Le GRAFCET

1. Le GRAFCET

2. Système automatisé

3. 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 (ou ARCS) ORIENTEES, • Un tel ensemble (GRAPHE ou DIAGRAMME) est appelé grafcet. • Exemple

4. Présentation Liaison orientée Étape initiale Action associée à une étape, Préactionneur : contacteur, distributeur… Actionneur : moteur, vérin, lampe… Étape Transition Numéro d’étape Réceptivité associé à une transition : Capteur : présence, bouton poussoir, etc. … Une réceptivité est une équation logique : Porte fermée ET bouton appuyé….

5. Règle N°1 L'initialisation précise l'étape ou les étapes actives au début du fonctionnement. On la repère en doublant les côtés des symboles correspondants. Règle N°2 Une transition 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. 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. Règle N°4 Evolution simultanée Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies Règle N°5 Activation et désactivation simultanée d'une étape Si au cours du fonctionnement la même étape est simultanément activée et désactivée elle reste active

6. Chronogramme d’évolution

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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.

13. 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

14. 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

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

16. 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.

17. Avec Automgen Si le compteur est bloqué par une transition, il continue à compter…. 2 solutions …

18. Avec Automgen Si l’incrémentation du compteur doit rester bloquée un certain temps sur une étape (ici une temporisation). On peut utiliser le front montant de l’activation d’étape pour incrémenter le compteur.

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

20. 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.

21. 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.

22. Macro-étape •     Une macro-étape n’est pas à proprement parler une étape. C’est une représentation unique d’une succession d’étapes et de transitions. On parlera alors d’expansion de macro-étape. Une macro-étape est assimilable, par son fonctionnement, à un déroutement de programme sur interruption. Dans un grafcet, une macro-étape est unique. On ne pourra l'appeler qu'une seule fois. Il peut y avoir plusieurs macro-étapes dans un grafcet. • Structure du déroutement : • Tâche

23. Etapes encapsulantes • Il y a encapsulation d'un ensemble d'étapes, dites encapsulées, par une étape, dite encapsulante, si et seulement si lorsque cette étape encapsulante est active, l'une, au moins, des étapes encapsulées est active. Le spécificateur peut utiliser l'encapsulation pour structurer de manière hiérarchique un grafcet. • Exemple de fonctionnement :

24. L'étape encapsulante 67 possède 2 encapsulations. Ces deux encapsulations sont les grafcets partiels G1 et G2. L'activation de l'étape 67 provoque l'activation des étapes X3:G1 et X4:G2. La désactivation de l'étape 67 provoque la désactivation de toutes les étapes des grafcets partiels G1 et G2. On repère une encapsulation par un grafcet partiel entouré d'un cadre où on place en haut, le nom de l'étape encapsulante (dans notre exemple : 67), en bas le nom du grafcet partiel (dans notre exemple : G1 et G2). Dans notre exemple on constate qu'il n'y a pas d'étape initiale pour les grafcets partiels.

25. Exemple de résolution d'un problème (accès à un parking) Expression du cahier des charges Une barrière automatique contrôle l'accès d'un parking. Seuls certains conducteurs munis d'une clé ou d'une carte magnétique sont autorisés à en commander l'ouverture. Après la commande de l'ouverture, l'accès est possible durant 15 secondes. Fonction globale Elle se traduit par l'actigramme de niveau A-0 de l'analyse fonctionnelle descendante.

26. Le GRAFCET du point de vue système Le GRAFCET traduit, sans présager les moyens techniques qui seront mis en oeuvre pour le réaliser, le fonctionnement du système. Ce GRAFCET, établi selon un point de vue système, indique la coordination des tâches principales nécessaires pour satisfaire la fonction globale spécifiée ci-dessus et pour donner la valeur ajoutée à l'entrée de parking. Les différentes situations du cycle de fonctionnement peuvent être observées par toute personne, utilisatrice ou non du parking.

27. Le GRAFCET du point de vue partie opérative (PO) • La partie opérative est assurée par des effecteurs mis en oeuvre par des actionneurs et contrôlés par des capteurs. • Le GRAFCET décrit : • Le fonctionnement des effecteurs en fonction des informations d'évolution de la PO (partie opérative); • Action = mise en oeuvre des actionneurs réceptivités = information des capteurs • Exemple: Actionneurs + capteurs fin de course + consigne pupitre

28. Le GRAFCET du point de vue partie commande (PC) Les actionneurs étant définis dans la partie opérative (PO), le choix technologique des préactionneurs permet d'établir le grafcet de la partie commande (PC). II correspond à ce qui est réellement commandé par l'automate. • C'est ainsi que, pour le système barrière de parking, il est choisi : • un contacteur KM1 pour le moteur sens Lever, • un contacteur KM2 pour le moteur sens Baisser. Les capteurs fins de courses sont ceux définis précédemment (fcl,fc2) ainsi que le capteur du lecteur de carte « accès ». La temporisation est assurée par l'automate.

29. Définition de la partie opérative Moteur réducteur À deux sens de marche Schéma de puissance : KM1 commande 1 sens de marche KM2 l’autre sens de marche

30. Définition de la partie commande

31. Manutention de tôles Descriptif du fonctionnement Dans une usine automobile, un dispositif de manutention vise à déplacer des tôles de dimension 2m×2m d'une palette de stockage vers un tapis roulant amenant les tôles vers la plieuse. Le dispositif comporte un rail sur lequel se déplace un chariot comportant 4 ventouses de saisie. Le chariot est déplacé par un moteur électrique à 2 sens de marches. Un vérin double effet assure le déplacement vertical des ventouses. La rotation du tapis roulant est assurée par un moteur électrique unidirectionnel

32. Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue système Cycle de fonctionnement n°1 Après action sur le bouton DCY, les action sont : descente des ventouses jusqu'à la position basse tempo 5s aspiration pendant 2s remontée (temporisation 5s) déplacement vers la gauche jusqu'à S1 dépose de la plaque sur le tapis évacuation sur tapis roulant pendant 10s

33. Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue opérative

34. Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue commande Préactionneurs KM11 Contacteur moteur M vers la gauche KM12 Contacteur moteur M vers la droite KM2 Contacteur moteur tapis roulant ASP Distributeur vide V+ Distributeur monté vérin V V- Distributeur descente vérin V Capteurs DCY Départ du cycle R/S Run / Stop S0 Table à droite S1 Table à gauche

35. Synthèse du grafcet partie entrée Bouton run/stop i0 Fin de course S1 S2 i1, i2 Capteur présence tôles i3

36. Alimentation Triphasé 400V Synthèse du grafcet Partie puissance Chariot 2 sens tapis 1 sens Alimentation basse tension 24V