Modélisation par l’outil Grafcet Chapitre 3 Modélisation par l’outil Grafcet

De transition entre étapes auxquelles sont associées des réceptivités 1- Introduction Le GRAFCET est un langage graphique qui sert à décrire, étudier, réaliser et exploiter les automatismes(Industriels). Il est représenté par un ensembles d’élément graphique suivant Des étapes auxquelles sont associés des actions De transition entre étapes auxquelles sont associées des réceptivités Des liaisons orientées entre les étapes et les transitions GRAFCET: GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition Le domaine des automatismes industriels Les automates programmables Le besoin de définir les spécifications. Une solution simple: Le GrafCet Normalisation Pésenté par l'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) en 1977 : IEC 1131.3 (mars 1987) Internatinal Electrotechnical Commitee

Exemple d’introduction 1: Commande d’une perceuse Cycle de fonctionnement : 1- La broche tourne en permanence. 2- L’operateur ayant fixé la pièce donne alors l’information de départ du cycle: 3- Après une approche en grande vitesse le perçage s’effectue en petite vitesse. 4- Dès aue le perçage terminé, la broche remonte en grande vitesse jusqu’à la position haute.

Exemple d’introduction: Commande: deux boutons simultanés c’est la sécurité pour l’operateur; Sécurité: - repos position haute, - Arrêt d’urgence - Arrêt si relâchement des deux boutons poussoir de commande Manuel: entretien Fonctionnement: 1- Repos: position haute (et h à 1) 2- Action sur g et d; 3- Descente poinçon jusqu’à b 4- Remontée poinçon jusqu’à h 5- Repos

Exemple suite: Attention: Ce grafcet n’est pas complet, il manque l’arrêt d’urgence et la commende manuelle. Il faut noter que: - Suivant les capteur, les conditions de transition change (ouvert ou fermé au repos); Suivant les actionneurs, les actions sont différentes; La sécurité opérateur est effectuée par une action, si la condition g et d à 1.

Description du GRAFCET I- L’étape Définition: Situation dans laquelle le comportement du système par rapport à ses entrées et ses sorties est invariant. Représentée par un carré numéroté : L’étape initiale Représente le système à l’état initial. Elle est activée au début du cycle : Etape A chaque étape est associée une action ou plusieurs, c’est-à-dire ordre vers la partie opérative ouvers d’autres grafcets. L’étape est représentée par une variable Booléenne Xi (i = numéro de l’étape) Si Xi = 0, étape inactive Si Xi = 1, étape active

II- Les transitions Indique la possibilité d’évolution qui existe entre deux étape et donc la succession de deux activités dans la partie opérative. Lors de son franchissement , elle va permettre l’évolution du système. A chaque transition est associée une réceptivité qui exprime la condition nécessaire pour passer d’une étape à une autre. Règle : si l’étape i est inactive, Xi = 0, la trasition Tri est sans effet. Cependant, attention, valider sans raison une transition peut avoir des conséquence graves , perturbant le cycle dans certains cas Si l’étape i est active, Xi =1, la transition a est validée, alors: Si a=0, alors attente Si a=1, alors l’étape désactivée (dévalidée) Xi= 0 et l’étape suivante i+1 est activée, Xi+1 = 1

III- Notation des entrée / sorties Le GRAFCET est représenté selon deux niveau de représentation: Niveau #1: Spécifications fonctionnelles : on utilise des noms explicites pour les entrées du système modélisé ainsi que pour les sorties. Niveau #2: Spécifications technologiques: Lors du pessage au grafcet de réalisation, on utilise plûtot des noms logique: Ei pour les entrées et Si pour les sorties

Exemple 2: commande d’une perceuse

VI- Les actions L’action associées à l’étape peut être de types: continue, conditionnelle ou mémorisée. Action continue Action conditionnelle simple :Type C

Action retardée : type D (Delay) Action limitée dans le temps : Type L (limited)

Actions mémorisées N.B: On peut aussi donner l’équation d’un ordre A en fonction des états des étapes, des conditions éventuelles et du temps.

V- Les réceptivité Qui permet de distinguer parmi toutes les informations d’entrée possible, uniquement celles qui sont susceptible de faire évoluer la partie commande. Suivant les applications, les réceptivité sont inscrites: - Soit par une expression booléenne; - Soit symboliquement. Notation particulière a front montant de la variable a b front descendant de la variable b : réceptivité toujours vraies ; 3s/X11: temporisation de 3s après activation de l’étape 11. [C=4]: valeur booléenne du prédicat « C=4 ».

Les règles d’évolution du GRAFCET Règle n°1 : L'INITIALISATION précise les étapes actives au début du fonctionnement. Elles sont activées inconditionnellement et repérées sur le GRAFCET en doublant les côtés des symboles correspondants. Règle n°1 : 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. La transition dans ce cas est alors obligatoirement franchie.

Règle n°3 : Le franchissement d'une TRANSITION entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes. Lorsque plusieurs étapes sont reliées à une même transition on convient pour des raisons pratiques de représenter le regroupement de liaisons par deux traits parallèles.

Règle n°4 : Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. Règle n°5 : Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste activée. Nota : La durée de franchissement d'une transition ne peut jamais être rigoureusement nulle, même si, théoriquement ( règles 3 et 4 ), elle peut être rendue aussi petite que l'on veut. Il en est de même de la durée d'activation d'une étape. En outre, la règle 5 se rencontre très rarement dans la pratique.

Chronogramme d’évolution

Divergence, convergence en OU Une voie OU une autre voie : Solution ALTERNATIVE Un simple trait Une réceptivité par branche Divergence en OU Franchissement des transitions : Lorsque l’étape 18 est active, on se dirige soit : Vers 20 si réceptivité dr est vraie Vers 30 si réceptivité ga est vraie Convergence en OU Franchissement des transitions : L’étape 40 sera active soit : Par la transition 21/40 si fc.dr vraie et l’étape 21 active Par la transition 30/40 si fc.ga vraie et l’étape 30 active

Divergence, convergence en ET Une voie ET une autre voie. Cela permet de réaliser plusieurs tâches en même temps Un double trait Une SEULE réceptivité Divergence en ET Franchissement des transitions : Lorsque l’étape 5 est active, et fch vraie, on se dirige Vers 6 et 10 simultanément. Les étapes 6 et 10 sont actives et le cycle se poursuit indépendamment dans chaque branche. Convergence en ET Franchissement des transitions : Lorsque 8 et 12 sont actives, la transition =1 est validée et franchie. Les deux étapes d’attentes 8 et 12 ne sont pas obligatoires, sans elles, il aurait fallu noter une transition ar . ga

Action continue ou monostable L’action sera effective pendant tout le temps où l’étape sera active. Dans l’exemple ci-contre la lampe s’allume quand l’étape 20 est active et reste allumée à l’étape 21. Elle s’éteint à l’activation de l’étape 22 car elle n’est plus commandée. Action bistable L’action sera mise en route sur une action SET et arrêtée sur une action RESET Dans l’exemple ci-contre la lampe s’allume quand l’étape 20 s’active. Il faudra l’action RESET de l’étape 22 pour l’éteindre. Attention : Les actions bistables posent des problèmes de sécurités. Il faut préférer les actions monostables

VII- Les structures de base a/ Saut d’étape et reprise de séquence

b/ Aiguillage entre deux ou plusieurs séquence Soit X1 active et a=0, d=0 → attente que a ou d passe à 1 Branche 1: Si a=1 → X2 Si b=1 →X3 SI c=1 →X5 Branche 2: Si d=1 → X4 Si e=1 →X5 a et d sont exclusives

c/ Parallélisme Au contraire de l’aiguillage où ne peut se dérouler qu’une seule activité à la fois, il peut y avoir plusieurs activités indépendantes pouvant se dérouler en parallèle. On parle alors de parallélisme structurel .

Conflit Si les réceptivités Droite et gauche sont à «1» avant l'activation de l'étape 18, il y a conflit, les deux transitions vont être franchies et les étapes 20 et 30 seront actives. On peut éviter le conflit en inhibant une réceptivité par le complément de l'autre Avec conflit Sans conflit

Action conditionnelles L’action sera effective si l’étape est active et si la condition associée à l’étape est vérifiée. Le chauffage sera activé pendant la durée de l’étape 20 tant que t° sera égale à 1

Front montant, front descendant L'utilisation d'un front montant ou descendant permet d'utiliser la même variable pour activer en séquence les différentes tâches d'un grafcet. Ici le bouton BPtel permet l'évolution d'une étape à l'autre sur la transition de l'état bas vers l'état haut.

Action temporisée Enclenche un temporisateur T (ici T4) Exemple : Syntaxe d'une réceptivité : t4 / X18 /25s t4 repère du temporisateur, ici n° 4 X18 numéro de l'étape qui lance la temporisation 25s durée de la temporisation

Reprise de séquence C’est une divergence en OU qui renvoie l’action vers des étapes précédentes. Cette action permet de refaire une séquence jusqu’à ce que la réceptivité soit satisfaite. Il faut remonter au minimum deux étapes. Très important sous Automgen

Saut d'étape Saut de l'étape 12 à l'étape 15 si la réceptivité (f.e) est vraie.

Compteur Un compteur peut être utilisé pour réaliser un cycle d'un certain nombre de fois. Le compteur peut être incrémenté (+ 1) décrémenté (- 1) mis à zéro ou mis à une valeur donnée. On peut utiliser les signes = ≠ < ≤ ≥ > dans les réceptivités.

Commentaire intéressant sinon rien On peut indiquer le rôle d'une étape sans action associée à l'aide d'un crochet. Commentaire intéressant sinon rien

Synchronisation On peut rendre l'évolution de deux grafcets interdépendante en utilisant par exemple les mémoires d'étapes. Les mémoires d'étapes d'un grafcet servent dans les réceptivités d'autres grafcets. Dans l'exemple: l'étape 6 (X6) est utilisée comme réceptivité pour la transition 14 vers 15. De même l'étape 15 (X15) est utilisée comme réceptivité pour la transition 7 vers 8.

Sous-programme Le sous-programme est représenté dans la case action par un rectangle dont les côtés verticaux sont doublés. Le sous-programme peut être appelé à différents endroits du grafcet principal. Dans l'exemple, l'étape 2 OU 4 (X2 + X4) permet l'évolution du sous-programme P. L'étape 23 permet au grafcet principal de passer à l'étape suivante. L'étape 5 OU 3 permet au sous-programme de revenir à son étape initiale.

Principe de macro-étape

Exemple d’Aiguillage TRI DE CAISSES A partir de l'étape 1, 2 séquences sont possibles. - Si une petite caisse se présente, alors la séquence 2,3,4,5 sera exécutée. - Si une grande caisse arrive, ce sera la séquence 6,7,8,9.

III- Notation des entrée / sorties Le GRAFCET est représenté selon deux niveau de représentation: Niveau #1: Spécifications fonctionnelles : on utilise des noms explicites pour les entrées du système modélisé ainsi que pour les sorties. Niveau #2: Spécifications technologiques: Lors du pessage au grafcet de réalisation, on utilise plûtot des noms logique: Ei pour les entrées et Si pour les sorties

Les choix technologiques Poussoir de départ de cycle. Distributeur double- action commandant le poinçon. Signalisation « Prêt ». Distributeur simple- action commandant l’évacuation. Détecteurs poinçon en position haute ou basse. Détecteurs matrice en position haute ou basse. Distributeur double- action commandant la matrice.

GRAFCET de niveau 1

Description symbolique des actions et de la séquence de l'automatisme. GRAFCET de Niveau 2: Spécifications technologiques Prise en compte de la technologie des actionneurs et des capteurs de l'automatisme. Description symbolique des actions et de la séquence de l'automatisme.

GRAFCET NIVEAU 2

Mise en équation du Grafcet Chaque étape du GRAFCET peut être représenté par l’équation suivante: Xn = (Xn-1 R1 + Xn) Xn+1 (c) Guy Gauthier ing. (août 2001)

2. Cycle par cycle ou continu IL existe deux solution pour réaliser ce type de grafcet. Ces deux solutions font appel aux deux variables associées au cycle: dcy pour le départ du cycle, et acy pour l’arrêt du cycle. C’est la fin de ce cycle qui permet le lancement de celui de droite Solution N° 2: un interrupteur permet de choisir entre le mode automatique ou celui cycle par cycle.

3. Intervention réglages et dégagement - Marche manuelle

- Marche séquence par séquence ou étape par étape On ajoute, si possible, une transition permettent soit de sectionner une séquence, soit de s’arrêter sur une étape donnée. Ceci est très difficile a mettre en œuvre. ATTENTION: tous ces modes présentent de grand danger matériel et opérateur!

4. Arrêts - Arrêt momentané

- Arrêt d’urgence

- Arrêt d’urgence + défauts + dégagement