Automatisme_grafcet
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Presentation du Grafcet 23
Automatisme - Grafcet
Presentation du Grafcet
Cours Grafcet Mars 2008Loıc CUVILLON et G. Iuliana BARA
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Presentation du Grafcet 24
1 – Le GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 – Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3 – Elements de base du GRAFCET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 – Regles de syntaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5 – Regles d’evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6 – Structures de base du Grafcet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
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Presentation du Grafcet 25
1 – Le GRAFCET
Outil de modelisation du comportement des SAPs
permet de specifier et concevoir un automatisme sequentiel
directement exploitable par des automates programmables industriels (API)
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Presentation du Grafcet 26
2 – Historique
1975 : AFCET (Association Francaise pour la Cybernetique Economique et
Technique) qui regroupe des industriels, utilisateurs et constructeurs
d’automatismes, et des universitaires a cree la commission de normalisation ayant
pour but de definir des moyens capables de decrire les automatismes sequentiels.
1977 : proposition de l’outil de representation GRAFCET.
1982 : ADEPA (Agence nationale pour le Developpement de la Production
Automatisee) donne au GRAFCET une forme normalisee → norme francaise
AFNOR C03190.
1987 : norme internationale IEC 848 (Function Chart for Control Systems - FCCS).
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Presentation du Grafcet 27
3 – Elements de base du GRAFCET
Generalites :
Sa representation est faite a partir d’elements graphiques de base quicomprend :
des etapes,
des transitions,
des liaisons orientees.
Ses evolutions sont definies par 5 regles d’evolution.
Sont interpretation se traduit par :
des actions associees aux etapes,
des receptivites associees aux transitions.
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Presentation du Grafcet 28
=⇒ Le GRAFCET est un graphe (diagramme) constitue par une alternanced’etapes et de transitions reliees par des arcs orientes.
Le GRAFCET décrit le comportement
du système.
Entrées Sorties
des sorties booleennes S n a partir
des entrees E n et de l’etat interne
Ai
S 1
S n
T j
E 1
E n
T j+1
i + 2
i + 1
i
Ai+1
Ai+2
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Presentation du Grafcet 29
Etapes :
Definition : les etapes caracterisent le comportement invariant d’une partie ou de latotalite du systeme / ses entrees et ses sorties.
a chaque etape est associee une (ou plusieurs) action(s) = ordre vers PO ou
communications vers d’autres graphes
etats possibles d’une etape :
active→ action associee peut etre executee,
inactive.
On peut associer un point a une etape pour symboliser qu’elle est active.
representation
etape initiale etape normale
1 2
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Presentation du Grafcet 30
chaque etape i possede une variable d’etat d’etape notee X i qui est une
variable booleenne qui vaut 1 si l’etape est active et 0 sinon.
Remarque : l’ensemble des etapes actives d’un GRAFCET a un instant donne definit
la situation du GRAFCET a l’instant considere.
Exemple :
i action
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Presentation du Grafcet 31
Transitions :
une transition indique la possibilite d’evolution entre etapes, et donc, la
succession des activites dans la PO.
a chaque transition, on associe une condition logique, appelee receptivite
(condition de transition), qui exprime la condition pour passer d’une etape a une
autre.
Exemple :
toujours vraief: fonction combinatoire = 1 réceptivité
receptivite particuliere : le temps
t/X10/8s duréel’origine (l’instant de la dernière activation)
t/X8/5s = 5 secondes ecoulees depuis la derniere activation de l’etape 8.
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Presentation du Grafcet 32
le changement d’etat du GRAFCET se fait par franchissement des transitions a
la suite de certains evenements dans la PO ou dans la PC.
Exemple :
transition validee par une seule etape
synchronisation10
11
R 1
R 2
12
13 23 33
Symbole de
Etapes reliées à une transition
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Presentation du Grafcet 33
transition validee par plusieurs etapes
15
10 11 12
R 3
13
10 11 12
R 4
13 14
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Presentation du Grafcet 34
Liaisons orientees :
Les liaisons orientees, ou arcs orientees, relient les etapes aux transitions et les
transitions aux etapes → elles indiquent les voies d’evolution (par convention, le
sens d’evolution est du haut vers le bas).
Formalisme lors des alternances particulieres :
13
R R R
R R R
11 12 13
21 22 23
10
10 11 12
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Presentation du Grafcet 35
Receptivites (conditions de transition)
associee a chaque transition,
fonction logique (booleenne) calculee a partir :
des variables d’entree booleennes traduisant l’etat des capteurs, boutons,
poussoirs,...etc,
de l’etat courant des etapes du graphe (X i),
du temps (temporisations).
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P ´ i d G f
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Presentation du Grafcet 36
Entrees booleennes :
1
Capteur C
Variable C
temps
temps
0
1
0
receptivite → fonction logique utilisant des operateurs ET, OU, NON et front
(↑ C , ↓ C ).
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P ´ t ti d G f t 37
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Presentation du Grafcet 37
↑ C , ↓ C → sont a 1 pendant un delai qui correspond au temps de prise en
compte de l’evenement c.a.d le temps de franchissement d’une transition
C
temps
0
1
temps
0
1
temps
0
1
Capteur C
C
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Presentation du Grafcet 38
Variables d’etat des etapes :
X i =
1 si l’etape i est active
0 si l’etape i n’est pas active
Exemple : comportement d’un systeme / defaut
Maintenance11
10
Maintenance
Acquittement
Comportement
normal
Défaut
21 22
20 Démarrage
X X1111
Attend
Stop
Grafcets partiels composant le grafcet global.
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Presentation du Grafcet 39
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Presentation du Grafcet 39
Temporisations :
variables booleennes permettant de prendre en compte le temps
à retardt1 t2En nS
opérateur
S n = t1/E n/t2 avec
E n la variable d’entree (ou la variable d’etat),
t1 retard par rapport a E n lors du changement d’etat de 0 a 1,
t2 retard par rapport a E n lors du changement d’etat de 1 a 0.
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Presentation du Grafcet 40
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Presentation du Grafcet 40
n
t1 2t
temps
temps
E
Sn
Remarque : S n devient 1 si E n = 1 pendant un temps ≥ t1
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Presentation du Grafcet 41
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Presentation du Grafcet 41
Cas particuliers :
E n / t2 ↔ t1 = 0 t1 / E n ↔ t2 = 0
Le plus souvent : E n = variable d’etat X m et t2 = 0
⇒ S n = t/X m/t1 avec t1 duree de la temporisation = le retard mis par S n
pour passer a 1 apres que X m soit passe a 1.
Exemple : S n = t/X 10/3s
n
temps
temps0
1
0
1X10
S
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Presentation du Grafcet 42
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Presentation du Grafcet 42
Actions (ordres) :
Actions continues
n
Action Antemps
0
temps
0
1
1
Symbole
X
A
Equation logique : A = X n
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Presentation du Grafcet 43
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Presentation du Grafcet 43
Actions conditionnelles
conditionnelles simples
temps
0
1
temps
0
temps
1Symbole
Xn
n Action AC
cond
"conditionnel"
0
1
A
Cond
Equation logique : A = X n.Cond
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Presentation du Grafcet 44
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Presentation du Grafcet 44
actions retardees
2s
temps
0
1SymboleXn
n Action AD
2s
"delayed action"
0
1
A
temps
2s
Equation logique : A = t/X n/2s.X n
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Presentation du Grafcet 45
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ese tat o du G a cet 5
actions limitees dans le temps
"time−limited action"
temps
0
1SymboleXn
n Action A
2s
0
1
A
temps
2s 2s
L
Equation logique : A = t/X n/2s.X n
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Presentation du Grafcet 46
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Actions memorisees
−→ l’action reste maintenue lorsque l’etape qui l’a commandee vient a etredesactivee
m
temps
0
1
Xn
"set"
Action A
Début
Action A
Fin
"reset"
R
S
a
b
n−1
n
m0
1
temps
0
1
temps
A
X
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Actions impulsionnelles
Exemple : equation logique generale d’une action A
3s
Action A
Action A
a
10
20 C Action A
30
40 L
D Action A
10s
A = X 10 + X 20.a + X 30.t/X 30/3s + X 40.t/X 40/10s
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Presentation du Grafcet 48
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4 – Regles de syntaxe
L’alternance etape-transition et transition-etape doit toujours etre respectee
2 etapes ou 2 transitions ne peuvent jamais etre reliees par une liaison orientee
Une liaison orientee relie obligatoirement une etape a une transition et une transition
a une etape
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5 – Regles d’evolution
=⇒ precisent les causes et les effets du franchissement des transitions
Regle 1 : Situation initiale
Elle caracterise le comportement initial de la partie PC / PO
Elle correspond aux etapes actives en debut de fonctionnement
Elle traduit generalement un comportement de repos
Regle 2 : Condition de validation
Une transition est valide lorsque toutes les etapes immediatement precedentes
(dites ´ etapes d’entr ee de la transition) sont actives
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Regle 3 : Condition de franchissement
Le franchissement d’une transition se produit si
la transition est valid ee
et la receptivite associe a cette transition est vraie
Si la transition devient franchissable alors elle est obligatoirement franchie
Le franchissement d’une transition entraıne l’activation de toutes les etapes
immediatement suivantes (dites ´ etapes de sortie de la transition) et la
desactivation des etapes d’entree de la transition
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Exemple :
avec a.b = 1a.b a.b a.b a.b
2 3 2 3 2 3 2 3
4444
transition non validée transition validée transition franchissable transition franchie
avec a.b = 0
Regle 4 : Franchissement simultane
Plusieurs transitions simultanement franchissables sont simultanement franchies
=⇒ permet de decomposer un grafcet en plusieurs diagrammes tout en
assurant leur synchronisation
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Regle 5 :
Si une etape est simultan ement desactive par le franchissement d’une transition
aval et activee par le franchissement d’une transition amont alors elle reste active
Remarque : La duree de franchissement d’une transition ou d’activite d’une
etape n’est jamais rigoureusement nulle meme si, theoriquement, elle peut etre
rendue aussi petite que l’on veut
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6 – Structures de base du Grafcet
Sequence = suite lineaires d’etapes qui sont activees les unes apres les autres
fin action 1
Action 1
Action 3
Action 2
2
3
4
a.b
une sequence est active si au moins une etape est active
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Selection de sequence (choix, aiguillage) = choix d’evolution entre plusieurs
sequences a partir d’une ou de plusieurs etapes
2
a b c
3 4 5
les receptivites associees aux transitions validees doivent etre exclusives
exclusion logique
priorité à la transition 3
3
2
4
a3 4 a.b
3
2
4
a.b a.b
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Saut d’etape(s) = permet de sauter une ou plusieurs etapes
13
f.e
a
b
f.e
12
14
15
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Presentation du Grafcet 56
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Reprise de sequence = permet de recommencer plusieurs fois la meme sequence
m.n
12
14
15
13
a
b
m.n
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Presentation du Grafcet 57
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Convergence = si plusieurs sequences doivent se terminer de la meme maniere
alors elles sont reunies (dual du choix)
13
11 12
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Presentation du Grafcet 58
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Parallelisme interprete
Lorsque les receptivites associees aux transitions validees ne sont pasexclusives
1
2
2
3 4
* * * *h h h.X2 h.X1
franchissement simultané
(règle 4)
3
1
Remarque : il est utile de mettre en evidence les transitions qui doivent etre
simultanement franchies en les reperant par de ’*’
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Presentation du Grafcet 59
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Parallelisme structural
transition
2 A 3 B
h
1 1 2
A B3 4
commune
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Presentation du Grafcet 60