Le GRAFCET (suite)

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 ….. 10 …. ….. /s /s 11 KM ….. 11 ….. 15 KM /s 12 KM ….. 12 ….. /s 13 KM ….. 13 ….. 14 14

Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée 10 11 12 13 14 …. ….. KM=1 /s KM = 0 10 11 12 13 14 …. ….. 100 X11 /s 101 KM=1 X13

Remarque 2 : action maintenue ou mémorisée 10 11 12 13 14 …. ….. 100 X11 /s 101 KM=1 X13

Les structures de base dans un GRAFCET

Les séquences exclusives Appelés aussi « aiguillages » X et Y sont mutuellement exclusifs. H1 H2 C1 C2 a1 a2 c1 c2 d D1 G1 G2 D2

Le saut d’étapes Variante d’un « aiguillage » X et Y sont mutuellement exclusifs.

La reprise de séquence Variante d’un « aiguillage » v40.X et v40.Y sont mutuellement exclusifs.

Les séquences simultanées Une seule condition de démarrage. m h1 b1 h2 b2 W1 W2 V1 V2

Les séquences simultanées Cas avec actionneurs ou préactionneurs électriques Ajout d’étapes d’attente Transition toujours vraie

Programmation d’un GRAFCET dans un API (traduction en LADDER)

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

Méthodes Etape : bascule à arrêt prioritaire Etape : bascule à marche prioritaire Etape : utilisation de SET et RESET de l’API Etape & Transition séparément

Conversion du GRAFCET au LADDER La mise en équation sera introduite avec la séquence suivante:

Bascule avec priorité à la désactivation Chaque étape du GRAFCET peut être représenté par l’équation suivante: Xn = (Xn-1 R1 + Xn) Xn+1

Bascule avec priorité à l’activation Chaque étape du GRAFCET peut être représenté par l’équation suivante: Xn = Xn-1 R1 + Xn Xn+1

Bug majeur de ces approches Un automate est une machine séquentielle. DEUX ÉTAPES SUCCESSIVES À 1 EN MÊME TEMPS !!! =0 =1 =1 =0 1ère scrutation : X2 = 1 X3 = 0 2ème scrutation : (R2 = 1) X2 = 1 X3 = 1 3ème scrutation : X2 = 0 X3 = 1

Solution très simple =0 =1 . . . =0 =1 =1 =0 1ère scrutation : X2 = 1 X3 = 0 Programmation des transitions séparément 2ème scrutation : (R2 = 1  Y002=1) X2 = 0 X3 = 1 =0 =1 . . . =0 =1 =1 =0

Exemple d’applications du GRAFCET

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.

Plateau tournant GRAFCET de niveau PO :

Plateau tournant Choix technologiques : Capteurs: Actionneurs: Bouton départ : m; Détecteur déverrouillage : a; Détecteur rotation complétée : b; Actionneurs: Vérin déverrouillage : W; Vérin de rotation : V; Voyant machine prête : Ready.

Plateau tournant GRAFCET niveau PC :

Plateau tournant Transitions: Étapes:

Plateau tournant Actions:

Exemples : OU-D

Exemples : OU-C

Exemples : ET-D

Exemples : ET-C

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

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;

Programmation en langage structuré (ST) ! %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; Retour

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*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

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*Etape 2 activation desactivation*) %L12: LD %M11 OR( %M2 ANDN %M12 ) ST %M2 LD %M2 AND %I1.1 ST %M12

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*Etape 3 activation desactivation*) %L13: LD %M12 OR( %M3 ANDN %M13 ) ST %M3 LD %M3 AND %I1.2 ST %M13

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*Etape 4 activation desactivation*) %L14: LD %M13 OR( %M4 ANDN %M14 ) ST %M4 LD %M4 ANDN %I1.1 ST %M14

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*Etape 5 activation desactivation*) %L15: LD %M14 OR( %M5 ANDN %M15 ) ST %M5 LD %M5 ANDN %I1.2 ST %M15

Programmation en liste d ’instruction (IL) ! (*Sorties*) LD %M2 OR %M3 ST %Q2.0 LD %M3 OR %M4 ST %Q2.1 Retour

Programmation en langage ladder (LD)

Programmation en langage ladder (LD)

Programmation en langage ladder (LD) Retour

Programmation en langage séquentiel (G7)

Programmation en langage séquentiel (G7) Retour

Programmation en bloques fonction (FB) Retour

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

GRAFCET de niveau PO

Réalisation

Schéma de principe

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

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

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

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-

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

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

Étape source / Étape puit Exige un forçage pour être activé. Étape puit: Exige un forçage pour être désactivé. Retour

Transition source / Transition puit Toujours validée. Transition puit: Lorsque franchie, désactive l’étape précédente. Retour

SYNCHRONISATION ET FORCAGE GRAFCET DE SECURITE - des personnes - des biens La hiérarchie est réalisée par Forçage GRAFCET DE CONDUITE (GC) ou GRAFCET DES MODES DE MARCHES (GMM) STRUCTURE MULTI-GRAFCETS HIERARCHISEE GRAFCETS DE TACHES SPECIFIQUES Le dialogue inter-GRAFCET est réalisé par Synchronisation

Coordination de GRAFCETS Faire plusieurs GRAFCETs : un par sous-système Besoin de coordination. Deux types de coordination : - coordination horizontale - coordination verticale

SYNCHRONISATION Étape 3 s’active X3 devient vraie Étape  Variable étape Xi (X n°étape) Étape active Xi=1, Étape inactive Xi=0 Xi utilisée dans les réceptivités 3 11 X3 12 Étape 3 s’active X3 devient vraie Activation étape 12 désactivation étape 11

APPLICATION DE LA SYNCHRONISATION Identification des Tâches GRAFCET de coordination des Tâches GRAFCET de Tâche Dialogue inter-GRAFCET Cliquer ici pour voir l’exemple

REMARQUES SUR LA SYNCHRONISATION 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.

Coordination horizontale Une seule tâche à la fois

Coordination verticale : Les tâches Définir par un GRAFCET une séquence d’opérations. Entrée : pas d’actions Sortie

Coordination verticale GRAFCET de conduite GRAFCET esclaves 10 20 X12+X14 11 ….. 21 ….. 12 T10 22 ….. X24 13 ….. 23 ….. Retour 14 T10 24 ….. X24 /X12+/X14

Les macro-étapes Expansion d’étape Une fois activée, elle assure le début de l’évolution de l’expansion. On peut lui associer une action. 30 Elle termine l’évolution de l’expansion. On ne doit pas lui associer une action. 50

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

HIERARCHISATION Forçage GRAFCET Niveau n 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-1 GRAFCET Niveau n-2 Forçage

Le forcage F/nom du GRAFCET : (Situation)

DEFINITION DU FORCAGE 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 ET les étapes dont les numéros suivent sont rendues actives.

FORCAGE GRAFCET Maître GRAFCET esclave Étape 3 s’active 11 1s1 12 15 1s0 3 F/Gesclave:(11) GRAFCET Maître GRAFCET esclave Étape 3 s’active Étape 15 se désactive Étape 11 s’active

REGLES DU FORCAGE 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

EXEMPLES DE SYNTAXES DE FORCAGES F/GT1:(10,15) 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) Retour

Le figeage F/nom du GRAFCET : (*)

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

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 Grafcet Le 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 0 Par mise à l'état 1 de %S0 Par le système au début du traitement Par le programme utilisateur Par le programme utilisateur Par le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou ou table d'animation) table d'animation) Règle d'utilisation Lorsqu'il est géré par le programme utilisateur, %S21 doit être positionné à 0 ou 1 dans le traitement préliminaire.

Désactivation des étapes actives (Bit %S22) Rôle La 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 Grafcet Le 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 0 Par le programme utilisateur Par le système à la fin du traitement Par le terminal (en mise au point ou séquentiel table d'animation)  Règle d'utilisation ce 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.

Le figeage (Bit %S23) Rôle Figeage du Grafcet. Règle d'utilisation Le 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 0 Par le programme utilisateur Par le programme utilisateur Par le terminal (en mise au point Par le terminal (en mise au point ou table ou table d'animation) d'animation) Règle d'utilisation Géré 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

Pré positionnement Rôle Le 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 Grafcet Le 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.    Exemple Dans cet exemple la mise à 1 du bit %M20 provoque le prépositionnement des étapes %X12 à 1, des étapes %X10 et %X11 à 0.

Machine à remplir et à boucher

GRAFCET de niveau PO Chaque poste travaille en parallèle avec les autres

GRAFCET de niveau PC Retour Programme TSX 57