Description fonctionnelle d’un système automatisé Le GRAFCET (graphe de commande étape / transition)

sommaire 1 - Normes 2 - Représentation graphique 3 - Les cinq règles d'évolution du GRAFCET 4 - Structures de base 5 - Élaboration d’un GRAFCET 6 - Grafcet et langage à contact 7 - les macro représentations

1) Normes En France les règles et symbolisation sont régis par les normes UTE novembre 1990 NF C 03 - 190 juin 1993 NF C 03 - 190 septembre 1995 NF C 03 - 191 Au niveau international, il faut consulter la CEI 848 (reprise des normes situées précédemment)

À l’origine c’est un outil de description des____________________ ________________________ indépendant des choix technologiques. C ’est une représentation graphique où il décrit essentiellement _______________________________________ des étapes. Le GRAFCET a vu son usage s’étendre : décomposition d’un processus en ____________________, ___________________ des différents modes de fonctionnement ……..

2) Représentation graphique 1 KM1 2 3 S1.ka1 S3 S5 KM2 S2

Les étapes 1 X1 Active à la mise en énergie de l’automatisme 2 X2

Les actions associées aux étapes Une ou plusieurs actions peuvent être associées à une étape Ces actions peuvent être : externe (actions sur une sortie) interne (temporisation, comptage, etc…)

Les actions associées aux étapes Elle se réalise chaque fois que _____________ correspondante est _____________ KM1 Action ____________________ Elle se réalise chaque fois que _____________ correspondante est ______________ et si la condition associée est _______ KM2 S2

Les actions associées aux étapes KM1 KM2 KM1 KM2 KM1 KM2 Ces représentations sont identiques

Les actions associées aux étapes Actions mémorisées S début action 2 Si on n’utilise pas ce formalisme il faut _____________________ R fin action 9

Les transitions On peut utiliser des repères qu’on notera sur la gauche de préférence

Les transitions et les réceptivités Les réceptivités sont notées sur de préférence (1) Départ cycle et position haute S1 . S3 Les réceptivités sont inscrites sous forme symbolique, logique ou littérale. S1 S3 =1 Réceptivité toujours _____

Les transitions et les réceptivités Prise en compte du temps ou écriture d’une temporisation  tempo 5s description X9 t X8 ________ 8 9 figure

Les liaisons Convention L’information va du haut vers le bas ou de la gauche vers la droite Dans le cas ou il n’est pas possible de respecter cette convention, il faut placer une flèche pour marquer l’orientation

3) Les cinq règles d'évolution du GRAFCET Les étapes INITIALES sont celles qui sont à l’initialisation de la partie commande Il est possible que des actions soient associées aux étapes initiales : actions internes (RAZ compteur,…..) actions externes si elles sont conditionnelles.

Règle 2 :______________________ L’évolution du GRAFCET ne peut se produire : ________ lorsque la _______________________________ ___________ la ____________________ à cette transition est_____  S1 + S2 Lorsque ces 2 conditions sont réunies, la _________________ devient franchissable et est alors ______________________ franchie

Règle 3 : _____________________________ Le franchissement d’une transition entraîne simultanément ____________________ les étapes immédiatement suivantes ET _____________________ les étapes immédiatement précédentes. S1 + S2 S1 + S2 S1 + S2 S1 + S2

Règle 4 : évolutions simultanées Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. S1 4  5 11 12 S1 4 5  11 12 Quand S1 = 1 

Règle 5 : activation et désactivation simultanées Une étape simultanément activée et désactivée reste active S1 4  5 S2 3 S1 4  5 S2 3 Si S1 = 1 et S2 = 1  simultanément

4) Structures de base Il existe 3 structures de bases : à séquence unique à séquences simultanées à choix de séquence D ’autres structures se rencontrent mais elles sont déduites des 3 précédentes : saut d ’étapes reprise de séquence séquence exclusive etc….

Séquence ____________ 1 KM1 2 3 S1.ka1 S3 S5 KM2 S2

Séquences _________________ 5 S2 3 S3 KA1 10 6 KA2 ___________ ____ ____________

______________ de séquences 5 S2 3 KA1 S7 10 S6 6 KA2 S4 S8 S1 S5 ______________ ____ _________________

5) Élaboration d’un GRAFCET Plusieurs niveaux d’observation sont à définir. On parle de « point de vue ». On distingue 3 « points de vue » : ______________________

PC PO ____________ _____________ _______________ ________________ Frontière du système étudié PC PO _______________ ________________ _______________

« Point de vue » système ou procédé Description indépendante de tout choix technologique. On tient compte des spécifications fonctionnelles C’est un inventaire des fonctions principales, des fonctions secondaires et des tâches qui en découlent. __________________________________________

« Point de vue » partie opérative Description en tenant compte : des choix technologiques faits pour les mécanismes (pré actionneurs - actionneurs) des capteurs machines On obtient un ensemble de grafcet pouvant comprendre : des GRAFCET de gestion des tâches des GRAFCET de production des GRAFCET sous-programme des GRAFCET particuliers Remarque : cette description est complétée par une étude des modes de marche et d’arrêt (GEMMA) qui débouche sur un ensemble de GRAFCET hiérarchisés

« Point de vue » partie commande Description définitive de l’automatisme (réalisation) - Choix du constituant et/ou des composants de la PC. - Type et mode de commande des pré actionneurs (mono ou bistable). - Fonctions reportées sur des composants externes (tempo, compteur,..). - Choix entre solution câblée, programmée ou mixte. - Définir les caractéristiques et les performances de la PC choisie (nombre d ’E/S, capacité, puissance de calcul,…).

On peut utiliser d’autres appellations pour les différents « points de vue » afin de simplifier le langage. « Point de vue » système ou procédé  ___________ « Point de vue » partie opérative  ___________ « Point de vue » partie commande  ___________

6) Grafcet et langage à contact S2 Les API n’offrent pas toujours la possibilité de programmer en langage grafcet. 1 S1.ka1 2 KM1 S5 3 KM2 Solution : traduire le grafcet en langage à contact (ou autres). S3

Il faut décrire le problème en 3 paragraphes : équations des transitions équations d ’activation et de désactivation des étapes équations des sorties

équations des transitions grafcet équations des transitions Ces équations sont associées à des bits internes (nommés %Mx) %X1 %I0,1 %M1 %X2 %I0,5 %M2 %X3 %I0,3 %M3 %I0,4 S1  %I0,1 S3  %I0,3 ka1  %I0,4 S5  %I0,5

équations d ’activation et de désactivation des étapes grafcet équations d ’activation et de désactivation des étapes Elles vont décrire l ’évolution du grafcet 2 solutions sont possibles. On utilise des bobines S (set) et R (reset). Cette solution n’est pas utilisée par les constructeurs car elle est plus lourde à programmer. On utilise des bobines instantanées. C’est la solution retenue.

Étape initiale grafcet %M3 %X1 init Étape N°1 %X2

Étape grafcet %M1 %X2 init Étape N°2 %X3

Écriture de la désactivation en premier pour respecter la règle N°5 Avec des bobines Set Reset (pour information) %M1 %X1 R %M3 S initialisation Étape N°1 Écriture de la désactivation en premier pour respecter la règle N°5

grafcet équations des sorties %X3 %I0,2 %O0,2 KM2  %O0,2 S2  %I0,2

exercice Traduire un grafcet comprenant des divergences et des convergences en ET et en OU les équations seront écrites avec : des bobines instantanées. travailler avec les mnémoniques fournis.

1er cas : OU 2ème cas : ET S2 3 KA1 5 S6 4 KA2 S8 S1 S5 6 2 1 S2 3 KA1 7 2 S5 1 2ème cas : ET 5

La macro représentation Macro étapes : Une macro-étape est la représentation unique d’un ensemble unique d’étapes et de transitions nommées « expansion de macro-étape ». Souvent utilisée lors de la conception d’un automatisme ce qui évite de surcharger un grafcet. Fonctions ré appelables : Il est fréquent de réutiliser plusieurs fois la même fonction dans une description. On développera une structure à grafcet communiquant entre eux sans aucune notion de hiérarchie.

Macro étapes 2 représentations possibles M1 perçage M1 « perçage » Une macro étape n’est pas une étape car si elle est active, elle ne valide pas la transition aval. Une macro étape peut contenir d’autres macro étapes. Une macro étape peut contenir une (des) étape(s) initiale(s).

Étape d’entrée expansion M1 perçage Étape de sortie E1 3 KA1 5 S6 4 KA2 S8 S1 S5 2 E1 expansion perçage M1 Étape de sortie Tout franchissement de la transition amont de la macro étape active l’étape d’entrée Ei de l’expansion. L’étape de sortie Si de l’expansion assure la validation des transitions avals de la macro étape.

Fonctions ré appelables 11 10 rs9 ______________ rs11 KM1 « bouchage » 16 15 rs14 _______________ rs15 21 20 (_______________).CI rs21 KM2 28 27 rs24 rs27 _______________________ KM3 G20 Grafcet appelé G10 Grafcet appelant G10 et G20 échangent des informations de même nature. Il n’existe aucune _______________________ entre ces graphes.

Initialisation retour 1 M0 Cette ligne doit se programmer après les étapes. Cette programmation est directement liée à la scrutation de l’API. À la mise sous tension et à la première scrutation, M0 = 0. Cette condition est vraie jusqu’à la lecture de cette ligne. Après M0 = 1.