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LE GRAFCET

Edition du 03/02/2004 M. GRISLIN - page 1

IUT GE2iValenciennes

Le Grafcet : outil de modélisation

GRAphe Fonctionnel deCommande Etape-Transition

Martial GRISLIN - IUT GE2i Valenciennes

LE GRAFCET



2

3

1

Plan

I - Le Grafcet➥ Pourquoi le Grafcet➥ Eléments du Grafcet➥ Structure de base, actions associées, réceptivitésexercices d ’application

II - Implantation du Grafcet dans le système de commande➥ le Grafcet existe➥ le Grafcet n’existe pas

III - Etude de cas

LE GRAFCET



Le Grafcet



III - Etude de cas

2

3

1

LE GRAFCET



L’automaticien doit se référer au cahier des charges pourréaliser l’automatisme : le CdC fait force de loi.

le GRAFCET peut être utilisé pour décrire le CdC.

Cahier des charges

Le cahier des charges :➥ descriptif fourni par l’utilisateur➥ descriptif des différents modes de marches et des sécurités➥ décrit le comportement de la partie opérative par rapport à la partie

commande.

� il existe des outils :le GRAFCET, les organigrammes, les logigrammes, les chronogrammes ...

� la description du fonctionnement ne doit pas être source de malentendus(mots ambigus, mots techniques..)

2

3

1 Pourquoi

LE GRAFCET



Historique2

3

1 Pourquoi

1975 Création du Grafcet par le groupe Système logiques - AFCET➥ groupe de travail Equipement de Production Automatisée - ADEPA➥ idem en Allemagne norme DIN 40719

1982 Norme Française NF C03-1901985 Publication de nouveaux concepts par le GREPA1988 Norme Européenne CEI 848

➥ diagramme fonctionnel pour systèmes de commandeou function chart for control systems

1990 Révision norme Française UTEC 03-190 : approbation internationale1993 Révision norme Française UTEC 03-191 : Complément1995 version française norme UTEC 03-190

Intégration du concept Grafcet dans la norme européenne sur les langages deprogrammation des automates : SFC - diagramme fonctionnel en séquence ousequential function chart (CEI 61131-3 juil. 93, vF NF EN 61131-3 nov. 93)

LE GRAFCET



Outil de description d ’un CdC

CAHIER DES CHARGES (partiel)A l’état initial le poinçon est en position haute, l’opérateur installe la pièce,une action sur marche fait descendre le poinçon jusqu’à la position bassepuis il retourne en position initiale. Le voyant s’allume pendant le travail.

0

1

2

Marche ET position haute

Position basse

Position haute

ATTENTE

DESCENDRE

MONTER VOYANT

VOYANT marche

2

3

1 Pourquoi

LE GRAFCET



Eléments du Grafcet

0

1

2

Ma ET bas

bas

haut

D

M

ETAPE INITIALE• La ou les étapes initiales = état du

système au début du fonctionnement.

ETAPE =• un comportement stable du système.• numérotées• une ou plusieurs actions associèes• active ou inactive

ACTIONS• réalisées lorsque l'étape associée est

active• inconditionnelles ou conditionnelles,

temporisées, à niveaux, mémorisées,impulsionnelles.

TRANSITION• possibilités d’évolution du cycle• 1 réceptivité à chaque transition

RECEPTIVITE• condition logique qui permet l’évolution• comptes-rendus en provenance de la

PO ou des consignes du pupitre

LIAISONS ORIENTEES• lire de haut en bas• dans un autre sens indiquer le sens

par une flèche.

2

3

1 Structure

LE GRAFCET



Structure de base

Divergence en OU

Convergence en OU

6

6

6

1

2 5

3

4

6

7

9

8 10

11

12

13

Divergence en ET

Convergence en ETSéquences simultanées

Séquence

Saut d’étapes

Reprise d’étape

2

3

1 Structure

LE GRAFCET



Séquence unique

➥ Dans un cycle à séquence unique les étapes et lestransitions se succèdent de manière linéaire.

2

3

1 Structure

10

11

12

13

14

Ma • haut

...

...

...

...

LE GRAFCET



Sélection de séquence

➥ Un GRAFCET est dit à sélection de séquence lorsque àpartir d’une étape plusieurs évolutions sont possibles.

2

3

1 Structure

R10 • r R10 • /r

10

11

12

13

14

20

21

22

... ...

... ...

... ...

...

Séquences exclusivesles réceptivités associéesne peuvent pas être vraiessimultanément.

Saut d’étapespermet de sauter plusieursétapes en fonction desconditions d’évolution.

R10 • r R10 • /r

10

11

12

13

14

...

...

...

...

Reprise d’étapespermet de recommencerplusieurs fois une mêmeséquence.

R14 • r R14 • /r

10

11

12

13

14

...

...

...

LE GRAFCET



Exemple de sélection de séquence2

3

1 Structure

LE GRAFCET



Une étaped ’attente estnécessaire

Parallélisme structural

➥ Dans un cycle à séquences simultanées, les séquencesdébutent en même temps, finissent en même temps, maisles étapes de chaque branche évoluent de façonindépendante ..

2

3

1 Structure

10

11

12

13

14

20

21... ...

... ...

...

Faire la queue

Manger au RU

MacDo

T = 12h

T = 13hCours d’auto

LE GRAFCET



Les 5 Règles du Grafcet

L'initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement.Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les cotés dessymboles correspondants.

Une transition est soit validée soit non validée.Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.Elle ne peut être franchie que :

- Lorsqu'elle est validée ET que la réceptivité associée à la transition est vraie.Elle est alors obligatoirement franchie.

Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatementsuivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, ellereste active.

REGLE 1

REGLE 2

REGLE 3

REGLE 4

REGLE 5

2

3

1 Structure

LE GRAFCET



R1-L'initialisation précise les étapes actives au début du fonctionnement.Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les cotés des symbolescorrespondants.

R3-Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et ladésactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.

R4-Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.R5-Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle resteactive.

R2-ne transition est soit validée soit non validée.Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.Elle ne peut être franchie que :

- Lorsqu'elle est validée ET que la réceptivité associée à la transition est vraie.Elle est alors obligatoirement franchie.

Exercice d’application 12

3

1 Structure

LE GRAFCET



Actions à niveaux

➥ Dans une action à niveaux, la sortie n’est vraie que sil’étape est active

2

3

1 Structure

11

12

13

Mo

De

Mo

...

...

...

t

Mo

De

X13

X12

X11

LE GRAFCET



Actions mémorisées

➥ Dans une action mémorisée on distingue la mise à 1 et lamise à 0 de l’action.

• La norme CEI précise la mise à 1 et la mise à 0 par les lettres S (set)et R (reset).

Description usuelle

2

3

1 Structure

11

12

13

L = 1

L = 0

...

...

...

Norme CEI

11

12

13

L

L

...

...

...

S

R

t

L

X13

X12

X11

LE GRAFCET



Actions conditionnelles

➥ Une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape estactive ET la condition est vraie.

• La norme CEI précise les actions conditionnelles par un C.

Description usuelle

2

3

1 Structure

11

12

Ma si m

...

...11

12

Ma

...

...

m

Norme CEI

11

12

Ma si m

...

...

C

t

Ma

m

X11

LE GRAFCET



Prise en compte du temps 1/2

➥ Prise en compte du temps au niveau des actions• On distingue 2 types d’actions, les actions retardées et les actions

à durée limitée.

La prise en compte du temps dans un Grafcet peut être traitée soit auniveau de la description des actions ou dans l’écriture des réceptivités.

Description usuelle

2

3

1 Structure

11

12

Ma

sqa

...

T/X11/3s

Norme CEI

11

12

MaL = 3s

sqa

...

L

t

Ma

sqa

X11

3 sT

LE GRAFCET



Prise en compte du temps 2/2

Description usuelle

➥ Prise en compte du temps au niveau des actions• On distingue 2 types d’actions, les actions retardées et les actions

à durée limitée.

2

3

1 Structure

11

12

Ma

sqa

...

T/X11/3s

Norme CEI

11

12

MaL = 3s

sqa

...

D

t

Ma

sqa

X11

3 sT

LE GRAFCET



Prise en compte du temps

Non...C’est l’inverse !!!!

LE GRAFCET



Réceptivités particulières 1/2

➥ Prise en compte du temps dans les réceptivités

La prise en compte du temps dans un Grafcet peut être traitée soit auniveau de la description des actions ou dans l’écriture des réceptivités.

Description usuelle

2

3

1 Structure

11

12

Ma

T / X11 / 3s

...

Norme CEI

11

12

Ma

3s / x11

...

t

Ma

X11

3 s

LE GRAFCET



Réceptivités particulières 2/2

➥ Prise en compte des événements

• Front montant

↑↑↑↑a prend la valeur 1 à l’instant dupassage de 0 à 1 de la variable a

• Front descendant

↓↓↓↓a prend la valeur 1 à l’instant dupassage de 1 à 0 de la variable a.

2

3

1 Structure

t

a

↑↑↑↑a

↓↓↓↓a

LE GRAFCET



Exemple - fronts2

3

1 Structure

dcy

sqa

10

11 Moteur

dcy . sqa

/sqa

12 Moteursqa

10

11 Moteur

dcy . sqa

sqa

LE GRAFCET



Exercice d ’application2

3

1

Ex.

Translation / Descente (ex. 1 et 2 / AFS)

TETE 1- Proposer un Grafcet pour la translation2- proposer un Grafcet pour la descente3- Associer les 2 Grafcets

Extinction d ’incendie (ex. 1 / AD)

Rampe 1

Rampe 2

3 124

5

6détecteur

1- Proposer un Grafcet de commande

LE GRAFCET



Implantation du Grafcet...

�



III - Etude de cas

2

3

1

LE GRAFCET



Implantation du Grafcet

le Grafcet existe :➥ Combinatoire d’entrée = modes de marche, sécurités➥ Edition du Grafcet➥ Combinatoire de sortie

le Grafcet n ’existe pas :➥ « Traduire » en équation➥ ≠ méthodes

2

3

1

Implantation

Déroulement

programme

Déroulement

programme ?

LE GRAFCET



Le Grafcet existe2

3

1

G7 existe

RUN STOP

Traitement interne

Acquisition entrées

PROGRAMME

Mise à jour sorties

Recopie des entrées réelles

Ecriture des sorties réelles

Implantation du programmede commande

1

6

Monter

Monter

Sens de

lecture

Monter = X1

suite duprog...

Monter = X6

Monter = X1 ou X6suite du prog...

LE GRAFCET



Respect des régles du G7 Valable quelque soit la “forme” du G7

⇒⇒⇒⇒ ne posera aucun pb de fonctionnement

+ rapide à programmer pb selon la forme du Grafcet

⇒⇒⇒⇒ à banir !

Le Grafcet n ’existe pas

2 méthodes de mise en équation du Grafcet❶ méthode structuré et normalisée

❷ méthode “industrielle”

2

3

1

G7 existe

LE GRAFCET



3 étapes

1- Recherche des équations des conditions defranchissement des transitions

2 - Ecriture des équations du Grafcet

3 - Ecriture du combinatoire de sortie

⇒⇒⇒⇒ identique pour les 2 méthodes

⇒⇒⇒⇒ différent selon la méthode

⇒⇒⇒⇒ identique pour les 2 méthodes

G7 existe2

3

1

LE GRAFCET



Recherche des équations CFi

1- Ecrire les équation de franchissement :

CF0 = X0 . (marche . position haute)

Méthode 1 et 2

CF (i) = X (i) . transition (i)

0

1

2


Position basse

Position haute

ATTENTE

DESCENDRE

MONTER VOYANT

VOYANT CF1 = X1 . position basse

CF2 = X2 . position haute

2

3

1

G7 existe

LE GRAFCET



0

1

2


Position basse

Position haute

ATTENTE

DESCENDRE

MONTER VOYANT

VOYANT

CF0

CF1

CF2

Ecriture des équations du Grafcet

2- Ecrire les équations qui régissent le Grafcet :≠≠≠≠ selon la Méthode

X (i) = CF (i-1) + X (i) . /CF (i) X (i) = CF (i-1) + X (i) . /X (i+1)

X0 = CF2 + X0 . /CF0

X1 = CF0 + X1 . /CF1

X2 = CF1 + X2 . /CF2

X0 = CF2 + X0 . /X1

X1 = CF0 + X1 . /X2

X2 = CF1 + X2 . /X0

Méthode 1 Méthode 2

+ init

( ). /init

( ). /init

+ init

( ). /init

( ). /init

Positionnement deséquations en étape initiale

Équation des Cfi directementsaisie dans les équations d’Xi

2

3

1

G7 existe

LE GRAFCET



Conditions de sécurité liées au mode

cond.

Ecriture du combinatoire de sortie

3- Ecrire le combinatoire de sortieMéthode 1 et 2

Mode de marche

0

1

2


Position basse

Position haute

ATTENTE

DESCENDRE

MONTER VOYANT

VOYANT

Conditions d’activation de la sortie

Conditions de sécurité indépendante du mode

auto X1

X2 Cond. X2

AU

manu BP Cond. manu

VOYANT

2

3

1

G7 existe

LE GRAFCET



Etude de cas

�

�



III - Etude de cas

2

3

1

LE GRAFCET



Etude de cas

Etude de cas Type➥ Ligne de traitement de surface...➥ Chaîne de remplissage…

Ligne de production...

2

3

1

Etude de cas

Documents

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