Le GRAFCET

Introduction au GRAFCET Inventé en 1977 en France par l’AFCET: Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique. Acronyme de GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition

Introduction au GRAFCET (2) Diffusé par l’ADEPA Agence Nationale pour le Développement de la Productique Appliquée à l'industrie Normalisation France : NFC 03-190 (juin 1982) CÉI : IEC 848 (1988) CÉI : IEC 1131.3 (mars 1993) Internatinal Electrotechnical Commitee ). Le GRAFCET a fait l’objet d’une norme française en juin 1982 (NFC 03-190). Puis, il a été normalisé au niveau international en 1988 par la Commission Électrotechnique Internationale sous la norme IEC 848. Il est aussi intégré depuis mars 1993 sous la norme IEC 1131.3. Cette norme définit cinq langages de programmation standards pour les automates programmables.

Pourquoi le GRAFCET ? Lorsque certaines spécifications sont exprimées en langage courant, il y a un risque permanent d'incompréhension. Certains mots sont peu précis, mals définis ou possèdent plusieurs sens. Le langage courant est mal adapté pour décrire précisément les systèmes séquentiels.

Pourquoi le GRAFCET ? (2) Le GRAFCET fut donc créé pour représenter de façon symbolique et graphique le fonctionnement d'un automatisme. Cela permet une meilleure compréhension de l’automatisme par tous les intervenants.

Pourquoi le GRAFCET ? (3) Un GRAFCET est établi pour chaque machine lors de sa conception, puis utilisé tout au long de sa vie : réalisation, mise au point, maintenance, modifications, réglages. Le langage GRAFCET doit donc être connu de toutes les personnes concernées par les automatismes, depuis leur conception jusqu’à leur exploitation.

Les avantages du GRAFCET il est indépendant de la matérialisation technologique; il traduit de façon cohérente le cahier des charges; il est bien adapté aux systèmes automatisés.

Synoptique d’un système à automatiser

Les niveaux de représentation Le GRAFCET est représenté selon deux niveau de représentation: Grafcet PO (Niveau 1): Spécifications fonctionnelles Grafcet PC (Niveau 2): Spécifications technologiques

Niveau 1: Spécifications fonctionnelles Représentation de la séquence de fonctionnement de l'automatisme sans se soucier de la technologie des actionneurs et des capteurs. Description littérale des actions et de la séquence de l'automatisme.

GRAFCET PO

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

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 PC

Note importante Le GRAFCET ne s'attarde qu'au fonctionnement normal de l'automatisme et ne prend pas en compte les divers modes de marche et d'arrêt, de même que les défaillances. Le GEMMA nous introduira à ces modes ultérieurement.

Les éléments de base Pour comprendre la syntaxe du GRAFCET, il faut connaître les éléments suivants: Étapes Transitions Réceptivités Actions Liaisons

L’étape Définition: Représentée par un carré numéroté Situation dans laquelle le comportement du système par rapport à ses entrées et ses sorties est invariant. Représentée par un carré numéroté

L’étape L’étape initiale est représentée par un carré double L’étape initialisable est représenté par un carré double avec le carré intérieur en pointillé

L’étape Chaque étape est représentée par une variable Booléenne Xi (i = numéro de l’étape) Si Xi = 0, étape inactive Si Xi = 1, étape active

L’action Définition: PO : PC : Description des tâches à effectuer lorsqu’une étape est active. PO : PC :

Action continue Définition: Action qui dure tant que l’étape est active. A = X10

Action conditionnelle Condition logique Définition: Action qui dure tant que l’étape est active et que la condition logique est vraie A = P*X10

Action temporisée Condition de temporisation Action de temporisation

Action impulsionelle Condition de temporisation Action de temporisation

Action maintenue A = X10+X11+X12

Action mémorisée SET (A) = X10 RESET (A) = X13

Les liaisons Relient les étapes entre-elles. Toujours de haut en bas Sinon, mettre une flèche...

Les transitions Ce sont des barrières entre les étapes qui peuvent être franchies selon certaines conditions. Trait horizontal.

Les réceptivités Ce sont les conditions qui doivent être remplies pour franchir la transition. La réceptivité est inscrite à la droite de la transition.

Remarques Une réceptivité est une proposition logique qui peut renfermer diverses variables booléennes qui peuvent être: des informations extérieures (capteurs, directives); des variables auxiliaires (compteurs, temporisations, ...) l'état de d'autres étapes (attentes, interdictions); changement d'état de d'autres variables (fronts montants ou descendants, ex: a).

Remarques (2) Réceptivité au niveau maintenu Réceptivité au changement d’état

Remarques (3) OU-divergent OU-convergent ET-divergent ET-convergent

Les 5 règles d’évolution Pour comprendre comment un GRAFCET fonctionne, il faut connaître les règles suivantes: Règle #1 - L’initialisation Règle #2 - La validation Règle #3 - Le franchissement Règle #4 - Le franchissement (2) Règle #5 – Activation / Désactivation

Règle #1 - L’initialisation Il existe toujours au moins une étape active lors du lancement de l'automatisme. Ces étapes activées lors du lancement sont nommées “ÉTAPES INITIALES”

Règle #1 - L’initialisation Remarque : L’état initial doit avoir un comportement passif (non-émission d’ordre) vis-à-vis de la P.O. L’état initial peut avoir un comportement actif vis-à-vis de la P.C. (remise à 0 des compteurs, …)

Règle #2 - La validation lorsque qu'elle est validée ET Une transition est soit validée soit non validée. Elle est valide lorsque : TOUTES les étapes immédiatement précédentes sont actives. Elle ne pourra être franchie que (franchissable): lorsque qu'elle est validée ET que la réceptivité associé est vraie.

Règle #2 - La validation Remarque : Lorsqu’une transition est franchissable elle est obligatoirement franchie.

Règle #2 - La validation Grafcet #1: mais non franchissable tant que a = 0

Règle #2 - La validation Grafcet #2:

Règle #3 - Le franchissement Le franchissement d'une transition entraîne : l'activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes, et la désactivation de TOUTES les étapes précédentes.

Règle #3 - Le franchissement

Règle #4 - Le franchissement Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies A = 1 B = 1 A = 0 B = 0

Règle #5 Si au cours du fonctionnement une même étape doit être désactivée ou activée simultanément, elle reste activée. Cohérence théorique interne au GRAFCET. A = 0 B = 0 A = 1 B = 1

Exemple de GRAFCET

Exercice 1 départ cycle B A p API Un wagonnet peut se déplacer entre les points A et B. En A, un opérateur peut demander le chargement du wagonnet. Le wagonnet va jusqu’au point B. Lorsqu’il y arrive, le chargement s’effectue par l’ouverture d’une trémie. Dès que le chargement est terminé, la trémie se referme et le wagonnet revient jusqu’en A où sa charge est utilisée. Il repartira quand un nouveau chargement sera demandé par l’opérateur. A l’état initial, le wagonnet est en attente au point A. (niveau PO et puis niveau PC) départ cycle m est un bouton bistable. On veut être sûr que le wagonnet ne fait qu’un aller-retour après chaque demande de l’opérateur. B API m A B D G OUV p A

Exercice 2 Le dispositif est représenté ci-dessous. Les bacs sont utilisés de la même façon. Le bac 1 est vide lorsque quand b1=0. Il est plein quand h1=1. A l’état initial, les deux bacs sont vides. Au moment où l’on appuie sur m, les deux bacs se remplissent grâce à l’ouverture des vannes V1 et V2. Dès qu’un bac est plein, par ex. bac 1, on arrête son remplissage (V1=0) et l’on commnce à utiliser son conteu (W1=1). Lorsque le bac 1 est vide l’on ferme la vanne W1. Ce remplissage pourra recommencer que lorsque les deux bacs seront vides. Le remplissage sera déclenché en appuyant sur m. m API m V1 h1 V2 b1 V1 V2 W1 h2 W2 h1 h2 b2 b1 b2 W1 W2

Exercice 3 : partage de ressource Deux chariots H1 et H2 transportent du matériel depuis le pont de chargement C1 et C2 jusqu’au point D. c1, c2 et d sont des contacts de fin de course (sont à 1 quand le chariot est présent). Deux capteurs a1 et a2 sont positionnés juste avant le tronçon commun emprunté une fois par H1 et une autre fois par H2. Chaque cycle de H1 (ou H2) est piloté par un bouton m1 (ou m2). Les commandes transmises aux chariots sont en fait des commandes de rotation du moteur vers la gauche ou vers la droite : G1, G2, D1 et D2. C1 G1 D1 H1 m1 API c1 m2 D1 a1 c1 D2 c2 d G1 C2 a2 G2 D2 a1 G2 d a2 H2 c2