet

d’établir les équations du fonctionnement et éventuellement les schémas

de réalisation (Pneumatique, électrique et électronique, ...).

3. Exemple d’application : Unité de Perçage Automatique.


Constitution du système :

V : Vérin double effet assurant le serrage et le desserrage de la pièce.

M : Distributeur pneumatique assurant la commande du vérin V.

MB : Moteur pour la rotation de la broche, commandé par un

contacteur (KMB).

MA : Moteur, à deux sens et à deux vitesses de rotation, pour

entraîner la descente et la montée du support porte broche ; Ce

moteur est commandé par trois contacteurs :

KMDR : Rotation Rapide du MA sens Descente (A_R_B).

KMDL : Rotation Lente du MA sens Descente (A_L_B).

KMMR : Rotation Rapide du MA sens Montée (M_R_B).


m : Bouton poussoir du départ de cycle.

S1, S2, S3 et S4 : Sont des capteurs de position contrôlant la position

de la forêt. (S2, S3 : sont réglables)

S5, S6 : Sont deux capteurs de position de la tige d’un vérin double

effet, assurant le serrage et le desserrage de la pièce.

S7 : Capteur contrôlant la présence d’une pièce.

S0 : Un sélecteur permettant le choix du cycle.

S0 = 0 (Position Gauche) : Cycle avec débourrage.

S0 = 1 (Position Droite) : Cycle sans débourrage

Cycles du fonctionnement :

La pièce doit être serrée au démarrage et desserrée à la fin, du cycle de

fonctionnement.

Cycle sans débourrage :

◊ Approche rapide de la forêt jusqu’à S2.

◊ Approche lente pour perçage jusqu’à S4.

◊ Montée rapide jusqu’à S1.

Cycle avec débourrage :

◊ Approche rapide de la forêt jusqu’à S2.

◊ Descente lente jusqu’à S3.


◊ Descente rapide jusqu’à S3.

◊ Descente lente jusqu’à S4.


Grafcets des différents points de vue :


Grafcet d’un point de vue Système :

Grafcets des points de vue PO et PC :


4. Mise en équation d’un Grafcet :

4.1. Règle générale :

Pour qu’une étape soit activée il faut que :

◊ Les étapes immédiatement précédentes soient actives.

◊ La réceptivité immédiatement précédente soit vraie.

◊ Les étapes immédiatement suivantes soient non actives.

Après activation l’étape mémorise son état.

4.2. Cas général :

Considérons l’étape n et X n la mémoire à marche

prioritaire, associée.

◊ L’équation d’activation est :

◊ L’équation de désactivation est :

◊ L’équation de la mémoire de l’étape est :

Les équations des actions associées aux étapes sont :

◊ Actions (n-1) = X n-1.

◊ Actions (n) = X n.

◊ Actions (n+1) = X n+1.

4.3. Différents cas de mise en équation :

4.3.1. Grafcet avec convergence en « OU » :

Etape 11 :

Etape 4 :

4.3.2. Grafcet avec divergence en « OU » :


Etape 2 :

Etape 41 :

4.3.3. Grafcet avec convergence en « ET » :

Etape 31 :

Etape 4 :

4.3.4. Grafcet avec divergence en « ET » :

Etape 2 :

Etape 30 :

4.4. Exemple :


Reprenons l’exemple du paragraphe : 3. Exemple d’application : Unité de

perçage automatique.

4.4.1. Mise en équation des étapes :

Déterminer la transformation du Grafcet PC en un ensemble d’équations :

D’activation : An ; De désactivation : Dn ; D’étape : Xn

Etape 0 :

◊ A 0 = .....................................

◊ D 0 = .....................................

◊ X 0 = .....................................

Etape 1 :

◊ A 1 = .....................................

◊ D 1 = .....................................

◊ X 1 = .....................................

Etape 2 :

◊ A 2 = .....................................

◊ D 2 = .....................................

◊ X 2 =......................................

Etape 3 :

◊ A 3 = .....................................

◊ D 3 = .....................................

◊ X 3 = .....................................

Etape 4 :

◊ A 4 = .....................................

◊ D 4 = .....................................

◊ X 4 = .....................................

Etape 5 :

◊ A 5 = .....................................

◊ D 5 = .....................................

◊ X 5 = .....................................

Etape 6 :

◊ A 6 = .....................................

◊ D 6 = .....................................

◊ X 6 = .....................................

Etape 7 :

◊ A 7 = .....................................

◊ D 7 = .....................................

◊ X 7 = .....................................

Etape 8 :

◊ A 8 = .....................................

◊ D 8 = .....................................

◊ X 8 = .....................................

4.4.2. Mise en équation des sorties :

Déterminer les équations des sorties du système :

14 M = .......................................

12 M = .......................................

KMB = .......................................

KMDR =.....................................

KMDL = ....................................

KMMR =....................................


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