LES Modes de marches et d’arrŒt : Le GEMMA - Freejmburg.free.fr/mai/gemma.pdf · 2001. 4. 18. · LycØe Louis de Foix de Bayonne S.T.S. MØcanique et Automatisme Industriel Cours

LES Modes demarches et d'arrêt

: Le GEMMA

Sommaire

1- Le Gemma : Etude des états de fonctionne-ment d'un système automatisé : Le GEMMAa- Utilité du GEMMAb- Les Etats de la famille F :c- Les Etats de la famille A :d- Les Etats de la famille D :

2- Les dispositifs de sécurité.

3- Les boucles de fonctionnement séparées ouGraphes Descriptifs des modes de marche etd'arrêt : Le GDMMAa- Principe des boucles fonctionnelles séparées.b- Exemple de boucles fonctionnelles séparées.c- Elaboration du Graphe Descriptif des Modes deMarches et d'Arrêt : GDMMA:

4- Transcription du GDMMA en Grafcet : LeGrafcet des modes de marche et arrêt : LeGMMAa- Principe de la méthode:b- grafcet de surveillance :c- Le Grafcet de conduite .

5- Application : GMMA d'une SCIE AVECAVANCE DE BARRE AUTOMATIQUE

6- Implantation du GMMA sur les Automatesprogrammables TSX

7- Application : Programmation d'une SCIEAVEC AVANCE DE BARRE AUTOMATI-QUE

8- Propositions de solutions pour la réalisa-tion des différents modes de marche etd'arrêt.a- Boucle "Marche de production normaleavec marche de préparation et de clôtureb- Boucle de "Marche de production normaleavec marche de vérification et de réglage"c- Boucle d ' "Arrêt de sécurité , diagnostic,préparation pour la mise en route avec repriseéventuelle de la production normale.

9- Procédures relatives à la mise en marcheet aux arrêts de la partie commande.a- Etat de la partie commande "Hors énergie": PZ1b- Etat de la partie commande "En état demarche" : PZ2c- Etat de la partie commande "Hors état demarche" : PZ3d- Les boucles de fonctionnement de la PC :Le GDMMA-PZe- Utilisation des bits internes pour repriseaprès arrêt de la partie commande sur TSX.

10- Exercice de synthèse

Lycée Louis de Foix de Bayonne

S.T.S. Mécanique et Automatisme IndustrielCours - CPC-08 Les modes de marches et d'arrêt : Le GEMMA Page 2/56

1- Le Gemma : Etude des états de fonctionnement d'un systèmeautomatisé : Le GEMMA

a-Utilité du GEMMA

Le GEMMA doit permettre de définir un vocabulaire précis décrivant sans ambiguïté les diffé-rents modes de marche et d'arrêts.

De par sa forme normalisée , c'est un outil supplémentaire dans la lecture d'un dossier techni-que pour la mise au point ou le diagnostic.

Le GEMMA propose une organisation graphique des situations du système et de son environne-ment à l'aide de "Blocs Etats" regroupées dans des zones de procédures (A , D , F et PZ).

PZ

Procédures relatives à la PC

P.C. en énergie

Procédures relatives à la P.O.

A : Procédures d'arrêt et de remise en route

F: Procédures de fonctionnement

D : Procédures de défaillance de la PO

P.C. hors énergie

Il permet de passer systématiquement en revue les différents modes defonctionnement susceptibles ou non de convenir.

les modes retenus seront intégrés dans le cahier des charges fonctionnelaprès concertation et accord du client.

La zone PZ correspond aux procédures d'arrêt , de mise hors énergie , etde mise en route de la partie commande.

La zone PZ3 correspond au cas où l'automate est correctement alimen-tée mais n'est pas apte à fonctionner soit qu'il soit arrêté (mode STOP)ou qu'une anomalie soit détectée par le processeur empêchant lascrutation du programme et le traitement des instructions..

Les zones "Etats" A , F et D regroupent toutes les procédures relatives àla Partie Opérative exécutables lorsque la partie commande fonc-tionne normalement.

PZ Procédures relatives à la PC

PZ1: Partie commande Hors énergie

PZ2: Partie commande en état de marche

PZ3: Partie commande en arrêt



Elles sont regroupées en trois familles elles-mêmes regroupées en sous-familles.

La famille F correspond aux procédures de fonctionnement de la P.O :On regroupe dans cette famille tous les modes qui sont indispensables à l'obtention de valeur

ajoutée , c'est à dire tous ceux sans lesquels on ne peut pas techniquement obtenir la valeurajoutée pour laquelle la machine est prévue.

Tous ces états ne produisent pas forcément : marche de clôture et de préparation de la pro-duction et marche de test , de réglage ..... mais SONT indispensables.

EXEMPLE : Il est impossible de faire du moulage en coquille (moule permanent métallique) sanspréchauffer le moule.

On trouvera donc 2 sous-familles :- Fonctionnement normal et mise en et hors service (F1,F2,F3).- Essais et vérifications (F4,F5,F6).

La famille A permet de définir les procédures d'arrêt et de remise en route de la P.O. pour desraisons extérieures au système..

Le production doit pouvoir être interrompue en fin de journée ou par manque d'approvisionne-ment de matière première.

On trouvera 2 sous-familles :- procédures d'arrêt (A1,A2,A3).- Procédures de remise en route (A5,A6,A7).

La famille D permet de définir les procédures à mettre en oeuvre en cas de défaillance afin delimiter au maximum les risques pour le personnel et pour le matériel.

Chaque procédure sera décrite dans un "rectangle état" portant une désignation qui utilise unvocabulaire ne pouvant pas prêter à confusion.

Chaque "rectangle état" sera situé dans sa sous-famille et relié aux autres "rectangles états"par des liaisons bi ou unidirectionnelles.

Procédures relatives à la P.O.A : Procédures d'arrêt et de remise en route F: Procédures de fonctionnement

D : Procédures de défaillance de la PO :

Essais et vérification:

F4,F5,F6

Mise en et hors service et fonctionnement normal :

F1,F2,F3

Arrêt :

A1,A2,A3

Remise en route :

A5,A6,A7

Mise en sécurité ou maintien de la disponibilité sur défaillance :

D1,D2,D3



b- Les Etats de la famille F :

b-1- Sous-famille "Mise en et hors service et production normale".

Etat F1 : Production Normale : dans cet état , la machine produit normalement , c'est danscet état pour lequel elle a été conçue.

On peut souvent faire correspondre à cet état ungrafcet que l'on appelle "Grafcet de productionnormale" (GPN)

Etat F2 : Marche de préparation : Cet état estutilisé pour les machines nécessitant une prépa-ration préalable à la production normale: pré-chauffage de loutillage, remplissage de la ma-chine, mises en routes diverses, etc.

Etat F3 «Marche de clôture» : Cest létat néces-saire pour certaines machines devant être vidées,nettoyées, etc., en fin de journée ou en fin desérie.

b-2- Sous-famille "Essais et vérifications".

Etat F4 «Marche de vérification dans le désordre» : Cet état permet de vérifier certainesfonctions ou certains mouvements sur la machine, sans respecter lordre du cycle.

Etat F5 «Marche de vérification dans lordre» : Dans cet état, le cycle de production peutêtre exploré au rythme voulu par la personne effectuant la vérification, la machine pouvantproduire ou ne pas produire.

Etat F6 «Marche de test» : Les machines de contrôle, de mesure, de tri..., comportent descapteurs qui doivent être réglés ou étalonnés périodiquement: la «Marche de test» F6 per-met ces opérations de réglage ou détalonnage.

c- Les Etats de la famille A :

Situés dans la zone «procéduresdArrêt et de remise en route dela partie opérative», ces étatscorrespondent à des arrêts nor-maux ou à des marches condui-sant à des arrêts normaux.

A : Procédures d'arrêt et de remise en route

Arrêt : Remise en route :

A6:

A7:

A5: >

A1:

A4:

A2:

A3:

F: Procédures de fonctionnement

Essais et vérification: Mise en et hors service

Fonctionnement normal

F2:

F3:

F1 :

F4:

F5:



c-1- Sous-famille "Arrêt".

A1 «Arrêt dans létat initial » : Cest létat « repos» de la machine. Il correspond en généralà la situation initiale du grafcet: cest pourquoi, comme une étape initiale, ce rectangle-étatest entouré dun double cadre.Pour une étude plus facile de lautomatisme, il est recommandé de représenter la machinedans cet état initial.

A2 «Arrêt demandé en fin de cycle» : Lorsque :l'arrêt est demandé, la machine continue deproduire jusquà la fin du cycle. A2 est donc un état transitoire vers létat A1.

A3 «Arrêt demandé dans état déterminé»: La machine continue de produire jusquà un arrêten une position autre que la fin du cycle: cest un état transitoire vers A4.

A4 «Arrêt obtenu»: La machine est alors arrêtée en une autre position que la fin du cycle.

A5 «Préparation pour remise en route après défaillance» : Cest dans cet état que lonprocède à toutes les opérations (dégagements, nettoyages,...) nécessaires à une remise enroute après défaillance.

A6 «Mise P.O. dans état initial»: La machine étant en A6, on remet manuellement ouautomatiquement la partie opérative en position pour un redémarrage dans létat initial.

A7 «Mise P.O. dans état déterminé» : La machine étant en A7, on remet la P.O. en positionpour un redémarrage dans une position autre que létat initial.

d- Les Etats de la famille D :

Ce sont les états de Marches et dArrêtssitués dans la zone «procédures oudéfaillances» de la partie opérative.

Dl « Marche ou arrêt en vue dassurerla sécuritéCest létat pris lors dun arrêt dur-gence : on y prévoit non seulement lesarrêts, mais aussi les cycles de déga-gements, les procédures et précautionsnécessaires pour éviter ou limiter lesconséquences dues à la défaillance.

D2 «Diagnostic et/ou traitement de défaillance» Cest dans cet état que la machine peutêtre examinée après défaillance et quil peut être apporté un traitement permettant le re-démarrage.

D3 «Production tout de même» : Il est parfois nécessaire de continuer la production mêmeaprès défaillance de la machine : on aura alors une «production dégradée», ou une «produc-tion forcée», ou une production aidée par des opérateurs non prévus en «Production nor-male».

D : Procédures de défaillance de la PO :

D2:

D1:



Les principales possibilités de liaisons entre les rectangles-états sont suggérés par un traitdiscontinu assorti d'une flèche indiquant le sens de l'évolution la plus courante.

Le système est dit en production si la valeur ajoutée est obtenue en fin d'exécution.Ce critère de production correspond graphiquement sur le GEMMA à une zone doublement

encadrée en traits forts discontinus

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5



2- Les dispositifs de sécurité.

Le GEMMA amène à réfléchir au sujet des procédures de sécurité applicables à la PO et PC.L'étude des modes de marche et d'arrêt ainsi que celle des procédures de sécurité doit être

ébauchée le plus tôt possible afin que le choix des composants de la PO et PR ne soit pasremis en cause d'un point de vue sécurité.

Ces procédures permettrons lors de l'élaboration des boucles fonctionnelles séparées (Cf cha-pitre 2) de définir les conditions à associer à chaque liaisons entre les états du GEMMA.

Les conditions dévolutions contiennent aussi des informations sur la situation interne du sys-tème. Par exemple, à la présence des conditions initiales et de lénergie sur la P.O. sajoute lacondition choix du mode auto pour pouvoir évoluer de létat A1 vers létat Fl, doù la notationde lexpression logique correspondante : EPO.auto.

Une évolution non contrôlée par lopérateur est possible. Elle sexécute automatiquement dèsque la condition associée à la liaison devient vraie contrôle de fin de tâches, apparition duneanomalie de fonctionnement.

Les directives de l'U.E. en matière de sécurité relatives à la conception et la construction desmachines et installations automatisées et l'utilisation des composants de sécurité sont re-prises dans le code du travail et permettent d'effectuer les choix adaptés .

92-767, art. 1.2.3; 93-40, art. R. 233-18 : Mise en marcheLa mise en marche dune machine ne doit pouvoir être obtenue que par laction (volontaire) dun opérateur sur

un organe de service prévu à cet effet, sauf Si cette mise en marche, obtenue autrement, ne présenteaucun risque pour les opérateurs concernés. Il en est de même pour la remise en marche après arrêt,quelle quen soit lorigine.

Lautorisation de lancement des tâches de production et de réglage ne peut être donnée quepar une action volontaire de lopérateur : appui sur un bouton poussoir, par exemple.

La sélection dun mode de marche ne doit avoir pour but que damener le S.A.P. dans létatcorrespondant du GEMMA, le lancement proprement dit devenant une opération interne àcet état.

2-a- Principes de prévention contre les risques d'accidents:



Catégorie 1 : Pas de redondanceutilisation des composants éprouvés et

principes de sécurité éprouvés :Perte possible de la fonction de sé-curité.

Catégorie 2 : Boucle de retour per-met d'assurer un test cyclique surla sortie.

Test par cycle , la périodicité doit êtreadaptée à la machine et à son appli-cation : défaut détecté à chaquetest.

Catégorie 3 : Redondance sur les en-trées et/ou sorties

Un défaut unique ne doit pas mener àla perte de la fonction de sécurité :Fonction sécurité garantie sauf encas d'accumulation des défauts.

Catégorie 4 : Redondance sur entréeset sorties et boucle de retour pourtest cyclique des sorties.

Un défaut unique ou une accumulationde défauts ne doit pas mener à laperte de la fonction de sécurité.

92-767, art. 1.2.4; 93-40, art. R. 233-27 et R. 233-28 : Dispositif darrêt93-40, art. R. 233-27 : Arrêt normalChaque poste de travail ou partie déquipement de travail doit être munie dun organe de service permettant

darrêter, en fonction des risques existants, soit tout léquipement de travail, soit une partie seulement,de manière que lopérateur soit en situation de sécurité.

Lordre darrêt doit avoir priorité sur les ordres de mise en marche. Larrêt de la machine ou de ses élémentsdangereux étant obtenu, lalimentation en énergie des actionneurs concernés doit être interrompue.

Les défaillances du modenégatif sont dues à desdéfauts internes au sys-tème:

Difficile à détecter.

2-b- fiabilité des organes de sécurité:



Les défaillances sont duesà des dysfonctionne-ments externes (cameset galets) .

Faciles à détecter enmaintenance préven-tive.

Si un capteur est unique ,il doit être installé enmode positif.

L'association des deuxmodes par l'intermé-diaire d'un capteur enmode positif et d'uncapteur en mode néga-tif permet d'éviter lesrisques de défaillancesen mode commun.

Modules de sécurité PREVENTA

a : Action sur le circuit de commande sans relayageintermédiaire

Lordre issu du dispositif de protection (Arrêt d'ur-gence dans le schéma ci-contre) agit directementsur le contacteur puissance de la machine.

Dans ce type de schéma. il subsiste des risques dedéfauts simples :

- shunt du bouton dArrêt durgence (par un défautd'isolement par exemple).

- collage du contacteur KM1.

Lorsque lopérateur effectue lArrêt d urgence, cetordre nest pas pris en compte, le démarrage d unenouvelle séquence après lArrêt durgence est pos-sible malgré la présence du défaut.

La fonction de sécurité nest plus assurée dans ce cas de défaillance.Il faut donc utiliser un relayage intermédiaire fiable.



b : Action sur le circuit de commandeavec relayage intermédiaire

Les modules de sécurité PREVENTA per-mettent dassurer un relayage intermé-diaire fiable en éliminant les risques:

- dun défaut du circuit de commande (en-trées),

- dun défaut du circuit de puissance (sor-ties),

- dun défaut dun composant interne dumodule de sécurité.

La fonction de sécurité est assurée dans tous les cas dapparition dun de ces défauts.

93-40, art. R. 233-28 : Arrêt durgenceChaque machine doit être munie dun ou de plusieurs dispositifs darrêt durgence clairement identifiables,

accessibles et en nombre suffisant, permettant déviter des situations dangereuses risquant ou en trainde se produire.

92-767, art. 1.2.4Le dispositif doit provoquer larrêt du processus dangereux en un temps aussi réduit que possible sans créer

de risques supplémentaires et éventuellement déclencher ou permettre de déclencher certains mouve-ments de sauvegarde. Lorsque, après avoir déclenché un ordre darrêt, on cesse dactionner lorgane deservice commandant larrêt durgence, cet ordre doit être maintenu par un blocage du dispositif darrêtdurgence jusquà son déblocage volontaire. Le déblocage du dispositif darrêt ne doit pouvoir être ob-tenu que par une manoeuvre appropriée et ce déblocage ne doit pas remettre la machine en marche, maisseulement autoriser un redémarrage.

Après une demande darrêt durgence, lor-dre correspondant doit être maintenutant que toutes les précautions avant re-mise en route nont pas été prises.

A cet effet, le choix du coup de poing doitporter, de préférence, sur un modèle àverrouillage mécanique et déverrouillagepar clé.

Le déverrouillage du coup de poing ne doitpas remettre la machine en marche, maisseulement en autoriser le redémarrage.

92-767, art. 1.2.5 : Sélecteur de mode de marcheLe mode de marche sélectionné doit avoir priorité sur tous les autres systèmes de commande, à lexception de

larrêt durgence. Si la machine a été conçue et construite pour permettre son utilisation selon plusieursmodes de commande ou de fonctionnement présentant des niveaux de sécurité différents, tels que lesmodes de fonctionnement permettant le réglage, lentretien, linspection, elle doit être munie dun sélec-teur de mode de marche verrouillable dans chaque position.

Chaque position du sélecteur ne doit correspondre quà un seul mode de commande ou de fonctionnement.



Lopérateur, le régleur ou le dépanneur contrôlent la plupart des changements de modes paraction sur des capteurs opérateurs du pupitre de commande ou par manipulation des claviersdes terminaux de dialogue sélecteur de modes de marche, sélecteur de séquences ou detâches ou de postes, touches de clavier, coup de poing darrêt durgence.

Les erreurs de manipulations du pupitre sont pratiquement inévitables malgré les précautionsprises par le concepteur validation du mode, message pour confirmation, bip sonore déveildattention, procédure dexploitation, etc. Pour pallier ces erreurs, il faut donner à lopéra-teur la possibilité de revenir à létat ou au mode de départ.

92-767, art. 1.2.6: Défaillance de lalimentation en énergieL'interruption, le rétablissement après une interruption, ou la variation de lalimentation en énergie de la

machine, quel quen soit le sens, ne doivent pas créer de situations dangereuses. En particulier, il ne doity avoir ni mise en marche intempestive, ni empêchement de larrêt Si un ordre en a déjà été donné,demandé, ni chute ou éjection dun élément mobile de la machine ou dune pièce tenue par celle-ci, niempêchement de larrêt automatique ou manuel des éléments mobiles quels quils soient, ni interruption delefficacité des dispositifs de protection.

92-767, art. 1.2.7: Défaillance du circuit de commandeUn défaut affectant la logique du circuit de commande, ou une défaillance ou une détérioration du circuit

de commande, ne doit pas créer de situation dangereuse.Les recommandations sont les mêmes quà larticle 1.2.6.

La solution passe par la réalisation d'une mémoire en logique câblée avec un relais électroma-gnétique KEE auto-alimenté. (voir schéma page suivante)

Ce relais autorise la mise ou la remise en énergie :

- de la P.C. mise sous tension du transformateur du module d alimentation de l' unité centralede l'A.P.l.,

- du circuit de commande de la P.0. : alimentation des transformateurs fournissant les ten-sions des cartes de sorties de l'A.P.I.,

- du circuit de puissance électrique de la P.O. 400 V triphasé,- du circuit de puissance pneumatique de la P.0. : 5 à 8 bars,- du circuit de puissance hydraulique : autorisation de marche des pompes.



Le relais KPT est excité par la mise en série des sécurités (protections) a prendre en compte,suivant le cas, a savoir :

- le coup de poing d'arrêt durgence,- le chien de garde de l'A.P. I.,- l'insuffisance ou labsence de pression pneumatique et hydraulique (pressostats ou manos-

tats),- les défauts moteurs (relais thermiques et magnéto-thermiques, relais de protection électro-

niques, sondes de températures, capteurs de survitesse, etc..,- les signaux associés à des étapes du GPAFCET de sécurité

92-767, art. 1.2.8 : LogicielsLes logiciels de dialogue entre lopérateur et le système de commande ou de contrôle dune machine doivent

être conçus de façon conviviale.



3- Les boucles de fonctionnement séparées ou Graphes Descriptifsdes modes de marche et d'arrêt : Le GDMMA

a- Principe des boucles fonctionnelles séparées.

Il consiste à chaîner dans une boucle fermée les états caractérisant une fonction de mode demarche et d'arrêt donnée.

Les principales fonctions à étudier en priorité sont :- Mise en production normale.- Mise au point , essais , réglage.- Surveillance , mise en sécurité , diagnostic.

pour chacune des fonctions retenues , on trace des boucles fonctionnelles séparées incluantles états retenues et leurs liaisons.

Le nombre de combinaisons possibles est très grand et donc le nombre de boucle . C'est pour-quoi on se limitera à la représentation des boucles nécessaires à la description du systèmeétudié.

b- Exemple de boucles fonctionnelles séparées.Exemple 1 : Boucle de production "Marche-arrêt et production normale" (sans marche de

préparation)Celle ci comprend les états A1 (Arrêt dans état initial) , F1 (Production normale) et A2 (Arrêt

demandé en fin de cycle).Les états F1 et A2 sont peuvent être regroupés et associés la production normale continue

jusquà l'arrêt en fin de cycle demandé par ACY.

A1 : Arrêt dans état initial.si sélecteur sur position "auto" et si Validation de l'opérateur alors aller en F1

F1 : Production normaleComportement défini par Grafcet de production Normale (GPN)si sélecteur sur position "arrêt" et Validation de l'opérateur alors revenir en A1si action de l'opérateur sur Acy (arrêt cycle) alors aller en A2

A2 : Arrêt demandé en fin de cycle .si PO à l'état initial (récepti-vité Cinit) et sélecteur surposition "arrêt" et validationde l'opérateur.

Mode_ : sélecteur du mode demarche.

Mode_auto: mode de marche"automatique"

Mode_ar : mode de marche "ar-rêt fin de cycle"

Cinit : Vérification conditionsinitiales P.O.

Val : Validation pour évoluerd'un mode de marche à unautre.

Acy : demande d'arrêt en fin decycle.

A1 :



Un sélecteur à 3 positions, dont une position neutre non câblée, permet le choix entre le modeAUTO et le mode MANUEL.

La sélection entre la marche automatique continue (AC) et la marche cycle par cycle (CC) estobtenue par lintermédiaire d'un bouton de sélection à deux position.

Le bouton DCY servant à démarerle cycle.

Noter, dans ce cas, que les manipu-lations au pupitre ne sont passimples.

Pour lancer la production en mar-che automatique continue, il fautopérer, dans lordre:

- la sélection du mode AUTO et lasélection du mode AC,

- puis appuyer sur DCY.

Si le sélecteur de cycle reste ou est remis sur la position CC, lamachine sarrêtera en fin de cycle.

Une deuxième solution est plus simple pour la manipulation , il fautquelle soit réalisée en logique câblée sous forme dune mémoireà effacement prioritaire KCY commandée par deux boutonspoussoirs DCY (départ de cycle) et ACY (arrêt en fin de cycle).

Exemple 2 : boucle d' "arrêt en vue d'assurer la sécurité"

L'arrêt de sécurité avec dans ce cas remise de la P.O. dans l'étatinitial.

Comprend les états A1 (Arrêt dans état initial) , F1 (Production normale) , D1 (Marche ouarrêt en vue d'assurer la sécurité) , D2 (Diagnostic et/ou traitement de la défaillance) , A5: (Préparation pour remise en route après défaillance) et A6 (Mise P.O. dans état initial).

A1 : Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" et si Validation de l'opérateur alors aller en F1

F1 : Production normalesi arrêt d'urgence , défaut quelconque ou arrêt alimentation de la PO alors aller en D1

D1 : Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité :Mise hors énergie de la P.O. si ce n'est déjà fait (voir schéma page 9)Figeage du Grafcet de production normale.Arrêt immédiat des moteurs à électro-freinArrêt immédiat des vérins à blocage de tige.si P.O. hors énergie alors aller en D2

D2 : diagnostic et/ou traitement de la défaillance : Intervention de l'opérateur et/ou dupersonnel de maintenance.si sélecteur sur position sur "Arrêt" et validation de l'opérateur alors aller en A5.



A5 : préparation pour remise en route après défaillance : réparation , nettoyage , enlève-ment des produits en cours , réapprovisionnement , réglage et remise de la PO en Energie.si PO en énergie et si arrêt d'urgence désactivé et si action de l'opérateur sur "Init" alorsaller en A6

A6 : Mise P.O. dans l'état initial.si condition PO dans état initial vérifiée (Cinit) alors aller en A1

Au : Arrêt d'urgenceDef : Défaut constaté sur

PO et justifiant un ar-rêt immédiat.

Kpo : Test si PO en éner-gie (contact de la bo-bine de mise en énergiede la PO : KPO (voirschéma page 9)

Init : Ordre de mise de laP.O. en position initiale.

c- Elaboration duGraphe Descriptif des Modes de Marches et d'Arrêt : GDMA:

Le GDMMA est obtenu en regroupant les différentes boucles étudiées précedemment(GDMMA1).

A1 :



Lorsqu'il existe , d'un état donné , plusieurs évolutions possibles vers d'autres états , il fauts'assurer que les conditions associées à ces évolutions sont impérativements exclusives.

L'exclusivité pouvant être explicite (équation logique) ou implicite (exclusivité technologique)

Cas de l'état F1 : - de F1 vers D1 : Au + Def +/Kpo - de F1 vers A2 : Acy - de F1 vers A1 : Mode_ar. Val

Afin de rendre ces trois conditions explicitement exclusives , il est nécessaire de les modifier: - de F1 vers A2 : Acy . /(Au+def)

- de F1 vers A1 : Mode_ar . Val . /(Au+Def) . /Acy

Le GDMMA correspondant sera donc tel que ci-dessous (GDMMA 2):

GDMMA 2

Mode_ar .Val. /(Au+Def) . /Acy

A1 :



4- Transcription du GDMMA en Grafcet : Le Grafcet des modes demarche et arrêt : Le GMMA

00A1

01F1

02A2

GPN

03D1

04D2

05A5

06A6

GREF

Cinit.Mode_ar

Init . /Au . Kpo

mode_auto. val

mode_ar. Val./(Au+Def) . /Acy

Au + Def+/KpoAcy./(Au+Def)

Au . /Kpo

Au ./Kpo . .mode_ar . Val . /Def

GRAFCET DE SURVEILLANCE (GS)

grafcet de sécurité chargé de gérer les états liés à la sécurité.

GRAFCET DE CONDUITE (GC)

grafcet chargé de gérer le passage entre les différents états définis par le GMMA

GRAFCET DE MISE EN REFERENCE

(GREF)

GRAFCETS DES MARCHES DE

CLOTURE ET DE PREPARATION (GMP

et GMC)

GRAFCET DE COORDINATION DES TACHES DE

PRODUCTION (GCT)

GRAFCETS DES TACHES DE

PRODUCTION (GTPN)

GRAFCET DES MARCHES DE

VERIFICATION (GMV)

...Autres Grafcets de Tâches de production...

grafcet chargé de l'initialisation de la P.O. (Etat A6 du GDMMA)

grafcets chargés de la préparation de la PO pour la production (etat F2) et en fin de production (Etat F3)

grafcets de Production normale (etat F1)

grafcets chargés des vérifications et tests (Etats F4,F5 et F6)

a- Principe de la méthode:

Le transcription directe , limités auxautomates possédant un langage detype "SFC" , consiste à associerchaque état à une étape .

Cette solution est la plus simple maisdébouche sur un grafcet relative-ment compliqué.

La solution la plus utilisée consiste à transcrire le GDMMAen un ensemble de Grafcets hierarchisés.

Il consiste dans ce cas là à associer chaque état à ungrafcet autonome et chaque boucle à une branche d'ungrafcet de coordination.

Les ordres sont transmis entre chaque Grafcets en respectant la hierarchie à l'aide deForçage de situation.



10A1

Kpo . /Au . /def . (GC,GREF : (INIT))

F/GC,GREF : (INIT)

11F1

12D1

Au + Def + /Kpo

F/GC,GREF : (INIT) PO mise hors Energie

13D2

Diagnostic de la défaillance

14A5

Remise P.O en énergie

15A6

GREF

/Kpo . Au . (GC,GREF : (INIT))

/Def . /Kpo . Au . Mode_ar . Val

Kpo . /Au . Init

Kpo . /Au . Cinit . Mode_ar

Autorisation de mise en énergie de la PO

b- grafcet de surveillance :

Le Grafcet de surveillance est chargé de gérer les procédures de sécurité associées aux étatsdes mamilles A et D du GEMMA .

Il sera chargé de surveiller l'état descapteurs de sécurité dès la miseen énergie de la P.O.

Puis de gérer les passages successifsdans les différents états de la bou-cle "Arrêt envue d'assurer la sé-curité" (D1 , D2 A5 , A6)

Expression logique de la bobine d'ali-mentation en énergie de la PO:

KPO = /Au . /Def . /aPo .(X10+X11+X14+X15) . (Mpo + Kpo)

L'état des étapes X10 , X11 , X14 etX15 est obtenu à l'aide d'un re-lais "Kxs" branché sur une des sor-tie de l'automate.

KPO = /Au . /Def . /Apo . KXS . (Mpo+ Kpo)

Voir schéma de cablage ci-dessous.



Le Grafcet de surveillance peut doncêtre modifié comme ci-contre , lesétapes 10,11,14 et 15 comprenantune action KXS autorisant la miseen énergie de la P.O.

Dans notre exemple très sim-plifié , elle aura la forme sui-vante.

20A1

F/GPN,GREF : (INIT)

21F1

GPN

22A2

Cinit . Mode_ar . Val

Acy . /(Au+Def)Mode_ar . Val . /(Au+Def) . /Acy

X11 . Mode_auto . Val

10A1


F/GC,GREF : (INIT)

11F1

12D1

Au + Def + /Kpo

F/GC,GREF : (INIT) PO mise hors Energie

13D2


14A5

15A6

GREF



Kpo . /Au . Init


KXS

KXS

KXS

KXS

c- Le Grafcet de conduite .

Le Grafcet de conduite gère tous les modes proposés dans le GDMMA.La structure générale représentant tous les états du GEMMA sera telle que présentée ci-des-

sous:

20A1

F/GMP,GCT,GMC,GREF,GMV : (INIT)

Mp : Commande de marche de préparationGMP : Grafcet de marche de préparationGCT : Grafcet de coordination des tâchesMc: Commande de marche de clotûre.GMC : Grafcet de marche de clotureGREF : Grafcet d'initialisationGCY : Grafcet de Gestion des cyclesGMV : Grafcet des marches de vérification

21F2

GMP

Mode_reg . Val S/GCT : (INIT)).Cinit . X11 . Mode_auto . Val .Mp

22F1

GCT

24F3

GMC

25F4

GMV

26A6

GREF

Init . Mode_ar . Val

S/GCT : (INIT)).Cinit . X11 . Mode_auto . Val . /Mp

Cinit . Mode_auto . Val

Mode_ar . Val

Mode_ar . Val Mode_auto . Mc . Val

=1

Cinit



123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234123412341234

ETAU DAVANCE EA

S.EAETAU DE COUPE EC

A . EA

123123123123123123123123123123123123123

VERINDAVANCE

123456789012345123456789012345

S.EC

R.S A.S

123456781234567812345678

VERIN DE COUPE VC

MOTEUR

SCHEMA DE LA PO«POINT DE VUEMOUVEMENT»

Butée réglable muniedun capteur K

0

Autorisation de fonctionnement et conditions intiales

1

2

étau d'avance serré

Avancer étau d'avance

3

4

5reculer scie circulaire

Barre en butée

Barre serrée

Barre coupée

Scie dégagée

Serrer étau d'avance

serrer étau de coupe

Avancer scie circulaire

6ouvrir étau d'avance

etau d'avance ouvert

7Reculer étau d'avance

etau d'avance reculé

8Ouvrir étau de coupe

etau de coupe ouvert

5- Application : GDMMA d'une SCIE AVEC AVANCE DE BARREAUTOMATIQUE

Fonction de la scie avec avance de barre automatiqueLa scie doit être capable de couper des morceaux de barre en acier dune longueur

inférieure à 500 mm avec une précision de 0.1 mm. Le nombre de morceaux est limitéà 99 en automatique .

Le produitLa matière doeuvre de la scie est une barre de produit semi-fini dont la section carré

est de 100 mm de côté. La longueur des barres est inférieure à 6 mètres.

a-Grafcet point de vue Système ON NOTE :R.S = Reculer la scieA.S = Avancer la scieS.EC= Serrer étau de coupeO.EC = Ouvrir étau de coupeS.EA = Serrer étau davanceO.EA = Ouvrir étau davanceR.EA = Reculer étau davanceA.EA = Avancer étau davance

C.I = Conditions initialesAdf = Autorisation de fonctionnement



-

b- Prise en compte de la longueur de barre et du nombre de débitseffectués:

- Un compteur compte le nombre de débits effectués .Lorsque celui-ci atteint le nombre de débits désiré , le système s'arrête à l'état initial.

- Lorsque le déplacement de l'étau d'avance ne provoque pas l'appui de la barre sur le capteur"k" , le système détecte un manque de barre .

Celle-ci est changée manuellement puis le cycle reprend après acquittement de l'opérateur.

0

Autorisation de fonctionnement et conditions intiales

1

2


Avancer étau d'avance

3

4

5reculer scie circulaire

Barre en butée

Barre serrée

Barre coupée

Scie dégagée et etau d'avance serré

Serrer étau d'avance

serrer étau de coupe

Avancer scie circulaire6

ouvrir étau d'avance




Ouvrir étau de coupe

étau de coupe ouvert et nombre de débits atteint

8Serrer étau d'avance

10Ouvrir étau d'avance


9

étau de coupe ouvert et nombre de débits non atteint

barre pas en butée et déplacementde l'étau d'avance en fin de course

11ouvrir étau d'avance




13Signaler le "manque de barre"

Autorisation de reprise après changement de barre

14serrer l'étau d'avance




c- Grafcet du point de vue "Partie Opérative"

Le système est composé :- dun vérin de coupe VC- dun vérin davance VA- dun étau de coupe EC- dun étau d avance EA- dun moteur de scie M1

C.I = Conditions initialesDcy = Autorisation de fonctionnementAcquit = Autorisation de repriseMB : Voyant "manque de barre"

K = fin de barre non détecté

eaa = étau avance avancéear = étau avance reculéeao = étau avance ouverteas = étau avance serrésa = scie avancéesr = scie reculéeeco = étau de coupe ouvertecs = étau de coupe serré

Compteur C1Inc CPT CPT=n

Raz CPT%X0

%X5n = p

0

Dcy , CI

1

2

eas

VA+

3

4

5VC -

k

ecs

sa

sr . eas

EA +

EC+

M16

EA -

eao

7VA -

ear

EC -

C1 . eco

8EA +

10EA -

eao

9

/k . eaa

11EA -

eao

12

VA -

13MB

acquit

VC+

/C1 . eco

INC C1

VA -

M1

RAZ C1



d- Modes de marche :Les différents modes de marche sont définis ci-dessous :

- Fonctionnement normal :- Sélecteur en position "Marche normale"

- Fin de barre : - Arrêt de la machine en position de changement de barre. - Signalement à l'opérateur - Changement de barre manuel

- Reprise du fonctionnement normal après acquittement par l'opérateur.- Fin de production :

- Si Valeur du Compteur égal à la consigne (n=p)- Fin du cycle d'usinage- Arrêt dans état initial.

Ces trois modes de marche sont déjà intégré au fonctionnement normal.

a- réaliser les boucles fonctionnelles séparées relatives à ces trois modes de marche.b- Compléter le GEMMA de la page suivante à l'aide de ces modes de marche.c- Réaliser le graphe descriptif des modes de marche et d'arrêt relatif aux boucles fonction-

nelles séparées.d- décomposer le Grafcet de production normale en plusieurs grafcets hiérarchisés :

- un grafcet de Coordination des tâches de production normale (GCTPN)- un Grafcet de production normale- un Grafcet de changement de barre.- un Grafcet de fin de production.

A ces modes de marche déjà existants , s'ajoute les modes de marche suivants :

- Procédure de défaillance :- Utilisé en cas de danger à l'aide de l'action sur le bouton d'arrêt d'urgence.- Coupure de l'alimentation électrique (KG) et pneumatique (KPG) des actionneurs.- Préparation de la mise en route après défaillance par déverrouillage du bouton

d'arrêt d'urgence.- Mise de la PO en conditions initiales par appui sur bouton de réarmement du circuit

d'alimentation des actionneurs (Rea) puis par initialisation de la PO (Init PO)

- Procédures de réglage.- Utilisé afin de pouvoir piloter individuellement tous les actionneurs pneumatiques.- Sélectionné par mise du sélecteur en position "Marche réglage"- Deux boutons par actionneur (RS , AS , SEC , OEC , SEA , OEA , REA , AEA) sont

alors disponibles.- retour à l'état initial à l'aide d'un appui sur le bouton "Init PO"

e- Elaborer le schéma de câblage de l'alimentation pneumatique et électrique de la PO.f- Réaliser les boucles fonctionnelles séparées relatives à ces deux derniers modes de marche.g- Compléter le GEMMA de la page suivante à l'aide de ces derniers modes de marche.h- Réaliser le graphe descriptif des modes de marche et d'arrêt relatif aux boucles fonction-

nelles séparées.i- Transcrire le GDMMA en Grafcets des modes de marche et d'arrêt (Grafcet de surveillance

, de conduite , de réglage ainsi que les grafcets de production élaborés précédemment)



A1 :

A2

Marche_norm .Ci.Dcy

/k.eaa

eao

F1 :

A3 :

C1.ecoMB

Acquit

A4 :

e- Documents réponses

a- Boucles fonctionnelles séparéerelatives aux modes de fonction-nement déjà existants:

a-1 : Changement de barre :

A1 :


S.T.S. Mécanique et A

utomatism

e IndustrielCours - CPC-08

Les modes de m

arches et d'arrêt : Le GEM

MA

Page 25/56

A3 < Arrêt demandé dans état déterminé >

PROCEDURES D'ARRET de la Partie Opérative (PO)

D PROCEDURES en DEFAILLANCE de la Partie Opérative (PO)

PRODUCTION

PRODUCTION

< Mise PO dans état initial >A6 A1 < Arrêt dans état initial >

A4 < Arrêt obtenu > A7 < Mise PO dans état déterminé>

A5

D3 < Production tout de même>

D1 < Arrêt d'urgence>

A

Mise en énergie

de PC

Mise en énergie

de PC

Mise hors énergie

de PC

Mise hors énergie

de PC

Détectiondéfaillances

Demandesd'arrêt

DemandesDe marche

˝

Ouverture sectionneur

Fermeture sectionneur

PC HORS ENERGIE

PC HORS ENERGIE

c- GEMM

A

F4

F PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT

PROCEDURES DE FONCTIONNEMENT

PRODUCTION

< Production normale > F1

F6 < Marche de

test >

F5



d- GRAFCETS

10A1

11F1

12A2

GPN

13A3

marche_norm. Ci

/k.eaa.X22C1. Eco. X29

acquit . X33

F/GPN,GCB:(Init)

EA- F/GPN:(Init)

eao

GC: Grafcet de conduite

GCB

20

Dcy . X11 + acquit.X33

21

22

eas

VA+

23

24

25VC -

k

ecs

sa

sr . eas

EA +

EC+

M126

EA -

eao

27VA -

ear

EC -

28EA +

29

VC+

/C1 . eco

INC C1

M1

GPN: Grafcet de production normale

X13

31EA -

eao

32

VA -

33MB

acquit

VA -

GCB: Grafcet de Changement de barre

30



e-Schéma de cablage :

KAU : Relais d'arrêt d'ur-gence.

KG : Contacteur générald'alimentation PO

KPG : Electrovanne d'ali-mentation pneumatiquede la PO

aPO : Arrêt PO

rea : Réarmement alimenta-tion PO.

f- Boucles fonctionnelles séparées

f-1- Procédure de défaillance

A1 :



0A1

kg . /Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))

F/GC,GCB,GREG: (INIT)

01

02D1

Au

Diagnostic de la défaillance03A5

04A6

GREF

Rea . Init_PO

KXS

KXS


/Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))

KXS

GS: Grafcet de Surveillance

KXS = X0+X1+X4Ci

A1 :

A2

Marche_norm.Ci.Dcy

/k.eaa

eao

F1 :

A3 :

C1.ecoMB

Acquit

A4 :

F4

A6

D1

A5

Init_PO

Au

/Au

Rea.Init_PO

Ci

Marche_reg



40

41

42

X14

VC+

sa+/rs1

GREG : Grafcet de réglage

rs1

43 VC--

sr+/rs0

rs0

44 VA+

eaa+/rea1

rea1

50

51

/Ci . (X15+X4)

GREF : Grafcet d'Initialisation

VC-

52 EA-

53 VA-

54 EC-

EC+

sr.ecs

ea0

ear

ec0

10A1

11F1

12A2

GPN

13A3

marche_norm. Ci

/k.eaa.X22C1. Eco. X29

acquit . X33

F/GPN,GCB,GREF,GREG(I i )

EA- F/GPN:(Init)

eao


14F4

GREG

marche_reg

15A6

GREF

Init_PO

Ci

GCB



6- Implantation du GMMA sur les Automates programmables TSX

Application de la méthode précédente aux automates de type TSX possédant un langage deprogrammation de type "SFC" - Grafcets de sécurité et de conduite des pages 18 et 19.

%M20A1

%S21

%M21F1

GPN

%M22A2

%M124

%M122%M123

%M121

%M10

%M12

Les deux Grafcets précédents sont programmés en traitement préliminaires à l'aide de bitsbistables .

Les différentes transitions sont réalisées à l'aide de bits monostables calculées à partir deséquations logiques des réceptivitées correspondantes et de l'état des étapes précédentes.

Dans un premier temps , il est nécessaire de prévoir l'initialisation des Grafcets.Avant de traiter les modes de reprise après coupure d'alimentation de la PC , nous nous limite-

rons au forçage de la situation initiale des Grafcets (bit système %S21) à l'aide d'une infor-mation "Init"

%M10A1

%M101

%S21

%M11

%M12D1

%M102

F/GC:(INIT)

%M13D2

%M14A5

%M15A6

GREF

%M103

%M104

%M105

%M106



Un bit mémoire bistable est associé à chaque étape du Grafcet de conduite et du Grafcet desécurité.

exemple : Etape 10 : Bit %M10 - etape initiale , désactive toutes les étapes (11 à 15) du grafcetde sécurité) et active l'étape initiale du grafcet de conduite (%M20) et désactive toutes lesautres étapes (21 et 22)

De même un bit mémoire monostable est associé à chaque transition de ces deux Grafcets.Exemple: transition Etape 10 vers étape 11 : %M101Exemple : activation de l'étape 11 : Bit mémoire %M11 lorsque %M101 est franchie.



Les Grafcets de production Normale et le Grafcet de mise en référence sont programmés dansle "MAST" en langage LSC.

La bobine KXS d'autorisation d'alimentation de la PO est programmé dans le POST à l'aide desétapes correspondantes.



7- Application : Programmation d'une scie avec avance de barreautomatique.

Nous reprenons l'application précé-dente afin de transcrire sur Auto-mate programmable les différentsGrafcets élaborés au chapitre 5.

a- GRAFCET du point de vuePartie Opérative:

0

Dcy , CI

1

2

eas

VA+

3

4

5VC -

k

ecs

sa

sr . eas

EA +

EC+

M16

EA -

eao

7VA -

ear

EC -

C1 . eco

8EA +

10EA -

eao

9

/k . eaa

11EA -

eao

12

VA -

13MB

acquit

VC+

/C1 . eco

INC C1

VA -

M1

RAZ C1



A1 :

A2

Marche_norm.Ci.Dcy

/k.eaa

eao

F1 :

A3 :C1.eco

MB

Acquit

A4 :

F4

A6

D1

A5

Init_PO

Au

/Au

Rea .Init_PO

Ci

Marche_reg

0A1

Kg . /Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))


01

02D1

Au

Diagnostic de la défaillance03A5

04A6

GREF

Rea . Init_PO

KXS

KXS


/Au . (GC,GCB,GREG : (INIT))

KXS


KXS = X0+X1+X4Ci

b- GDMMA complet

c- Grafcets de modes de marche et d'arrêt.



10A1

11F1

12A2

GPN

13A3

marche_norm. Ci

/k.eaa.X22Ci. Eco. X29

acquit . X33

F/GPN,GCB,GREF,GREG(I i )

EA- F/GPN:(Init)

eao


14F4

GREG

marche_reg

15A6

GREF

Init_PO

Ci

GCB

20

Dcy . X11 + acquit.33

21

22

eas

VA+

23

24

25VC -

k

ecs

sa

sr . eas

EA +

EC+

M126

EA -

eao

27VA -

ear

EC -

28EA +

29

VC+

/C1 . eco

INC C1

M1

GPN: Grafcet de production normale

X13

31EA -

eao

32

VA -

33MB

acquit

VA -

GCB: Grafcet de Changement de barre

30



40

41

42

X14

VC+

sa+/rs1

GREG : Grafcet de réglage

rs1

43 VC--

sr+/rs0

rs0

44 VA+

eaa+/rea1

rea1

50

51

/Ci . (X15+X4)

GREF : Grafcet d'Initialisation

VC-

52 EA-

53 VA-

54 EC-

EC+

sr.ecs

ea0

ear

ec0



d-GRAFCETS DE SURVEILLANCE ET DE CONDUITE DU POINT DE VUEAUTOMATE

Début du programme :

ETC...

%M0A1

%M101

%M1

%M2D1

%M102

%M3A5

%M4A6

%M104

%M103


KXS = %M0 +%M1+%M4%M105

%M10A1

%M11F1

%M12A2 %M13

A3

%M111

%M113%M112

%M117

%S21

EA-%S21

%M118


%M14F4

%M114

%M15A6

%M115

%M116

%M0 , %M2



8- Propositions de solutions pour la réalisation des différents modes demarche et d'arrêt.

a- Boucle "Marche de production normale avec marche de préparation et declôtureLes états de préparation et de clôture permettent de définir les procédures à mettre en oeuvre

en début et fin de production.Elle comprend les états A1 (Arrêt dans état initial ) , F2 (Marche de préparation) et F3 (Mar-

che de clôture)

A1: Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" , validation et si sélecteur sur position "mp" alors aller en F2si sélecteur sur position "/mpc" alors aller directement en F1F2: Marche de préparation .si sélecteur sur position "/mpc" alors aller en F1F1: Production normalesi sélecteur sur position "auto" et action sur Acy alors aller en A2 puis sélecteur sur position "mc" alors aller en F3sinon sélecteur sur position "arrêt" et conditions initiales de la PO alors aller en A1F3 : Marche de clôturesi conditions initiales PO et sélecteurs sur position "arrêt" et "/mpc" alors aller en A1

mp,mc,/mpc : sélecteur 3 position : marche de préparation , marche de clôture , position cen-trale ni préparation , ni clôture.

A1 :



GDMMA GlobalIl suffit de compléter le GDMMA obtenu précédemment à l'aide des états défini pour les mar-

ches de préparation et de clôture.

D1 :



b- Boucle de "Marche de production normale avec marche de vérificationdans le désordre "

Permet à l'opérateur de piloter chaque préactionneur individuellement.Chaque préactionneur dispose d'un jeu de bouton poussoirs permettant de tester chacun de

ces états.En fonction du nombre d'actionneurs , le nombre de boutons peut être relativement élevé .Dans ce cas , on peut envisager l'utilisation d'un clavier ou une solution utilisant une roue codeuse

afin de sélectionner le préactionneur à piloter .

Ce mode est sélectionné par mise en position "manu" du sélecteur des modes : "mode_mani"La réalisation peut être câblée ou programmée.La solution câblée permet la reprise en main du SAP en cas de défaillance liée à l'API.Elle présente par contre l'inconvénient de fortement compliquer la réalisation du circuit élec-

trique .

La réalisation programmée ne pose par contre pas de problème particulier .Il faudra vérifier que chaque action forcée manuellement est compatible avec l'état des autres

actionneurs du SAP.A1: Arrêt dans état initialsi sélecteur sur position "auto" , validation et si sélecteur sur position "mpc" alors aller en F1si sélecteur sur position "manu" et validation alors aller directement en F4F4: Marche de vérification dans le désordre .si sélecteur sur position "arrêt" alors aller en A6 (Mise PO dans état initial)F1: Production normalesi sélecteur sur position "auto" et action sur Acy alors aller en A2si sélecteur sur position "manu" alors aller en F4

A1 :



D1 :



c- Boucle d ' "Arrêt de sécurité , diagnostic, préparation pour la mise enroute avec reprise éventuelle de la production normale.

F1 : Production normalesi arrêt d'urgence , défaut quelconque ou arrêt alimentation de la PO alors aller en D1

D1 : Marche ou arrêt en vue d'assurer la sécurité :Mise hors énergie de la P.O. si ce n'est déjà faitsi P.O. hors énergie alors aller en D2

D2 : diagnostic et/ou traitement de la défaillance : Intervention de l'opérateur et/ou dupersonnel de maintenance.si sélecteur sur position sur "Arrêt" et validation de l'opérateur alors aller en A5.

A5 : préparation pour remise en route après défaillance : réparation , nettoyage , enlève-ment des produits en cours , rapprovisionnement , réglage et remise de la PO en Energie.si PO en énergie et si arrêt d'urgence désactivé et si sélecteur sur position "manu" alorsaller en A7

A7 : Mise PO dans état déterminé : Dans cet état , l'opérateur remet ,si nécessaire,directement en agissant sur les distributeurs , la PO dans l'état désiré afin de reprendre laproduction à l'endroit où elle avait été interrompue.si sélecteur sur position "Auto" reprise de l'état F1 .

Identique à la boucle d'arrêt en vue d'assurer la sécurité mais l'état A6 de mise à l'état initialest complété par un état A7 de mise de la PO dans un état déterminé.

Mode_auto . /mpc.ValCinit.Mode_arA1 :



10A1


F/GC,GREF : (INIT)

11F1

12D1

Au + Def + /Kpo

F/GREF : (INIT)F/GPN,GREF:(*)

PO mise hors Energie

13D2


14A5

15A6

GREF



Kpo . /Au . Init


KXS

KXS

KXS

KXS16A7

KXS

mode_manu. Val/Au . Kpo

Mode_auto . /mpc.Val

F/GC,GREF : (INIT)

Forceage à 0 des sorties

Libération des sortiesLibération des Grafcet

D1 :



%M20A1

F/GPN,GREF:(INIT)

%M22F1

GPN

%M24A2

%M21F2

GPREPA

%M25F3

GCLOT

%M121

%M132

%M122

%M129

%M124

%M125

%M127

%M23F4

A+ si a0 ------------------------

%M26A6

GREF

%M126

%M128

%M123

%M10

%M15%M10A1

%M101

%S21

%M11F1

%M12D1

%M102F/GREF:(INIT)

%S23=1%S9=1

%M13D2

%M14A5

%M15A6

GREF

%M103

%M104

%M115

%M111

%M16A7

%M106

%M110

F/GC:(INIT)%S22

%S23=0%S9=0

F/GC:(INIT)

Grafcet de surveillance du point de vueAutomate

Gracet de conduite du point de vue Automate

Lorsque l'étape 16 du grafcet de sécurité est activée , les actionneurs sont alimentés mais lesactions ne peuvent être exécutées que manuellement pour mise de la PO dans l'état désirépar l'opérateur.

Le mot système %S9 permet de forcer les sorties dans l'état de repli (0 dans ce cas)

(*Initialisation*) LED %I1.11 AND %I1.1 ST %S21 S %M1O(*Initialisation du Grafcet de surveillance*> LD %M1O R %M11 R %M12 R %M13 R %M14 R %M15 R %M16(*transition étape 10 vers 11*) LED %Q2.0 AND(N %I1.1 ANDN %I1.3

ST %M1O1 (*GRAFCET DE SECURITE activation etape 11*)

LD %M1OAND %M101OR( %M16

AND %M110S %M11

(*Libération des Grafcets et des sorties *>LD %M11

R %S22R %S9

(*desactivation étape 10*)LD %M11OR %M16

R %M1O (*activation étape 12*)

LE> %M11AND %M102

S %M12 (*Figeage desGrafcets et repli des sorties *)

LD %M12S %S22S %S9

(*desactivation etape 11*)LD %M12

R %M11 (*initialisation grafcet de conduite*>

LD %M1OOR %M15

S %M20R %M21

R %M22R %M23

R %M24R %M25R %M26



9- Procédures relatives à la mise en marche et aux arrêts de la partiecommande.

Regroupe les procédures relatives à l'état de la partie commande .Elles sont notées PZ (PZ1,PZ2,PZ3)

a- Etat de la partie commande "Hors énergie" : PZ1Cet état peut être atteint depuis tous les états du système par mise

hors énergie de la P.C.

· Volontairement par coupure de la liaison avec le réseau d alimenta-tion toujours en énergie.

· Accidentellement par coupure du réseau d alimentation (EDF ouinterne à la société

La mise hors énergie volontaire est absolument déconseillée lorsque lesystème se trouve dans la zone production.

Cet ordre ne doit être émis que lorsquon se trouve dans l'état A1 oudans l'état PZ3.

Si la P.C. offre cette possibilité, le contexte courant au moment de lacoupure peut être sauvegarde dans une mémoire RAM alimentée parbatterie ou par pile.

Il faut indiquer quelles sont les procédures souhaitées concernant la partie opérative, parexemple:

- la mise hors énergie électrique de la P.O. Si celle-ci nest pas liée à la mise hors énergie dela P.C.

- L' arrêt sur place ou la terminaison des mouvements en cours.- Le blocage mécanique des charges suspendues, etc.

b- Etat de la partie commande "En état de marche" : PZ2La partie commande est en énergie ainsi que les constituants de dialogue.L état du S.A.P. est ainsi connu par l' intermédiaire des voyants de signalisation et des écrans

des terminaux de dialogue. En ce qui concerne les A.P.l., une procédure interne de test est lancée automatiquement dès

la mise en énergie. Il s' agit des autotests : autodiagnostic et autocontrôle.

Si le résultat de ces tests est négatif, suivant la nature des défauts constatés, la P.C. restedans létat PZ2 à létat inactif (mode STOP) ou passe dans létat PZ3 < mise PC. hors étatde marche >.

c- Etat de la partie commande "Hors état de marche" : PZ3PZ3 : < Mise PC. hors état de marcheDans cet état, la PC. est en énergie mais nest pas opérationnelle. On peut revenir dans létat

PZ1 < mise P.C. hors énergie > par coupure de lénergie ou dans létat PZ2 < P.C. en état demarche > si on dispose du moyen de supprimer la cause des défauts.

Cet état peut être atteint de tous les états de la zone "modes de marches et d arrêt" si uneanomalie (défaut) est détectée : défaut sur une carte dentrées ou de sorties ou défautmémoire ou défaut CPU ou débordement surveillé par » le chien de garde », par exemple.

Il peut être aussi atteint depuis PZ2.

PZ Procédures relatives à la PC

PZ1: Partie commande Hors énergie

PZ2: Partie commande en état de marche

PZ3: Partie commande en arrêt



d- Utilisation des bits internes pour reprise après arrêt de la partiecommande sur TSX.

· Si la durée de la coupure est inférieureà 10 ms, l'exécution du programme sepoursuit normalement. On considère quilny pas eu coupure dénergie. La PC. passesymboliquement par les états PZ1 et PZ2pour se retrouver dans létat où elle setrouvait précédemment.

· Si la durée de la coupure est supérieureà 10 ms et inférieure à 200 ms, lesystème évolue de létat de la situation courante vers létat PZ1 puis vers létat PZ2.

La lecture cyclique du programme est stoppée, les sorties sont forcées à O ou maintenuesdans leur état actuelen fonction de la con-figuration de la valeurde repli.

Suivant létat du con-texte par rapport à lavaleur sauvegardé aumoment de la coupuredeux cas sontenvisageables:

- la reprise à chaud (miseà 1 du bit système%S1) avec récupéra-tion du contexte pos-sible : évolution PZ2vers D2 .

- la reprise à froid ( miseà 1 du bit système%S0) réinitialise lesystème : évolution PZ2 vers A1 ou A6 suivant situation de la P.O. (conditions initiales"cinit" vérifiées ou non).

· Si la durée de la coupure est supérieure à 200 ms, donc supérieure à l'autonomie de l'alimentation, le processeur est mishors tension

Seule la reprise à froid est possible avecréinitialisation du système évolutionPZ2 vers A1 ou A6.

Il faut couper lénergie si on souhaitemettre lA.P.l. hors énergie et reveniren PZ1.

Bits systèm Fonctions

%S0 Démarrage à froid%S1 Reprise à chaud%S9 Mise en position de repli des sorties%S10 Défaut entrée/Sorties%S19 Débordement du chien de garde%S21 Initialisation des Grafcets%S22 Remise à zéro des Grafcets%S23 Figeage des Grafcets



Cinit.Mode_ar A1 :



10A1


F/GC,GREF : (INIT)

11F1

12D1

Au + Def + /Kpo

F/GREF : (INIT)F/GPN,GREF:(*)

PO mise hors Energie

13D2


14A5

15A6

GREF



Kpo . /Au . Init


KXS

KXS

KXS

KXS16A7

KXS

mode_manu. Val/Au . Kpo

Mode_auto . /mpc.Val

F/GC,GREF : (INIT)

Forceage à 0 des sorties


X05

X03

X04


02PZ2

03A5

04A6

05A1

Mode RUN

M0 si %S0

M1 si %S1

S

S Figeage grafcet GPN:%S23Forceage à 0 des sorties:%S9

%M1 %M0./Cinit

F/GS:(10)Forceage étape 10 du GS

%M0+%M1

%M0.Cinit

%M0.Cinit


%M0./Cinit


%M1


Maintien des sorties à 0Maintien du figeage des Grafcet

X10X15X14


g:Utilisation des bits systèmes %S0 et %S1:En fonction du type de défaillance , on détectera :Soit un démarrage à froid (%S0) qui sera mémorisé par la valeur du bit mémoire %M0 et qui

nous conduira vers l'état A1 si les conditions initiales sont respectées ou vers l'état A6 sicelle-ci ne le sont pas afin d'effectuer une remise de la PO dans les conditions initiales.

Soit une reprise à chaud qui après un figeage du Grafcet et un repli des sorties , nous con-duira vers l'état A5 afin de reprendre le cycle à l'endroit de la défaillance PC ou bien àl'état initial après un ordre "Init" de l'opérateur.



Vue "Symbole" Vue "Repère"



10- Exercice de synthèse : Poste de chanfreinage automatisé

a- Cahier des charges

Les douilles électriques ci-contresont réalisées en décolletage autour automatique à la cadence de7 pièces/mn

A la sortie du tour automatique, seulreste à usiner le chanfrein A.

On se propose détudier un posteautomatisé pour le chanfreinage

b- Analyse fonctionnelle :

Le schéma de la partie opérative estfourni ci-dessus : Les vérins P , Ret S sont commandés par des distributeurs 4/2 bistables.

20

21 Serrer la pièce

Système en référence et présence pièce et ordre de départ

Chanfreiner la pièce

Desserrer la pièce

Evacuer la pièce usinée et transférer une

nouvelle pièce

22

23

24

pièce serrée

pièce chanfreinée

pièce desserrée

pièce évacuée

21 S1

P1

P0

S0

22

23

24

s1

p1

p0

s0

20

Etat F1 actif

R025

R126

r0

r1

GPN



c- Modes de marche

c-1- Marche de production :

Sélecteur "marche/arrêt" sur "marche" (m) et sélecteur "normal/réglage" sur "normal" (Norm)

- Marche en cycles répétés (marche continue) sélecteur "continue/cycle par cycle" sur "conti-nue" ( Cont) . Impulsion sur "départ cycle": (dcy). La machine fonctionne en continu tantquil y a une pièce au poste de perçage:( p ).

- Marche cycle par cycle : sélecteur "continu, cycle par cycle" sur cycle par cycle: (Cy). Uneimpulsion sur dcy est nécessaire à chaque cycle.

- Arrêt normal : arrêt fin de cycle, soit par passage sur "cycle par cycle" (Cy) , soit parpassage du sélecteur "marche/arrêt" sur arrêt (Ar), soit par absence de pièce au poste deperçage.

10A1

F/GPN: (INIT)

11F1

GPN

12A2

dcy . p . M . (Cy + Cont)

cy + ar + /p

X20

A1 :



c-2- Marche de préparation :

Procédure de chargement de la machine : Lors du chargement du poste de chanfreinage , leplateau du barillet d'amenée de pièces est vide.

Il faut des rotations successives de celui-ci sans cycle de perçage jusqu'à l'arrivée d'une pièceau poste de perçage.

Sil ny a pas de pièce au poste de perçage , laction maintenue sur le bouton-poussoir char-gement (Ch) per-met la rotation duplateau seul jus-quà larrivée dunepièce en p, la ma-chine fonctionnealors en marchenormale.

A1 :



c-3- Marche de vérification dans l'ordre :

- Marche de vérification : marche étape par étape. Sélecteur "marche arrêt" sur marche (M)et sélecteur "normal/réglage" sur réglage (Reg).

Action sur bouton-poussoir étape par étape: (et/et) et impulsion sur dcy puis le cycle sedéroule tant que le bouton-poussoir "et/et" est actionné.

A1 :



c-4 - Arrêt durgence :

Laction sur le bouton coup de poing à accrochage "AU " la coupure dalimentation de tous lesdistributeurs .

Remise en route après arrêt durgence:- Déverrouiller le bouton arrêt durgence,- Action sur bouton Remise en pression P.O.- Action manuelle de l'opérateur pour mise en position haute de la broche.- Recul automatique des autres vérins dans leur position initiale.- Initialisation du grafcet et redémarrage à létape initiale.

A1 :