grafect hiérarchisé

Grafcet hiérarchisés

du GEMMA au GRAFCET

lycée La Fayette – Champagne sur Seine

Présentation du grafcet

état [n-1]

système

modèle de

représentation

entrées [n]

sorties [n]Variables de type:

• logique

• analogique

• numérique

• alphanumérique

Variables de type:

• logique

• analogique

• numérique

• alphanumérique

système séquentiel : S[n] = f(entrées[n], état précédent)

Le GRAFCET est un modèle de description parmi d ’autres, des systèmes séquentiels.

Normes:

• CEI/IEC 848 et UTE C 03-190 : définition des diagrammes fonctionnels pour systèmes de commande (SFC, « GRAFCET »)

• CEI/IEC 1131-3 : définition des langages de programmations automates

Synthèse formalisme grafcet

Y1.Y10

Y5

3 Action 3

Y4

4 Action 4b

5 Action 5

Y6

6 Action 6

Y7

c

1 Action 1

Y2

Action 11

2 Action 2 Action 21

a

Y3

7 Action 7

Y0

00


2 Action 2 Action 212 Action 2 Action 21

= 1

étape initiale

action (stable dans le temps)

action conditionnée

reprise de séquence

saut de séquence

transition


4 Action 4

Y75

Y3 . Y1Y1

1 Action 1

Y2

2 Action 2

Y42

3 Action 3

Y43

0

7 Action 7

Y8

8 Action 8

Y9

5 Action 5

Y6


Y0

Séquences séparées

- conditions d ’aiguillage complémentaires

Séquences simultanées

- à l ’activation

- à la désactivation

Synthèse règles grafcetREGLE DE SYNTAXEREGLE DE SYNTAXE•L ’alternance étape - transition, et transition - étape doit toujours être respectée quelle que soit la séquence parcourue.REGLES D ’ EVOLUTION DU GRAFCETREGLES D ’ EVOLUTION DU GRAFCET• Règle 1 :La situation initiale du GRAFCET caractérise le comportement initial de la PC vis à vis de la PO, de l ’opérateur et/ou des éléments extérieurs. Elle correspond aux étapes actives au début du fonctionnement. La situation initiale possède généralement un comportement passif (pas d'action associée) vis à vis de la PO.

• Règle 2 :Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à cette transition sont actives. Le franchissement d ’une transition se produit :

– lorsque la transition est validée,– ET QUE la réceptivité associée à cette transition est VRAIE.

Synthèse règles grafcet

• Règle 3 :

Le franchissement d'une transition entraîne simultanément :– l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes ,

– ET la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

• Règle 4 :

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

• Règle 5 :

si une étape doit être activée et désactivée simultanément, elle reste alors active.

Grafcet hiérarchisésGRAFCET

de sécurité

GRAFCET de

conduite

GRAFCET de coordination des tâches

tâche 1

tâche 2

tâche 3

tâche n

GRAFCET de production

normal


• initialisation du grafcet GPN– F/GPN:(I)

• forçage d ’étapes du grafcet GPN– F/GPN:(Xi,Xj,…)

• figeage du grafcet GPN– F/GPN:(*)

• désactivation du grafcet GPN– F/GPN:() --> situation vide


• action mémorisée– [S] début du forçage de l ’action– [R] fin du forçage de l ’action

10 S

km1

20 R

km1

a

KM1

KM1 KM2

11a

EV1P

11a

EV1CP

• action impulsionnelle– [P] à l ’activation d ’étape

– [CP] à la désactivation d ’étape

Règles de programmation d’un grafcet

1. Prévoir l’architecture au préalable;

2. Utiliser au maximum des grafcets simples

3. Insérer des commentaires dès le début de la programmation

4. Tester régulièrement son programme, et notamment chacun des grafcets, indépendamment des autres.

GEMMA

• c'est une grille conçue par un groupe de recherche , l'ADEPA (Association pour le Développement de l'Automatisme),

• sur cette grille chaque état du système est schématisé par un rectangle, les transitions pour passer d'un état à l'autre sont représentées par des flèches,

• le système se trouve dans un et un seul état représenté sur la grille,

• cette grille synthétise toutes les procédures de marche et d'arrêt de la PO uniquement (ne sont pas prises en compte (ne sont pas prises en compte celles de la PC)celles de la PC)

Guide d ’Etude des Modes de Marches et d ’Arrêts

GEMMA Guide d'Etude des Modesde Marches et d'Arrêts

Référence de l'équipement_____________________________________________________________________________________________

A Procédures d'arrêt de la partie opérative (PO) F Procédures de fonctionnement

détectons défaillances

D Procédures de défaillance de la partie opérative (PO)

demande de

marche

P.C. HORSENERGIE

P.C. HORSENERGIE

misehors

énergie

de PC

F1 < Production normale >

production

production production

F3 < Marche de clôture >

A1 < Arrêt dans un état initial >

F2< Marche de préparation >A4 < Arrêt obtenu >

A6 < Mise PO dans un état initial >

A2 < Arrêtdemandéen finde cycle >

A3< Arrêtdemandédans étatdéterminé >

A7 < Mise PO dans un état déterminé >

A5 < Préparation pour remise en route après défaillance >

D1 < Arrêt d'urgence >

D2 < Diagnostic et/outraitement de défaillance >

D3 < Production tout de même >

F4 < Marches devérification dansle désordre >

F5 < Marche devérification dans l'ordre >

F6 < Marche de test >

miseen

énergie

de PC

misehors

énergie

de PC

depuis tous les états

P.O. = partie opérative

P.C. = partie commande

LEGENDE

demande d'arrêt

miseen

énergie

de PC

GEMMA

• cette grille est modifiable à volonté :– changement du sens des flèches,– changement du choix de l'état initial,– rajout d'état ou de flèches

• le GEMMA fournit uniquement le grafcet de conduite "GC" du système (on trouve souvent dans la littérature "GMM" pour grafcet de mode de marche)

• le système comporte un grafcet de sécurité "GS" si et seulement si nous pouvons accéder à l'état D1 depuis tous les états, sinon le "GC" se suffit à lui-même pour gérer les défauts + les reprises sur défauts

GEMMA Famille FFamille F (procédures de (procédures de FFonctionnement) :onctionnement) :

F1 : <PRODUCTION NORMALE>

La machine produit normalement, c'est l'état pour lequel elle a été conçue. C'est à ce titre que le rectangle état a un cadre renforcé. On peut souvent faire correspondre à cet état un grafcet de production normale.

F2 : <marche de préparation>

Cet état est utilisé pour les machines nécessitant une préparation préalable à la production normale : préchauffage de l'outillage, remplissage de la machine, mises en routes diverses…

F3 : <marche de clôture>

C'est l'état nécessaire pour certaines machines devant être vidées ou nettoyées en fin de journée ou en fin de série.

F4 : <marche de vérification dans le désordre>

Cet état permet de vérifier certaines fonctions ou certains mouvements sur la machine, sans respecter l'ordre du cycle. (exemple : marche manuelle sur le système CALOR).

F5 : <marche de vérification dans l'ordre>

Dans cet état, le cycle de fonctionnement peut être exploré au rythme voulue par la personne effectuant la vérification, la machine pouvant produire ou ne pas produire (exemple : marche manuelle sur le système formeuse de cartons).

F6 : <marche de test>

Les machines de contrôle, de tri, comportent des capteurs qui doivent être réglés ou étalonner périodiquement : cet état permet de régler ou d'étalonner. (exemple : marche de test sur le système empileuse de cartons).

GEMMAFamille AFamille A (procédures d’ (procédures d’AArrêts) :rrêts) :

A1 : <arrêt dans état initial>

C'est l'état repos de la machine. Il correspond en général à la situation initiale du Grafcet : c'est pourquoi, comme une étape initiale, ce rectangle état est entouré d'un double cadre. Pour une étude plus facile de l'automatisme, il est recommandé de représenter la machine dans cet état initial.

A2 : <arrêt demandé en fin de cycle>

Lorsque l'arrêt est demandé, la machine continue de produire jusqu'à la fin du cycle : A2 est un état transitoire vers A1.

A3 : <arrêt demandé dans état déterminé>

La machine continue de produire jusqu'à un arrêt en une position autre que la fin du cycle : c'est un état transitoire vers A4.

A4 : <arrêt obtenu>

La machine est alors arrêtée en une autre position que la fin de cycle.

A5 : <préparation pour remise en route après défaillance>

C'est dans cet état que l'on procède à toutes les opérations (dégagement, nettoyages…) nécessaires à une remise en route après défaillance.

A6 : <mise PO dans état initial>

La machine étant en A6, on remet manuellement ou automatiquement la PO en position pour un redémarrage dans un état initial.

A7 : <mise PO dans état déterminé>

La machine étant en A7, on remet la PO en position pour un redémarrage dans une position autre que l'état initial.

GEMMA Famille D (procédures de Défaillance) :

D1 : <arrêt d'urgence>

C'est l'état pris lors d'un arrêt d'urgence : on y prévoit non seulement les arrêts, mais aussi les cycles de dégagements, les procédures et précautions nécessaires pour éviter ou limiter les conséquences dues à la défaillance.

D2 : <diagnostic et/ou traitement de défaillance>

C'est dans cet état que la machine peut être examinée après défaillance et qu'il peut être apporté un traitement permettant le redémarrage.

D3 : <production tout de même>

Il est parfois nécessaire de continuer la production même après défaillance de la machine : on aura alors une production dégradée, ou une production forcée, ou une production aidée par des opérateurs non prévues en <Production normale>.

Recherche du GCA Procédures d'arrêt de la partie opérative (PO) F Procédures de fonctionnement

production


Dcy

Fcy

fin de cycle GPN

A2 < Arrêtdemandéen finde cycle >

attente

ATU

ATU

InitA6 < Mise PO dans un état initial >

mise en init en manuel

D1 < Arrêt d'urgence >

reset GPN --> coupure alimentation actionneurs


autorisation

GPN


D Procédures de défaillance de la partie opérative (PO)

Méthode boucle de graphesF Procédures de fonctionnement

production


Dcy

Fcy

fin de cycle GPN

A2 < Arrêt demandéen fin de cycle >

attente


autorisation

GPN


A Procédures d'arrêt de la partie opérative (PO)

ATU

ATU



D1 < Arrêt d'urgence >reset GPN --> coupure alimentation actionneurs

D Procédures de défaillance de la partie opérative (PO)6

ATU

ATU

Init

D1

A6

Dcy

(*production normale*)

A1

A2

Fin cycle GPN

Fcy

F1

• On assimile chaque état du GEMMA à une ou plusieurs étapes de grafcet.

• A chacune des étapes du GC est associé une action ou un grafcet.

Méthode de graphe d’état

0

F4

Cd F4

Cd F4

F5

Cd F5

Cd F5

F6

Cd F6

Cd F6

F2

Cd F2

Cd F2

F3

Cd F3

Cd F3

F1

Cd F1

Cd F1

D3

Cd D3

Cd D3

A2

Cd A2

Cd A2

A3

Cd A3

Cd A3

D1

Cd D1

Cd D1

10

Cd F4 + Cd F5 + Cd F6

(*marches de vérification*) 20

Cd F2 +Cd F3 + Cd F1 + Cd D3

(*marches de production*) 30

Cd A2 + Cd A3 + Cd D1

(*procédures d'arrêt*)

Cette structure de GC est préconisée par le constructeur SCHNEIDER afin de simplifier si besoin le GC issu du GEMMA (parfois fastidieux).

Chacun des états du GEMMA est représenté par une étape du GC à laquelle est associée un grafcet de niveau inférieur (exemple l'étape D1 lance le grafcet qui gère la procédure de gestion des défauts et de remise en route après défaillance).

Les conditions d'évolution sont directement déduites du GEMMA.

Méthode de graphe d’état

0

F1

Fcy + ATU

Dcy

A2

Fin cycle GPN

Fcy

A6

init

Fin cycle D1

D1

Fin cycle D1

ATU

20

Dcy

(*marches de production*) 30

Fcy + ATU + fin cycle D1

(*procédures d'arrêt*)

• Prévoir de préférence des étapes d'attentes afin de synchroniser les étapes d'appel et les grafcets appelés.

Exemple de recherche de GSF Procédures de fonctionnement

production


Dcy

Fcy

fin de cycle GPN

A2 < Arrêt demandéen fin de cycle >

attente


autorisation

GPN


A Procédures d'arrêt de la partie opérative (PO)

ATU

ATU



D1 < Arrêt d'urgence >reset GPN --> coupure alimentation actionneurs

D Procédures de défaillance de la partie opérative (PO)6

• On gère dans cet exemple le défaut ATU depuis tous les états du GEMMA => GS obligatoire.

• Le rôle du GS est de surveiller uniquement la condition de défaut (ici ATU) et de positionner le GC afin qu'il exécute la conduite à tenir suite à ce défaut.

2 possibilités

d'écrire le GS

ATU

ATU

Init

D1

A6

Dcy et autorisation GS

(*production normale*)

A1

A2

Fin cycle GPN

Fcy

F1

GC

ATU

ATU

autorisation GC

0

2

GC initialisé

1

F/GC:(I)

ATU

ATU

F/GC:(D1)

10

12

GC positionné en D1

11

autorisation GC

Documents

grafect hiérarchisé