Rappels

GRAFCET : IEC/CEI 60848 …

Structuration & HiérarchisationÉléments IEC 61131-3

Implémenter Des Grafcets

Coordination De Taches

Raymond Philippe janvier.2004

vidéo

Chapitre 1Rappels

Historique

1977 L’AFCET propose les bases d'un outil qu'elle appelle GRAFCET.

1982 NF C03-190: Norme française

1987 IEC 848: Norme européenne (reprend une partie de la norme NF)

2002 IEC 60848 – langage de spécification GRAFCET pour diagrammes fonctionnels en séquence.

2006 maintenance …

GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition

Introduction

Liaison(s) orientée(s)

EtapesTransitions

A

ActionsB B

A

r2

r1

r0

réceptivités

r2

r1

r0

E/S

Etapes

9 X9 variable d’étape de l’étape 9

9X9 =0 (False)

9X9 =1 (true)

Etat actif de l’étapeSymbole de l’étape initiale

* est un repère alphanumérique

*

Réceptivités

1

2r2

La réceptivité est une fonction logique !

&

vol

100

=1>

X1

e1 r2

=1

Réceptivité toujours vraie

Règles De Construction Graphique

Respecter l ’alternance

étape transition !

1 Situation Initiale

La situation initiale d'un Grafcet caractérise le comportement initial de la partie commande (vis à vis de la PO, de l'opérateur…).

Elle correspond aux étapes actives au début du fonctionnement. Elle traduit généralement un état de repos.

2 Franchissement D'une Transition

Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.

franchissement SI :la transition est validée ET réceptivité associée vraie

Non franchissab

le

franchissable

franchie

3 Evolution Des Étapes Actives

Le franchissement d'une transition entraîne :

l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes

franchissable franchie

4 Evolution Simultanée

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies

franchie

franchissable

5 Activation Et Désactivation Simultanée D'une Étape

Si au cours du fonctionnement la même étape est simultanément activée et désactivée elle reste active

Postulat Temporel

A l’échelle du temps interne, la durée séparant l’instant où une transition est franchissable de l’instant où elle est

franchie (appelée durée d’évolution) est aussi petite qu’il est nécessaire, mais non nulle. En conséquence, la durée

minimale de l’activité d’une étape ne sera jamais nulle.

Exemple Du Registre À Décalage

e

e

e

e.a0

1

2

3

tX1

tX2

tX3

ta

te

Convergence & Divergence En OU

2 M1

Y

6 V1+

v11

9 V3-

X

3 V2+

v21

7 V4+

v41

4 V3+

v31

8 V1-

v10

5 V2-

v20

V4-

x.y

x.y

Saut Et Reprise De Séquence

SAUT REPRISE

Convergence & Divergence En ET

2 M1

z

7 V3+

v31

10 V4-

8 V4+

v41

9 V3-

v20.v30

3 V1+

v11

4 V2+

v21

5 V1-

v10

6 V2-

=1étapes d’attente

A Éviter…formellement !

a a

Synchronisation ?

Les Actions

normal

mémorisée

Les Actions

Type L (Limited)

Type D (Delay)

Type C (Condition)Sm=Xn.Cn

Action Sur Front

2

a

Action au front montant

(activation de l’étape)

2

a

Action au front descendant

(désactivation de l’étape)

2

^X2

C

Temporisations

1

2t/X1/3s

opérateur normalisé "t1/En/t2" CEI/IEC 617-12

1

23s/X1

3s

Compteurs

2

1

3 c:=c+1;

c:=0;

C<N C=N

2

1

3 c:=c-1;

c:=N;

C>0 C=0

Chapitre 2 Structuration & Hiérarchisation

Macro Etape

E5 Etape Entrante

S5

Etape Sortante

1

2

Cycle

EXPANSION

M5

=1

Comportement Dynamique

M5

1

2

S5

E5

M5

1

2

S5

E5

M5

1

2

S5

E5

M5

1

2

S5

E5

Transition validée

Transition validée

Remarque

l’expansion de la macro-étape est la représentation unique d’un

fonctionnement et n’est donc pas « duplicable » comme un sous-

programme.M5

1

2

S5

E5

Mécanisme Appel Réponse Acquittement

T1

Comment exécuter G1 à partir de T1 ?

11

12

13

10G1

XT1

APPEL

X13REPONSE

XT1ACQUITTEMENT

Utilisation En Sous Programme

XTA1+XTA2 appelTA1

TA2

TACHE A

TACHE A

X13 réponse

X13 réponse

11

12

13

10TACHE

A

acquittementXTA1.XTA2

Ressource Commune

Ici, l’étape 99

Représente la

ressource

Commune

A B99

R1 R2

M1M2

La ressource peut être utilisée par A (macro M1) ou B (macro M2)

Comportement Dynamique

99

R1 R2

A B

M1M2

L’étape 99 est active, la « ressource » est libre

(t1)

Comportement Dynamique

99

R1 R2

A B

M1M2

Le franchissement de la transition (t1) entraîne la désactivation de l’étape 99. La ressource est donc utilisée par M1

(t1)

Comportement Dynamique

99

R1 R2

A B

M1M2

Le processus B doit attendre la fin du processus A (M1) pour utiliser la ressource qui n’est plus disponible (étape 99 inactive)

Comportement Dynamique

99

R1 R2

A B

M1M2

La fin de la macro M1 entraîne la réactivation de l’étape 99. La ressource est de nouveau disponible pour B par exemple

Forçage

F/Grafcet : {contexte}

10

Le forçage est un ordre interne consécutif à une évolution.

L’application du forçage est prioritaire par rapport à toute évolution.

Les actions associées aux étapes des grafcets forcés sont maintenues pendant la durée du forçage !

Le grafcet forcé ne peut évoluer tant que l’ordre de forçage est présent.

Grafcet {contexte}

10

nouvelle écriture…

CohérenceLa cohérence de la hiérarchie impose que :

Si un grafcet force un autre grafcet, la réciproque est impossible

Un grafcet ne peut être forcé que par un et un seul grafcet

GM0

Gs1

Gs22

Gs21

GM2

Gs2

Gs1

GM1

Gs7

Forçage Dans La Situation Vide (Désactivation)

Gs { }10

Gs

4

2

1

36

5

L’activation de l’étape 10 entraîne la désactivation de toutes les étapes du

grafcet Gs

Forçage Dans Une Situation Donnée

Gs {4,5}10

Gs

4

2

1

36

5

L’activation de l’étape 10 entraîne l’activation des étapes 4 et 5 du

grafcet Gs et le maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de forçage

est émis

Forçage Dans La Situation Courante :Figeage

Gs {*}10

Gs

4

2

1

36

5

L’activation de l’étape 10 entraîne le figeage du grafcet Gs dans la

situation courante et le maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de

forçage est émis

Forçage Dans La Situation Initiale

Gs {INIT}10

Gs

4

2

1

36

5

L’activation de l’étape 10 entraîne l’initialisation du grafcet Gs et le maintient dans ce contexte tant que l ’ordre de forçage est émis

Exemple

Pas d’activation de l’étape 7

6

8

5

7

2

1

3

F/G1: {8}

a

a

G1

6

8

5

7

2

1

3

G1{8}

a

a

G1

a=1

Etape Encapsulante

9

L’activation de l’étape encapsulante entraîne L’activation des étapes

indiquées par *

4

3

5

9

*

9

2

1

3

*

Etape Encapsulante

Les grafcets encapsulés peuvent ensuite évoluer normalement tant que l’étape

encapsulante est active

9

4

3

5

9

*

9

2

1

3

*

Etape Encapsulante

La désactivation de l’étape encapsulante entraîne la

désactivation de toute les étapes encapsulée

9

4

3

5

9

*

9

2

1

3

*

Chapitre 3Éléments IEC 61131-3

Programmation Des Réceptivités

(Temp1>2000) AND (Press > 20)

S1

S2

STPreCheck

Power

MotorChecks

Go

Vibration

Fuel

Bear1

Tank1

FBD

S1

S2

GS1.X

Sw1

%IX4LD

***.X drapeau d’étape (type booléen, domaine local)

Actions Associées Aux Étapes

Qualifier Explanation

None Non-stored (null qualifier)

N Non-stored

R overriding Reset

S Set (Stored)

L time Limited

D time Delayed

P Pulse

SD Stored and time Delayed

DS Delayed and Stored

SL Stored and time Limited

exemple

Exécuté pendant l’activation de l’étape 5

Exécuté à l’activation de l’étape 1

Réalisation De to/Xi

* *.t temps écoulé depuis l’activation (type time)

1

23s/X1

1

2GS1.t >=t#3s

Réalisation De to/Xi

1

23s/X1

1

2%MX2

S1.X

t#3s

%T0TON

IN1

IN2OUT

%MX2

exemple

drapeau d’étape (ou variable d’étape) GS*.x pour

isagraf ou X* pour pl7

Durée d’activation GS*.t pour isagraf et X*.v pour pl7

Réalisation des compteurs…

2 C:=C+1 2 Action(P)C:=C+1;

End_action;C=3

C=3

1 C:=0 Action(P)C:=0;

End_action;

1

Réalisation des compteurs…

2

%MX2

S2.X

3

CTUCU

PV

Q%MX2

RESETS1.X

Not %MX2

1 C:=0

2 C:=C+1

C=3C<3

Structuration

Traitement préliminaire(fronts,réceptivités,…)

Actions associées aux étapes

Structure

Structuration Des Graphes

Si les Instructions de forçages ne sont pas définis dans la norme IEC 61131, les ateliers

constructeurs offrent parfois des possibilités de hiérarchisation

Isagraf : Notion de père et de fils

Le père donne naissance au fils (GSTART)Le père tue le fils (GKILL)

Le père gèle le fils (GFREEZE)

PL7 junior : Notion de bit systèmeAgit sur la totalité du chart !

%S21 pour G7 { INIT}%S23 pour G7 {*}

Chapitre 4Implémenter Des Grafcets

Vous disposez d’un

atelier logiciel SFC ?

Xn1:=Xb0 and e0 or Xb1 and not e1;

Non

0ui Les difficultés se limitent à la saisie des structures

complexes, exotiques et à la réalisation des forçages

Les ateliers SFC n’offrent pas toujours

la possibilité de réaliser des structures

hiérarchisées complexes

( Mode de Marches et d’Arrêt)

Algorithme Sans Recherche De Stabilité

Initialisation

Calcul des réceptivités complexes

Calcul de l’évolution

Commande des actions

1

2

0

r2

r1

A B

A

Passage sur API

Init ? InitialisationOui

Non

Calcul des réceptivités complexes

Calcul de l’évolution

début

Commande des actions

fin

E T S E T S

OU

Méthode N°1 (Trivial)Initialisation

1

2

0

R0=i0.i1.i2

r2

r1

A B

A

X0

S

init

X1

R

X2

Rinit

S

X0

S

init

X1

R

X2

R

Méthode N°1 calcul des réceptivités

r0=i0.i1.i21

2

0

r2

r1

A B

A

r0i2i1i0

Méthode N°1 Évolution

1

2

0

r0

r1

r2

A B

A

X1

S

X0r0

X0

R

X2

S

X1r1

X1

R

X0

S

X2r2

X2

R

Méthode n°1 commande des actions

r01

2

0

r1

r2

A B

A

A

X2

X1

BX2

Exemple Complet

1

2

0

r1

r2

A B

A

Traitement des divergencesX10

R

r10 X10

X11

S

X12

S

X20

R

r201

X20

X21

R

X22

S

X21

r10

r201

10

11 12

2120

22

Traitement des divergences

X10

R

r1 X10

X11

SX10

R

r2 X10

X12

S

X20

R

r3 X20

X22

S

X21

R

r4 X21

X22

S

r2r1

10

1211

r3r4

21

20

22

Non respect de la règle 4

r421

22

20

r0

r1.X11

r2

11

12

10

r1.X21

r5

X21

R

r1 X11

X22

S

X21

X11

R

r1 X21

X12

S

X11

…

…Re-synchronisation

impossible

temps de franchissement « nul »

1

2

0

e

e

e

X1

S

X0e

P

X0

R

X2

S

X1e

P

X1

R

X0

S

X2e

P

X2

R

Compteur et structure registre

impossible

Exercice

1

5

0

/e1.(to/X1)

e2

e1

^e0

S22 4

3

=1

S2

S1

e3

S1

S4

e2C

Méthode 2Principe De Base

X1.r1Conditions d’activation

X’0:=nouvel

état

+ X0maintient

De l’activation…

. (X0.r3)…a condition de ne pas évoluer !

0

1

r1

r3

X’i = nouvelle étatXi = ancien état

Exemple X’0 et X0

Méthode 2 Mémorisation

évolutionX’0:=X1.r1+X0./(X0.r3)

mémorisationX0:=X’0

E T SCycle n-1

évolutionX’0:=X1.r1+X0./(X0.r3)

mémorisationX0:=X’0

E T SCycle n

Mémorisation du nouvel état dans

l’ancien pour le cycle

suivant !

0

1

r1

r3

Méthode N°2 (Trivial)Initialisation

R0=i0.i1.i21

2

0

r2

r1

A B

A

X0

S

init

X1

R

X2

Rinit

S

X0

S

init

X1

R

X2

R

OU

! Uniquement l’ancien état (Xi)

Méthode 2 calcul des réceptivités

r0:=i0 . i1. i2R0:=i0 and i1 and i2;

1

2

0

r0=i0.i1.i2

r2

r1

A B

A

Méthode 2 Évolution

Toute les équations sont évaluées avec l’état antérieur ce qui permet le respect des règles 4 et 5 !

X’0:=X2.r2+X0./(X0.r0)X’1:=X0.r0+X1./(X1.r1)X’2:=X1.r1+X2./(X2.r2)

1

2

0

r0

r1

r2

A B

AX0:=X’0X1:=X’1X2:=X’2

Méthode 2 commande des actions

A:=X’1+ X’2B:=X’21

2

0

r0

r1

r2

A B

A

Cas Général

0

21 43

r1 r2

r3 r4

X’0:=(X1.X2.r1 + X3.X4.r2) + X0.[X0.(r3+r4)]

Exercice

1

5

0

/e1.(to/X1)

e2

e1

^e0

S22 4

3

=1

S2

S1

e3

S1

S4

e2C

Exemple CADEPARôle de W0,4 W0,5 et W0,6 ?

Exemple CADEPARôle de W0,1 W0,2 W0,3 ?

Exemple CADEPA Rôle de W0,0 ?

Réalisation Des Forçages

1

2

0

e./fi

e./fi

e./fi(fi = true) permet

le figeage du grafcet

X0

R

fo

X1

S

X2

R

(fo = true) permet le forçage du grafcet

Algorithme Avec Recherche De Stabilité

Chapitre 5Coordination De Taches