LE GRAFCET CONNAISSANCES: Niveaux d’exigences: S4-3 ÉQUIPEMENTS INDUSTRIELS DE PRODUCTION DISCONTINUE Gestion des automatismes Automate programmable industriel (API). Dialogue Opérateur, les capteurs et détecteurs industriels. Fonctions : TOR (tout ou rien), Analogique, Communication, Comptage, Interface utilisateur Niveaux d’exigences: Identifier les différents composants. Décoder : Les schémas d’une installation Un programme simple

Introduction : D’une façon générale, un système automatisé peut se décomposer en deux parties qui coopèrent : - La partie opérative (PO) qui est le processus physique à automatiser. (mouvements à réaliser et contrôle des mouvements ; moteurs, vérins, capteurs). - La partie commande (PC) qui est un automatisme qui élabore en sortie des ordres destinés au processus en fonction de comptes-rendus venant du processus et des consignes qu’il reçoit en entrée (l’homme). AUTOMATISME PC PROCESSUS PO Transmissions des ordres Comptes rendus Consignes Pour établir le cycle de fonctionnement du processus, on utilise un outil graphique appelé GRAFCET. Ce graphe fonctionnel de commande permet de décrire les comportements attendus de l’automatisme face aux informations qu’il reçoit, en imposant une démarche rigoureuse, éventuellement hiérarchisée, évitant les incohérences, les blocages ou les conflits dans le fonctionnement. Le GRAFCET décrit tout système dont les évolutions peuvent s’exprimer séquentiellement, c’est-à-dire dont la décomposition en étapes est possible.

Le grafcet est le résultat du travail bénévole d'une commission réunissant, l’AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique), l’ADEPA (Agence pour le DEveloppement de la Productique Appliquée à l’industrie) des industriels et des universitaires. Cette commission, créée le 26 juin 1975, a défini les bases du grafcet dans son rapport final achevé en avril 1977. Le grafcet a été conçu comme un système unifié d'expression qui n'est la propriété de personne. Dès 1978 le grafcet fait son entrée dans l’éducation Nationale. Il est maintenant le pilier du programme d’automatique et d‘informatique Industrielle. D’autres outils complémentaires du grafcet ont été créés, le Guide d'Etude des Modes de Marche et d'Arrêt (GEMMA - 1981), les Technoguides puis les chaînes fonctionnelles. Depuis 1988, le grafcet est un outil de description normalisé (Norme C.E.I. 848) qui fonctionne en logique séquentielle. C'est un outil simple mais extrêmement puissant qui permet les représentations fonctionnelles, opérationnelles et technologiques de la plupart des automatismes industriels. Remarque : les appellations Sequential Function Chart (SFC) ou Chart utilisées par certains logiciels (PL7-2, Orphée, S5, etc.) correspondent au Grafcet.

Définition et notions fondamentales L'acronyme GRAFCET signifie : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition.     Le grafcet est un outil graphique de description du comportement attendu de la Partie Commande. Il décrit les relations à travers la frontière d'isolement de la Partie Commande et de la Partie Opérative d'un système automatisé. L'établissement d'un grafcet suppose la définition préalable : - du système, - de la frontière PO-PC, spécifiant la Partie Commande, - des Entrées et des Sorties de la Partie Commande.     La description du fonctionnement d'un automatisme logique peut alors être représenté graphiquement par un ensemble : - d'ETAPES auxquelles sont associées des ACTIONS, - de TRANSITIONS auxquelles sont associées des RECEPTIVITES, - de LIAISONS ORIENTEES, Un tel ensemble (GRAPHE ou DIAGRAMME) est appelé GRAFCET

Eléments caractéristiques du GRAFCET :  Chaque liaison orientée relie une étape à une transition ou une transition à une étape. Un grafcet se lit de haut en bas. Si cette syntaxe n'est pas scrupuleusement respectée, il y aura obligatoirement une erreur dans l'application. Une flèche peut compléter la liaison en indiquant le sens de lecture s’il y a un risque de confusion.

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a b c

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

Présentation du système Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de capteurs de position. Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant: G D dcy Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a a c b

GRAFCET selon le Point de vue Système 1 2 dcy . a 3 b 4 c D G 5 a GRAFCET selon le Point de vue Système G D dcy a b c Cahier des charges: Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a Positions du chariot: a : chariot à gauche b : chariot à droite c : position intermédiaire Mouvements du chariot: D : aller à droite G : aller à gauche

Initialisation du Grafcet : 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Initialisation du Grafcet : 4 D b 5 G a

Initialisation du Grafcet : Activation de(s) (l’)étape(s) initiale(s) 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Initialisation du Grafcet : 4 D b Activation de(s) (l’)étape(s) initiale(s) 5 G a

Initialisation du Grafcet : Activation de(s) (l’)étape(s) initiale(s) 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Initialisation du Grafcet : 4 D b Activation de(s) (l’)étape(s) initiale(s) 5 G a La transition 1->2 est validée

1 Départ cycle dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c 4 D b 5 G a

1 2 D 3 G 4 D 5 G La transition 1->2 est franchissable Départ cycle dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Ordre de marche dcy = 1 4 D b La réceptivité « dcy et a » est vraie ET la transition est validée 5 G a La transition 1->2 est franchissable

Franchissement de la transition 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Franchissement de la transition Désactivation de l’étape 1 Activation de l’étape 2 4 D b 5 G a Ordre de l ’action associée à l’étape 2

1 dcy . a 2 D b 3 G c 4 D b 5 G a Étape 2 active G D dcy b 3 G a c b c Étape 2 active 4 D b Action = Déplacement du chariot à droite 5 G a

1 dcy . a 2 D b 3 G c 4 D b 5 G a qu’UN seul cycle G D dcy a c b Remarque : L’opérateur peut décider à partir d’ici d’arrêter la commande départ cycle « dcy » pour que l’automatisme ne fasse qu’UN seul cycle 4 D b dcy 5 G a

1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Le chariot arrive devant le capteur c 4 D b Aucun effet dans le déroulement du Grafcet à ce moment précis 5 G a

1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c 4 D Le chariot continue sa course jusqu’au capteur b b 5 G a

Réceptivité « b » est VRAI & la transition 2 -> 3 est validée 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Réceptivité « b » est VRAI & la transition 2 -> 3 est validée 4 D b La transition 2 -> 3 est franchissable 5 G a

Franchissement de la transition 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Franchissement de la transition 4 D b 5 G Désactivation de l’étape 2 Activation de l’étape 3 a

Le chariot se déplace vers la gauche 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 3 active 4 D b Le chariot se déplace vers la gauche 5 G a

La réceptivité « c » est VRAIE ET la transition 3->4 est validée 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c La réceptivité « c » est VRAIE ET la transition 3->4 est validée 4 D Désactivation de l ’étape 3 Activation de l ’étape 4 Franchissement de la transition b 5 G a

Déplacement vers la droite du chariot 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 4 active 4 D b Déplacement vers la droite du chariot 5 G a

Réceptivité « b » est VRAI & la transition 4 -> 5 est validée 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Réceptivité « b » est VRAI & la transition 4 -> 5 est validée 4 D Désactivation de l’étape 4 Activation de l’étape 5 La transition est franchissable b 5 G a

Le chariot se déplace vers la gauche 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 5 active 4 D b Le chariot se déplace vers la gauche 5 G a

Le chariot se déplace à gauche et passe devant le capteur c 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 5 active 4 D b Le chariot se déplace à gauche et passe devant le capteur c 5 G a Aucun effet dans le déroulement du Grafcet à ce moment précis

Le chariot se déplace vers la gauche 1 dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 5 active 4 D b Le chariot se déplace vers la gauche 5 G a

Réceptivité « a » VRAIE ET la transition 5 -> 1 est validée dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Réceptivité « a » VRAIE ET la transition 5 -> 1 est validée 4 D Désactivation de l’étape 5 Activation de l’étape 1 La transition est franchissable b 5 G a

Étape 1 active = Etat initial dcy . a 2 D G D dcy b 3 G a c b c Étape 1 active = Etat initial 4 D b Pour lancer un nouveau cycle, il faut que l ’opérateur appuie sur « dcy » 5 G a

Synthèse: Le GRAFCET est un outil graphique de description du fonctionnement des systèmes automatisés. Il se compose principalement de: Etapes auxquelles sont associées des Actions 2 A B Transitions auxquelles sont associées des Réceptivités b b Liaisons orientées

L’évolution d’un GRAFCET doit impérativement respecter des règles dont les 3 principales sont:

Règle 1 : La situation Initiale Au moins une étape initiale. Etapes initiales activées au début du fonctionnement. L’évolution du système débute toujours à partir de ces étapes initiales.

Règle 2 : Franchissement d’une transition 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 (égale à 1).

Règle 3 : Evolution des étapes actives Le franchissement d’une transition provoque simultanément : - la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à cette transition, - et l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes reliées à cette transition.

Exercice: PERCEUSE AUTOMATIQUE Soit une perceuse automatique actionné par un système moto réducteur vis sans fin. Suivant l’épaisseur et la nature des pièces à percer l’opérateur peut choisir entre deux cycles possibles : soit le cycle sans débourrage précédemment décrit et comprenant les mouvement suivant : Position haute : 1S1 Approche terminée :1S2 Perçage terminé :1S4 Descente en grande vitesse jusqu’à 1S2 Descente en petite vitesse jusqu’à 1S4 Remontée en grande vitesse jusqu’à 1S1

Exercice: PERCEUSE AUTOMATIQUE Soit une perceuse automatique actionné par un système moto réducteur vis sans fin. Suivant l’épaisseur et la nature des pièces à percer l’opérateur peut choisir entre deux cycles possibles : Soit le cycle avec débourrage effectuant une remontée de la broche à une position intermédiaire afin de dégager le foret avant de terminer le perçage déjà commencé. Ce cycle est le suivant : Position haute : 1S1 Approche terminée :1S2 Position intermédiaire :1S3 Perçage terminé :1S4 Descente en grande vitesse jusqu’à 1S2 Descente en petite vitesse jusqu’à 1S3 Remontée en petite vitesse jusqu’à 1S2 Descente en petite vitesse jusqu’à 1S4 Remontée en grande vitesse jusqu’à 1S1

Exercice: PERCEUSE AUTOMATIQUE Le départ de cycle est donné par un bouton poussoir Dcy. Effectuer le grafcet point de vue commande. Grafcet point de vue partie commande cycle de débourrage Tableau des affectation entrées, sorties Fonction Repère Sortie Rotation broche KM1 %Q0,1 Descente broche KM2 %Q0,2 Montée broche KM3 %Q0,3 Petite vitesse KM5 %Q0,4 Grande vitesse KM4 %Q0,5 KM6 %Q0,6 Information Repère Entrée Position haute 1S1 %I0,1 Fin approche 1S2 %I0,2 Position intermédiaire 1S3 %I0,3 Perçage terminé 1S4 %I0,4 Depart cycle Dcy %I0,5 Position 1 S1 %I0,6 Position 2 S2 %I0,7

Exercice: PERCEUSE AUTOMATIQUE Le départ de cycle est donné par un bouton poussoir Dcy. Effectuer le grafcet point de vue automate.   Grafcet point de vue automate cycle de débourrage Tableau des affectation entrées, sorties Fonction Repère Sortie Rotation broche KM1 %Q0,1 Descente broche KM2 %Q0,2 Montée broche KM3 %Q0,3 Petite vitesse KM5 %Q0,4 Grande vitesse KM4 %Q0,5 KM6 %Q0,6 Information Repère Entrée Position haute 1S1 %I0,1 Fin approche 1S2 %I0,2 Position intermédiaire 1S3 %I0,3 Perçage terminé 1S4 %I0,4 Depart cycle Dcy %I0,5 Position 1 S1 %I0,6 Position 2 S2 %I0,7

Exercice: PERCEUSE AUTOMATIQUE Câbler la partie commande.

Application sur GRAFCET Système : (Demander au professeur) □ Tri de pièce □ Bain de dégraissage □ Station de pompage □ Mélangeur de produit Travail demandé: Observation du fonctionnement du système. Décrire le fonctionnement de ce système sous forme d’une suite de phrases courtes. Dessiner ce même fonctionnement sous forme de grafcet en vous limitant aux états et actions simples du système « grafcet point de vue système »

FIN