Le GRAFCET (suite) Quelques remarques générales

Le GRAFCET (suite)

5

C

6 M4

7 M5

D

X

E

M3

GRAFCET

Quelques

remarques

générales

Remarque 1 : événements

Le modèle GRAFCET exclut formellement la simultanéité d’occurrence de 2 événements externes non corrélés. (/a ou /b)

Le modèle GRAFCET impose la simultanéité d’occurrence de plusieurs événements internes. (/a./b)

Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée

10

11

12

13

14

…. …..

KM

/s

KM

/s

KM

/s

…..

…..

…..

10

11

12

13

14

…..

15 KM

/s

…..

…..

…..

Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée10

11

12

13

14

…. …..

KM=1

/s

KM = 0

/s

…..

…..

…..

100

101 KM=1

/sX11

X13

10

11

12

13

14

…. …..

…..

…..

…..

Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée

100

101 KM=1

/sX11

X13

10

11

12

13

14

…. …..

…..

…..

…..

Les structures de

base dans un

GRAFCET

8

Les séquences exclusives

Appelés aussi « aiguillages »

X et Y sont mutuellement exclusifs.

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-

H1

H2

C1

C2

a1

a2

c1

c2d

D1G1

G2 D2

9

Le saut d’étapesVariante d’un « aiguillage »

X et Y sont mutuellement exclusifs.

2 M1

Y

3 V1+

v11

7 M1

X

4 V4+

v41

5 V1-

v10

6 V4-

v40

10

La reprise de séquence

Variante d’un « aiguillage »

v40.X et v40.Y sont mutuellement exclusifs.

2 M1

z

3 V1+

v11

7 M1

4 V4+

v41

5 V1-

v10

6 V4-

v40.Yv40

.X

11

Les séquences simultanées

Une seule condition de démarrage.

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-

m

h1

b1

h2

b2W1 W2

V1 V2

12

Les séquences simultanées

Cas avec actionneurs ou préactionneurs électriques

Ajout d’étapes d’attente

Transition toujours vraie

12 V4-

10 V3-

=1

5 V1-

v10

6 V2-

v20

7att

11att

v30

Programmation

d’un GRAFCET

dans un API

(traduction en LADDER)

14

Conversion du GRAFCET au LADDER

La majorité des automates se programment en LADDER.¤ Les électriciens connaissent très bien ce

langage.

Rares sont les automates se programmant en GRAFCET.¤ Automates européens.¤ Norme IEC 1131.3

15

Méthodes

Etape : bascule à arrêt prioritaire

Etape : bascule à marche prioritaire

Etape : utilisation de SET et RESET de l’API

Etape & Transition séparément

16

Conversion du GRAFCET au LADDER

La mise en équation sera introduite avec la séquence suivante:

n-1

R 1

n

R 2

n+1

17

Bascule avec priorité à la désactivationChaque étape du GRAFCET peut être

représenté par l’équation suivante:

Xn = (Xn-1 R1 + Xn) Xn+1

X

Diagramme en échelle (Ladder)

X

R 1

X

n-1

n

X nn+1

Priorité à la désactivation

Verrouillage

n-1

R 1

n

R 2

n+1

18

Bascule avec priorité à l’activation

Chaque étape du GRAFCET peut être représenté par l’équation suivante:

X

Diagramme en échelle (Ladder)

X

R 1

X

n-1

n

X n

n-1

Priorité à l'activationVerrouillage

n-1

R 1

n

R 2

n+1

Xn = Xn-1 R1 + Xn Xn+1

19

Bug majeur de ces approches

Un automate est une machine séquentielle.

32112 XXRXX

43223 XXRXX

=1

=0=1

=0

DEUX ÉTAPES SUCCESSIVES À 1 EN MÊME TEMPS !!!

1ère scrutation : X2 = 1X3 = 0

2ème scrutation :(R2 = 1) X2 = 1X3 = 1

3ème scrutation : X2 = 0X3 = 1

20

Solution très simpleProgrammation des

transitions séparément

11001 RXY

00220012 YXYX

00330023 YXYX

22002 RXY =0

=1

=1. . .

=0

=0

=1

1ère scrutation : X2 = 1X3 = 0

2ème scrutation :(R2 = 1 Y002=1) X2 = 0X3 = 1

Exemple d’applications du GRAFCET

22

Plateau tournant

Fonctionnement souhaité:¤ poussée sur bouton m;¤ déverrouillage de W;¤ avance du vérin V, avec

rotation du plateau;¤ verrouillage de W;¤ retrait de V, le plateau

restant immobile.

23

Plateau tournant

GRAFCET de niveau PO :

1

2 Déverrouiller le plateau

Départ de cycle

Plateau déverrouillé

1

3 Tourner le plateau d'unhuitième de tour

Rotation complétée

4 Reverrouiller le plateau

Plateau verrouillé

5 Réarmer le système derotation

Réarmement complété

Machine en référence

24

Plateau tournant

Choix technologiques :¤ Capteurs:

Bouton départ : m; Détecteur déverrouillage : a; Détecteur rotation complétée : b;

¤ Actionneurs: Vérin déverrouillage : W; Vérin de rotation : V; Voyant machine prête :

Ready.

25

Plateau tournantGRAFCET niveau PC :

1

2 W

m./a./b

a

1

3 W

b

4 V

/a

5

/b

Ready

V

1

2 Déverrouiller le plateau

Départ de cycle

Plateau déverrouillé

1

3 Tourner le plateau d'unhuitième de tour

Rotation complétée

4 Reverrouiller le plateau

Plateau verrouillé

5 Réarmer le système derotation

Réarmement complété


26

Plateau tournantTransitions:

Étapes:

a X Y 2 2b X Y 3 3

aXY 44

Init Y X Y X 1 1 5 12 2 1 2Y X Y X 3 3 2 3Y X Y X 4 4 3 4Y X Y X

bXY 55

5 5 4 5Y X Y X

1

2 W

m./a./b

a

1

3 W

b

4 V

/a

5

/b

Ready

V

27

Plateau tournant

Actions:

1 ReX ady

3 2X X W

4 3X X V

1

2 W

m./a./b

a

1

3 W

b

4 V

/a

5

/b

Ready

V

Exemples : OU-D

M1

Y

6 V1+

X

3 V2+

6

m

2

1

Y X m

Y X X

Y X Y

X Y X Y Y X m X Y Y

a

b

a b a b

1 1

2 2

2 2

2 1 2 2 2 1 2 2 2

Exemples : OU-C

V3-

8 V1+

v10

5 V2-

v20

V4-

v40.v30

10 M1

9

Y X v

Y X v

Y X v v

X Y Y X Y

5 5 2 0

8 8 1 0

9 9 4 0 3 0

9 5 8 9 9

Exemples : ET-D

M1

X

6 V1+3 V2+

6

m

2

1

Y X m

Y X X

X Y X Y

1 1

2 2

2 1 2 2

Exemples : ET-C

V3-

8 V1+

v10.v20

5 V2-

V4-

v40.v30

10 M1

9

Y X X v v

Y X v v

X Y X Y

5 8 5 8 1 0 2 0

9 9 4 0 3 0

9 5 8 9 9

32

Programmation

Programmation en langage structuré (ST)

Programmation en liste d ’instruction (IL)

Programmation en langage ladder (LD)

Programmation en langage séquentiel (G7)

Programmation en bloques fonction (FB)

Suite

33

Programmation en langage structuré (ST) ! %L11:(*Etape 1 activation désactivation*) %M1:=%M15 OR %M1 AND NOT %M11 OR %I1.3; %M11:=%M1 AND %I1.0 AND NOT %I1.1 AND NOT %I1.2; ! %L12:(*Etape 2 activation désactivation*) %M2:=%M11 OR %M2 AND NOT %M12; %M12:=%M2 AND %I1.1; ! %L13:(*Etape 3 activation désactivation*) %M3:=%M12 OR %M3 AND NOT %M13; %M13:=%M3 AND %I1.2;

34

! %L14:(*Etape 4 activation désactivation*) %M4:=%M13 OR %M4 AND NOT %M14; %M14:=%M4 AND NOT %I1.1; ! %L15:(*Etape 5 activation désactivation*) %M5:=%M14 OR %M5 AND NOT %M15; %M15:=%M5 AND NOT %I1.2; ! %L20:(*Sorties*) %Q2.0:=%M2 OR %M3; %Q2.1:=%M3 OR %M4;

Programmation en langage structuré (ST)

Retour

35

! (*Etape 1 activation desactivation*) %L11: LD %M15 OR( %M1 ANDN %M11 ) OR %I1.3 ST %M1 LD %M1 AND %I1.0 ANDN %I1.1 ANDN %I1.2 ST %M11


36

! (*Etape 2 activation desactivation*) %L12: LD %M11 OR( %M2 ANDN %M12 ) ST %M2 LD %M2 AND %I1.1 ST %M12


37

! (*Etape 3 activation desactivation*) %L13: LD %M12 OR( %M3 ANDN %M13 ) ST %M3 LD %M3 AND %I1.2 ST %M13


38

! (*Etape 4 activation desactivation*) %L14: LD %M13 OR( %M4 ANDN %M14 ) ST %M4 LD %M4 ANDN %I1.1 ST %M14


39

! (*Etape 5 activation desactivation*) %L15: LD %M14 OR( %M5 ANDN %M15 ) ST %M5 LD %M5 ANDN %I1.2 ST %M15


40

! (*Sorties*) LD %M2 OR %M3 ST %Q2.0 LD %M3 OR %M4 ST %Q2.1


Retour

41


42


43


Retour

44


45


Retour

46

Programmation en bloques fonction (FB)

Retour

47

Machine de fermeture de bouchons

La machine doit fermer les bouchons en matière plastique avant que ceux-ci soit vissés sur des bouteilles.

48

GRAFCET de niveau PO

49

Réalisation

50

Schéma de principe

51

Distributeur simple action

Un seul signal est appliqué pour faire commuter le distributeur.

Tant qu’il doit être actionné, le signal doit être maintenu.

A

52

GRAFCET niveau PCCapteurs:

- a0 : A en rétraction

- a1 : A en extension

. . .

- e0 : E en rétraction

- e1 : E en extension

- m : bouton de mise en marche

- P : détecteur présence du bouchon

1

2 A E=1

m.P.a 0.b 0.c 1.d 0

3 A D

a 1.e 1

4 A B

d 1

D T=3s

5 A B

b 1.T/4/3s

D

e 0

b 1

7 D

8

c1

d 0

6 C D

a 0.b 0.c 0

E=0

Actionneurs:- A: Serrage du bouchon - B : Fermeture du bouchon- C : Évacuation du bouchon- D : Rabattre la languette- E : Sélection du point d’évacuation

53

1

2 A E=1

m.P.a 0.b 0.c 1.d 0

3 A D

a 1.e 1

4 A B

d 1

D T=3s

5 A B

b 1.T/4/3s

D

e 0

b 1

7 D

8

c1

d 0

6 C D

a 0.b 0.c 0

E=0

54

Capteurs:

- a0 : Vérin A en rétraction

- a1 : Vérin A en extension

. . .

- e0 : Vérin E en rétraction

- e1 : Vérin E en extension

- m : bouton de mise en marche

- P : détecteur présence du bouchon

Actionneurs:- A: Serrage du bouchon - B : Fermeture du bouchon- C : Évacuation du bouchon- D : Rabattre la languette- E : Sélection du point d’évacuation

55

Distributeur double action

Deux signaux sont appliqués pour faire commuter le distributeur.

Un signal momentané actionne le distributeur , un autre signal momentané le ramène à sa position initiale.

A+ A-

56

GRAFCET niveau PO

Actionneurs:- A+: Serrage du bouchon - A- : Desserrage du bouchon- B+ : Fermeture du bouchon- B- : Vérin B au repos- C+ : Vérin C en extension- C- : Évacuation du bouchon- D+ : Rabattre la languette- D- : Admission du prochain bouchon- E+ : Sélection trappe pièce OK- E- : Sélection trappe pièce non-OK

1

2 A+ E+

m.P.a 0.b 0.c 1.d 0

3 D+

a 1.e 1

4 B+

d 1

T=3s

5

b 1.T/4/3s

e 0

b 1

7 C+

8

c1

d 0

6 A-

a 0.b 0.c 0

E-

A- B- C+ D-

B- C-

D-

Extension du GRAFCET

Étape source / Étape puit

Transition source / Transition puit

Coordination de GRAFCETS

Les macro-étapes

La hierarchisation et Le forçage

Le figeage

Exemple

58

Étape source / Étape puit

Étape source¤ Exige un forçage pour être activé.

Étape puit:¤ Exige un forçage pour être

désactivé.

12

r12

13

r13

14

r14

15Retour

59

Transition source / Transition puit

Transition source¤ Toujours validée.

Transition puit:¤ Lorsque franchie, désactive l’étape

précédente.

r12

13

r13

14

r14

15

r15Retour

60

STRUCTURE

MULTI-GRAFCETS

HIERARCHISEE

GRAFCET DE SECURITE- des personnes

- des biens

GRAFCET DE CONDUITE (GC)

ou

GRAFCET DES MODES DE MARCHES (GMM)

GRAFCET

DE PRODUCTION NORMALE (GPN)

GRAFCETS ou procédures "sous

programmes"

GRAFCETS DE TACHES

La hiérarchie est réalisée par

ForçageForçage

GRAFCETS DE TACHES SPECIFIQUES Le dialogue inter-

GRAFCET est réalisé par

SynchronisationSynchronisation

SYNCHRONISATION ET FORCAGE

61

Coordination de GRAFCETS

Deux types de coordination :

- coordination horizontale

- coordination verticale

Faire plusieurs GRAFCETs : un par sous-système

Besoin de coordination.

62

3

11

X3

12

• Étape Variable étape Xi Xi (X n°étape)• Étape active Xi=1, Étape inactive Xi=0• Xi utilisée dans les réceptivités

• Étape 3 s’active

• X3 devient vraie

• Activation étape 12 désactivation étape 11

SYNCHRONISATION

63

• Identification des Tâches

• GRAFCET de coordination des Tâches

• GRAFCET de Tâche

• Dialogue inter-GRAFCET

APPLICATION DE LA SYNCHRONISATION

Cliquer ici pour voir l’exempleCliquer ici pour voir l’exemple

64

• Chaque GRAFCET de tâche se terminera par une étape sans action, qui donnera l’information Tâche terminée au GRAFCET de coordination des tâches et le fera évolué à l’étape suivante.

• Chaque GRAFCET de tâche se terminera par une transition, qui vérifiera que l’information Tâche terminée a bien été reçue par le GRAFCET de coordination de tâches et a donc évolué à l’étape suivante.

REMARQUES SUR LA SYNCHRONISATION

65

Coordination horizontale

Une seule tâche à la fois

10

m

19

10

X 39

10

X 19

29

20

X 10

10

X 29

39

30

X 10

TâcheT10

TâcheT20

TâcheT30

66

Coordination verticale : Les tâchesDéfinir par un GRAFCET une séquence d’opérations.

Entrée : pas d’actions

Sortie

67

Coordination verticaleGRAFCET de conduite GRAFCET esclaves

10

11

12

13

14

…..

…..

T10

20

21

22

23

24

…..

…..

…..

…..

X12+X14

T10

X24

X24 /X12+/X14Retour

68

Les macro-étapes

Expansion d’étape

10

r10

M11

=1

12

a

b

E30 MV a

31 B+

S50

30

50

Une fois activée, elle assure le début de l’évolution de l’expansion. On peut lui associer une action.

Elle termine l’évolution de l’expansion. On ne doit pas lui associer une action.

69

GRAFCET de niveau PO de la machine à remplir et à boucher

11

2

dcy

b+

b1

3 4

=1

a+

a1.b0

11 a-

b-E3

a0

S3

c+

c1

21 c-

d+E4

c0

S4

g+

g1

31 e+

e1

32 e-

e0

g-33

g0

34 e+

e1

f+

35 e-

E5

e0

S5

5

Retour

70

GRAFCET

Niveau n

GRAFCET

Niveau n-1

C’est donner un pouvoir supérieur à certain GRAFCET (GRAFCET maître), par rapport à d'autres GRAFCET (GRAFCET esclaves)

L’instruction GRAFCET est le

GRAFCET

Niveau n-1

GRAFCET

Niveau n-2

HIERARCHISATION

ForçageForçage

71

Le forcage

F/nom du GRAFCET : (Situation)

a

5

6

x

y

20

21

22GRAFCET de

niveau supérieur G1

GRAFCET forcé G2

F/G2:(21)

72

• Le forçage est l'instruction GRAFCET qui permet d'intervenir directement sur l'état d'une ou des étapes d’un autre GRAFCET

• Syntaxe :

Toutes les étapes du graphe indiqué sont rendues inactives ETET les étapes dont les numéros suivent sont rendues actives.

DEFINITION DU FORCAGE

73

11

1s1

12

15

1s0

3 F/Gesclave:(11)

GRAFCET Maître

GRAFCET esclave


• Étape 15 se désactive


FORCAGE

74

Le forçage est un ordre interne, consécutif à une évolution Les GRAFCET forcés prendront immédiatement et directement la ou les situations imposées

Règle 1

Le forçage est prioritaire par rapport à toute activité du modèle (évolution, affectation des sorties, ...) Les GRAFCET forcés sont maintenus dans la situation imposée tant que les ordres de forçage sont valides

Règle 2

REGLES DU FORCAGE

75

Toutes les étapes du graphe GT1 sont immédiatement désactivées et les étapes 10 et 15 sont activées

F/GAUX:( )Toutes les étapes du graphe GAUX sont immédiatement désactivées

F/GN:(*)Le GRAFCET GN est bloqué dans son évolution (figeage)

F/GP:(Init)Le GRAFCET GP est remis dans sa situation initiale (étape initiale activée)

F/GT1:(10,15)

EXEMPLES DE SYNTAXES DE FORCAGES

Retour

76

Le figeage

F/nom du GRAFCET : (*)

a

5

6

x

y

20

21

22GRAFCET de

niveau supérieur G1

GRAFCET forcé G2

F/G2:(*)

77

Le figeage

L’ordre de figeage entraîne :

- le maintien à l’état actif des étapes actives,

ET

- le maintien à l’état inactif des étapes inactives.

Retour

78

Initialisation (Bit %S21)Rôle

L'initialisation du Grafcet s'effectue par le bit système %S21.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S21 provoque : la désactivation des étapes actives, l'activation des étapes initiales.

Initialisation du GrafcetLe tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S21. Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par mise à l'état 1 de %S0 Par le système au début du traitementPar le programme utilisateur Par le programme utilisateurPar le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou ou table d'animation) table d'animation)

Règle d'utilisationLorsqu'il est géré par le programme utilisateur, %S21 doit être positionné à 0 ou 1 dans le traitement préliminaire.

79

Désactivation des étapes actives (Bit %S22)

RôleLa remise à 0 du Grafcet s'effectue par le bit système %S22.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S22 provoque la désactivation des étapes actives de l'ensemble du traitement séquentiel.Note : La fonction RESET_XIT permet de réintialiser par programme les temps d'activation de toutes les étapes du traitement séquentiel . Remise à zéro du GrafcetLe tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S22.Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par le programme utilisateur Par le système à la fin du traitementPar le terminal (en mise au point ou séquentieltable d'animation)

Règle d'utilisationce bit doit être écrit à 1 dans le traitement préliminaire, la remise à 0 de %S22 est géré par le système; il est donc inutile de le remettre à 0 par programme ou par le terminal. Pour redémarrer le traitement séquentiel dans une situation donnée, vous devez prévoir selon l'application une procédure d'initialisation ou de pré positionnement du Grafcet.

80

Le figeage (Bit %S23)RôleLe figeage du Grafcet s'effectue par le bit système %S23.Normalement à l'état 0, la mise à l'état 1 de %S23 provoque le maintien en l'état des Grafcet.Quelle que soit la valeur des réceptivités aval aux étapes actives, les Grafcet n'évoluent pas. Le gel est maintenu tant que le bit %S23 est à 1.

Figeage du Grafcet. Le tableau suivant donne les différentes possibilités de mise à 1 et à 0 du bit système %S23.Mis à l'état 1 Remis à l'état 0Par le programme utilisateur Par le programme utilisateurPar le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou tableou table d'animation) d'animation)

Règle d'utilisationGéré par le programme utilisateur, ce bit doit être positionné à 1 ou 0 dans le traitement préliminaire.Le bit %S23 associé aux bits %S21 et %S22 permet de réaliser un figeage du traitement séquentiel à l'état initial ou à l'état 0.De même le Grafcet peut être prépositionné puis figé par %S23

81

Pré positionnementRôleLe prépositionnement du Grafcet peut être utilisé lors du passage d'un fonctionnement marche normale en marche spécifique ou à l'apparition d'un incident (exemple : défaut provoquant une marche dégradée).Cette opération intervient sur le déroulement normal du cycle de l'application, elle doit donc être effectuée avec précaution. Prépositionnement du GrafcetLe positionnement peut porter sur l'ensemble ou sur une partie du traitement séquentiel : en utilisant les instructions SET, RESET, par remise à zéro générale (%S22) puis, dans le cycle suivant, positionnement à 1 des étapes.Note : Dans le cas de la remise à zéro d'une étape, les actions à la désactivation de celle-ci ne sont pas exécutées. ExempleDans cet exemple la mise à 1 du bit %M20 provoque le prépositionnement des étapes %X12 à 1, des étapes %X10 et %X11 à 0.

82

Machine à remplir et à boucher

83

GRAFCET de niveau PO

11

2


départ

Transférer les bouteilles

Transfert complété

3 Charger une bouteille

Bouteille chargée

5 Remplir une bouteille

Bouteille remplie

7Poser un bouchon sur une

bouteille

Bouteille bouchée

4 Attente 6 Attente 8 Attente

=1

Chaque poste travaille en parallèle avec les autres

84

GRAFCET de niveau PC

11

2

dcy.a0.c0.e0

b+

b1

3 a+

a1.b0

5 c+

c1

4 a-

a0.c0

.e0

b- d+

6 c-

7 g+

g1

8 e+

e1

9 e-

e0

g-10

g0

11 e+

e1

f+

12 e-

Retour Programme TSX 57

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Le GRAFCET (suite) Quelques remarques générales