Ch3 Systemes Sequentiels Grafcet

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.1

SYSTEMES SEQUENTIELS : LE GRAFCET

I - Le modle GRAFCET

1. Introduction

C'est en 1975 qu'une ide apparat, devant la complexit croissante des automatismes logiques,de crer un outil qui permette la reprsentation du cahier des charges d'un systme, palliant ainsi lesinconvnients des diffrentes mthodes existantes (principalement la lourdeur). Cette rflexion estconduite au sein de l'AFCET (Association Franaise pour la Cyberntique Economique etTechnique) entre universitaires et industriels, et en 1977 un premier rapport sur l'outil GRAFCETparat.

GRAFCET : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. L'criture en majusculeGRAFCET correspond au modle GRAFCET, et l'criture en minuscule grafcet correspond aursultat graphique d'une tude du comportement d'un systme.

Depuis le modle GRAFCET a t normalis (norme internationale), complt afin d'treimplant directement dans la partie commande d'un systme (grafcet programm), l'aide de diverslangages propres aux automates programmables.

Lors de la conduite d'un projet, diffrents grafcets seront labors, plus ou moins dtaills, enfonction de l'avancement de l'tude. Ils permettront la description selon diffrents points de vue, unevision globale du systme automatis, la description du fonctionnement du systme d'un point devue partie oprative, ou encore la description du fonctionnement attendu d'une partie commandeidentifie.

2. L'outil graphique

Le modle GRAFCET : il s'agit d'un ensemble constitu d'lments graphiques (nantis d'unesyntaxe), d'une interprtation, et de rgles d'volution.

Les lments graphiques :

ETAPESTRANSITIONSLIAISONS ORIENTEES

Le rseau altern tape / transition forme l'ossature du grafcet.

L'interprtation : elle traduit le comportement de la partie commande, vis vis de ses entres /sorties. Elle associe par exemple des expressions logiques aux tapes et aux transitions. Ce sont :

ACTIONSRECEPTIVITES

Les rgles d'volution : au nombre de cinq, elles dfinissent le comportement dynamique dela partie commande.


On trouve alors la structure graphique suivante :

ETAPE : situation dans laquelle le comportement de la partie commande est invariant vis--visde ses entres et de ses sorties. Une tape est reprsente par un carr, numrot.

Une tape est ACTIVE ou INACTIVE. Un point l'intrieur du carr est parfois utilis pourl'tude du comportement dynamique du systme, lorsque l'tape est active.

A une tape i, on peut associer une variable binaire xi dont les tats "0" et "1" sont associsrespectivement l'inactivit et l'activit de l'tape i.

L'tape correspondant l'initialisation du systme est appele tape initiale. Elle est reprsentepar un double carr. Il peut y avoir plusieurs tapes initiales dans un mme grafcet.

TRANSITION : indique la possibilit d'volution d'une situation une autre situation. Le passaged'une situation la suivante s'accomplit par le franchissement d'une transition, du haut vers le bas.L'volution peut se faire entre deux ou plusieurs tapes. Une transition est reprsente par une barreperpendiculaire la liaison.

Pour faciliter la lecture, une transition peut tre repre par un identificateur, ou dsigne par lestapes qu'elle spare (l'identificateur sera plac gauche).

ACTION : associe une tape, une action n'est commande que lorsque l'tape est active. Onparle d'assignation sur tat (en mode continu), ou d'affectation sur vnement (en mode mmoris)[cf. IV].

RECEPTIVITE : quation boolenne logique associe une transition. C'est une fonctionlogique des entres, de variables auxiliaires et/ou de l'activit d'tapes. Elle permet de distinguerparmi toutes les variables du systme, celles qui sont susceptibles de faire voluer la partiecommande par franchissement d'une transition.


LIAISONS : elles relient les tapes et les transitions, elles sont orientes. Le sens gnral est dehaut en bas, s'il n'est pas indiqu. Des flches doivent tre utilises dans le cas contraire, ou lorsquecela facilite la lecture. On peut utiliser parfois des lignes obliques, dans l'optique de clarifier legrafcet.

3. Rgle de syntaxe

L'alternance ETAPE - TRANSITION et TRANSITION - ETAPE doit toujours trerespecte quelle que soit la squence parcourue :

# Deux tapes ne doivent jamais tre relies directement, elles doivent tre spares par unetransition.# Deux transitions ne doivent jamais tre relies directement, elles doivent tre spares parune tape.

La rgle peut paratre vidente mais des erreurs sont souventcommises :

4. Les cinq rgles d'volution

REGLE N1 : Situation initiale

La situation initiale du grafcet caractrise le comportement initial de la partie commandevis--vis de sa partie oprative. Elle correspond aux tapes actives au dbut dufonctionnement, soit la mise en nergie de la partie commande.

REGLE N2 : Evolution entre situations

Une transition est soit VALIDEE, soit NON VALIDEE. Elle sera valide lorsque toutes lesactions immdiatement prcdentes relies cette transition sont actives.

L'volution de la situation du grafcet correspondant au FRANCHISSEMENT d'unetransition ne peut se produire que lorsque :

- la transition est VALIDEE, et- la RECEPTIVITE ASSOCIEE cette transition est vraie.

Lorsque ces deux conditions sont runies, la transition devient FRANCHISSABLE, elleest alors obligatoirement franchie.

REGLE N3 : Evolution des tapes actives

Le franchissement d'une transition entrane SIMULTANEMENT l'activation de TOUTESles tapes immdiatement suivantes et la dsactivation de TOUTES les tapes immdiatementprcdentes.


Visualisation de l'volution dynamique d'un grafcet, transition valide ou non, franchissable ounon, tape active ou non :

Transition nonvalide

La transition (1) n'est pasvalide car l'tape 1 n'estpas active.

Transition validenon franchissable

La transition (1) estvalide car l'tape 1 estactive, non franchissablecar la rceptivit associen'est pas vraie.

Transition franchissable

La transition (1) estfranchissable : elle estOBLIGATOIREMENTfranchie.

Transition franchie

Le franchissement de latransition (1) active l'tape 2,et dsactive simultanmentl'tape 1.

Autres cas d'volution, activation de squences parallles et synchronisation de squences (onretrouvera ces structures particulires, dans le paragraphe suivant).

Transition (1) nonvalide

Transition (1) validenon franchissable

Transition (1)franchissable

Transition (1) franchie

REGLE N4 : Evolutions simultanes

Plusieurs transitions simultanment franchissables sont simultanment franchies.

REGLE N5 : Activation et dsactivation simultane s

Si au cours du fonctionnement de l'automatisme , une mme tape doit tresimultanment active et dsactive, elle reste ACTIVE.

Cette rgle peut tre illustre par l'exemple ci-aprs, mais elle reste en pratique peu utilise.Lorsque la rceptivit (a.b) devient vraie, l'tape [1] tant active, la transition (1/2) est franchie.

L'volution implique l'activation de l'tape [2], et la dsactivation de l'tape [1]. Mais dans le mmetemps, la liaison de droite impose l'activation de l'tape [1].

Celle-ci reste ACTIVE.


De mme, si b reste vraie, un nouveau front montant de aentrane l'volution entre [2] et [3], rendant ACTIVE l'tape[3] tout en laissant ACTIVE l'tape [2]...

Pour visualiser l'volution, il est possible de construire leschronogrammes...

5. Evolution fugace et non fugace

# Evolution non fugace : c'est le cas gnral, l'vnement d'entre ne provoque qu'un seul pasd'volution (franchissement simultan d'une ou plusieurs transitions). L'tat obtenu est stable.

# Evolution fugace : dans certain cas, l'application des rgles d'volution peut conduire franchir successivement des transitions (en plusieurs pas d'volution) si les rceptivits associesaux transitions postrieures sont dj vraies lors du franchissement.

L'volution correspondante, dite fugace, correspond une succession d'tats instables, durantlesquels les tapes instables ne sont pas actives. On dit qu'elles ont t virtuellement actives etdsactives, de mme que les transitions associes ont t virtuellement franchies.

Consquence importante : lors d'une volution fugace, les actions associes aux tapesvirtuellement actives ne sont pas commandes (l'assignation sur tat n'a pas lieu). Seules lesactions mmorises seront prises en compte [cf. IV].

II Structure gnrale d'un grafcet

1. Exemple de description l'aide du modle GRAFCET

Cycle d'une seule squence


Fonctionnement de la perceuse :

La broche tourne en permanence.La pice est fixe par l'oprateur, et celui-ci donne l'information de dpart du cycle.L'approche grande vitesse (h, b1).Le perage en vitesse lente (b1, b3).La remonte grande vitesse.

2. Les principales structures d'un grafcet

Les principales structures d'un grafcet sont reprsentes ci-dessous. Pour chaque structure, il estimpratif de respecter la rgle de syntaxe et l'alternance tape / transition. :

Activation desquences parallles

Raccordement desquences (aprs une

slection)

Saut d'tapes

Reprise desquences

Paralllismestructural

c

Synchronisation desquences

Selection desquences


Activation de squences parallles : il s'agit d'une "distribution", le franchissement d'unetransition entrane l'activation des tapes suivantes.

Slection de squences : il s'agit d'une "slection", seule une branche sera suivie. Il estprfrable de rendre le OU exclusif (la structure ne l'impose pas), par la mise en place de deuxrceptivits elles-mmes exclusives.

Synchronisation de squences : la transition n'est valide que lorsque toutes les tapes amontsont actives.

III Les diffrents points de vue d'une tude

1. Points de vue et niveaux d'un grafcet

La description d'une partie commande d'un systme automatis doit intgrer plusieurs dimensions,son niveau de spcifications et le point de vue de la description. Il reste alors dfinir le niveau definesse de description : global, ou dtaill. Il y a deux principaux niveaux de spcifications : unpremier niveau concernant les spcifications fonctionnelles, et un second niveau concernant lesspcifications technologiques.

Le premier niveau permet de rpondre la question "quelles sont les fonctions raliser dansune situation donne?" c'est une description en terme de fonction des comportements que doit avoirla partie commande face aux informations qu'elle reoit. "Fonctions globales raliser".

Le second niveau, permet de savoir comment chacune des fonctions est mise en uvre dans lesystme. C'est une description en terme de moyens, donc de solutions technologiques, dufonctionnement de la partie commande. "Fonctions associes aux actionneurs".

Niveau de spcifications oprationnelles, dfini pour l'implantation du systme automatisdans le contexte de production (elles concernent les performances du systme, la sret dufonctionnement, l'absence de pannes dangereuses...).

# Les points de vue sont au nombre de trois : le point de vue systme, le point de vue partieoprative, et le point de vue partie commande. Ce sont les points de vue selon lequel l'observateurs'implique dans le fonctionnement du systme, pour en donner une description.

Le point de vue systme ou procd : la description est faite par un observateur extrieur ausystme, sans distinguer la partie oprative et la partie commande (le systme peut trs bien ne pasavoir d'existence physique, au cours de sa conception).

Le grafcet dcrit alors la coordination des tches ncessaires l'laboration de la valeur ajoute.


Le point de vue partie oprative : l'observateur connat la partie oprative, et ignore la partiecommande.

Le grafcet dcrit le comportement attendu de la partie commande pour obtenir les effets souhaits sur la partie oprative. Evolution des actionneurs ou practionneurs.

Le point de vue partie commande : l'observateur connat la partie commande, et ignore la partieoprative.

Le grafcet dcrit le comportement attendu de la partie commande, aprs avoir effectu les choix correspondants (volution de l'automate).

2. Exemple : Poinonneuse semi-automatique

2.1. L'exemple de grafcet de la perceuse automatise, correspond une description fonctionnelle,il s'agit d'un grafcet point de vue systme.

2.2. Le systme prsent ci-dessous est une poinonneuse semi-automatique, pour laquellel'oprateur donne un ordre de dpart, qui provoque la descente du poinon, et sa remonteautomatique. On peut facilement tablir un grafcet point de vue systme.

Position haute

Position basse

Monte

Descente


Si maintenant on effectue des choix technologiques pour la partie oprative, on peut laborer legrafcet point de vue oprative.

Les deux figures ci-dessous prcisent deux configurations matrielles diffrentes, de la partieoprative. On remarque dans cet exemple, que la frontire entre la partie commande, et la partieoprative est parfois ambigu, ici les capteurs et practionneurs sont inclus dans la partie oprative.

On tablit alors deux grafcets diffrents, pour les deux configurations matrielles retenues.

Remarque :

Le point de vue partie commande correspond aux ordres que doit donner l'automatisme (partiecommande), en fonction des comptes rendus par la partie oprative. Il s'agit ici d'ordres du type"commander le distributeur a+" par exemple lorsqu'il faut faire descendre le poinon (comptesrendus : marche et position haute).

L encore selon l'avancement de la dfinition du systme, cette description peut tre plus oumoins dtaille.


IV Reprsentation graphique des lments

Les lments du GRAFCET possdent une reprsentation symbolique normalise. Ce paragrapheprsente certains lments importants du modle GRAFCET, les lments de bases tant dj dcritsdans les paragraphes prcdents.

1. Variable temporisation

Il s'agit d'une variable logique qui peut tre utilise en rceptivit, mais aussi en conditiond'assignation. Ces utilisations sont dveloppes ci-aprs.

Reprsentation graphique gnrale : t1/*/t2 avec t1 et t2 des dures, et * une variable logique.Caractristique de la variable temporisation :

# t1/*/t2 n'est gale 1 qu'aprs un temps t1 depuis l'occurrence *.

# t1/*/t2 n'est gale 0 qu'aprs un temps t2 depuis l'occurrence *.

Utilisation usuelle : t1/* ce qui correspond t2 = 0. La variable temporisation est remise zrods le retour zro de la variable *.

2. Rceptivits particulires

2.1. Rceptivit dpendante du temps

t1/x2

2

3

L'tape 2 est temporise t1 secondes par la variable temporisation.

2.2. Valeur boolenne d'un prdicat

[ * ]

La notation [ * ] signifie que la variable vaut 1 lorsque le prdicatest vrai, et vaut 0 dans le cas contraire.

Exemples :

[C1 = 3]

[Temprature > 10]

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.112.3. Fronts d'une variable

*

*

Les rceptivits * et * ne sont vraies que lorsque lavariable change d'tat, respectivement le front montantsera vrai lors du passage 0 1 de la variable et le frontdescendant lors du passage 1 0.

Remarque importante : l'tat vrai d'un front ne possdepas de dure. C'est notamment utilis dans les registres dcalage.

3. Actions continues (assignation sur tat)Il s'agit de l'association d'une action une tape, qui permet d'indiquer qu'une variable de sortie a

la valeur vraie si l'tape est active (et si la condition d'assignation ventuelle est vrifie).

On appelle assignation le fait d'imposer une valeur (vraie ou fausse) des variables de sortie.

3.1. Condition d'assignation

*

2

* est une proposition logique, appele condition d'assignation.

Attention : cela ne doit pas tre un front de variable (voir actionsmmorises).

3.2. Action retarde Action limite

*

t1/x* L'action associe ne sera commande qu'aprs une dure t1 partirde l'activation de l'tape.

ACTION RETARDEE

*

t1/x* L'action associe sera limite une dure t1 partir de l'activationde l'tape.

ACTION LIMITEE

4. Actions mmorises (action sur vnement)C'est une action associe un vnement interne, qui permet d'indiquer qu'une variable de sortie

prend une valeur et la garde (jusqu' une modification ultrieure), lorsque l'vnement se produit.

Une action mmorise possde un libell qui dcrit comment la variable de sortie est affecte une valeur dtermine selon la rgle d'affectation. Il doit tre associ un vnementinterne.


4.1. Libell de l'action mmorise

* := #La valeur # est affecte la variable *, qui peut tre boolenne ounumrique. Ainsi # peut tre 1, 0, C+1

4.2. Action l'activation - Action la dsactivation

Une action l'activation est une action mmorise associe l'ensemble des vnements qui conduisent l'activation de l'tape.

Une action la dsactivation est une action mmorise associe l'ensemble des vnements qui conduisent la dsactivation del'tape.

4.3. Action au franchissement

* Une action au franchissement est une action mmorise associe l'ensemble des vnements qui conduisent au franchissement de latransition.

Cette reprsentation peut parfois tre remplace par une action l'activation ou la dsactivation, mais pas systmatiquement.

4.4. Action sur vnement

*

Une action sur vnement est une action mmorise associe l'ensemble des vnements internes dcrits par l'expressionlogique * est l'activit de l'tape laquelle elle est relie.

Cette expression logique doit imprativement contenir un ouplusieurs fronts de variables d'entre.

5. Commentaires dans un grafcet : sur un grafcet un commentaire * doit tre indiqu entreguillemets : *

V Simplification des reprsentations - autres structures

1. Grafcets multiples

Ds lors que le systme tudi comporte plusieurs sous-systmes, il existe deux principales solutionsde reprsentation : un grafcet unique comportant plusieurs tapes initiales ou des grafcets spars,synchroniss par l'intermdiaire de variables d'activit d'tapes. Il est courant d'utiliser alors un grafcetde synchronisation, pour clarifier la lecture du fonctionnement.


Grafcets multiples, avec visualisation des synchronismes

La premire reprsentation conduit un grafcet plus complexe en gnral, mais qui a l'avantage defournir une solution fiable en terme de synchronisation d'tapes. Elle peut tre utilise pour une partieoprative comportant deux ou trois sous systmes.

La seconde reprsentation est plus simple tablir, mais plus dlicate galement. Des erreurs desynchronisme sont possibles, et la synchronisation entre tapes est beaucoup moins visible, ce qui est l'encontre de l'objectif de lisibilit du grafcet.

Par contre cette reprsentation est trs intressante pour une implantation sur une machine, lorsquechaque sous systme est gr par sa propre partie commande. C'est le mode de reprsentation desgrafcets hirarchiss, arrt d'urgence ; marche-arrt...

2. Les macro-tapes

La macro-tape est une reprsentation unique d'une partie dtaille de grafcet appele expansionde la macro-tape. Elle ne possde pas toutes les proprits d'une tape, car seule l'tape de sortie deson expansion valide ses transitions aval.

Son symbole est : M*

Il s'agit uniquement d'une reprsentation graphique qui a pour but de rendre plus lisible le grafcet,en reprsentant l'ensemble des tapes et transitions reprsentatives d'une partie du systme l'extrieur du grafcet. L'expansion agit alors comme un zoom.

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.14E*

S*

L'expansion d'une macro-tape M* est une partie de grafcet munie d'unetape d'entre E* et d'une tape de sortie S*.

- L'tape d'entre devient active lorsque l'une des transitions amontde la macro-tape est franchie.

- La ou les transitions aval ne sont valides que lorsque l'tape desortie est active.

Remarques : l'expansion peut comporter une ou plusieurs tapesinitiales, et peut mme comporter une ou plusieurs macro-tapes.

Exemple :

- Le franchissement de la transition (11), entranel'activation de l'tape E3.

- La transition (12) ne sera valide que lorsque l'tapede sortie S3 sera active.

- Le franchissement de la transition (12), entrane ladsactivation de l'tape S3.

Remarque : les traits reliant l'expansion la macro-tape sont l uniquement pour mieux visualiser le lienentre les deux. En pratique ils ne sont pas reprsents,sauf dans les cas simples.

E3

31

32

33

34

S3

b

c

d

g

e

f

M3

a

h

"11"

"12"

Variable d'activit de la macro-tape : une macro-tape est dite active lorsque au moins une destapes de l'expansion est active. Dans le ca contraire elle est inactive. La variable d'activit de lamacro-tape est note XM*.

3. Les tapes encapsulantes

Cette notation indique que cette tape contient d'autres tapes dites encapsules dans une ouplusieurs encapsulations de cette mme tape. Contrairement la macro-tape, l'tapeencapsulante possde toutes les proprits de l'tape.

L'tape encapsulante peut donner lieu une ou plusieurs encapsulations possdants chacune aumoins une tape active lorsque l'tape encapsulante est active, et aucune lorsque l'tape encapsulantene l'est plus.

Cette tape active est dsigne par une toile : *

# Reprsentation d'une tape encapsulante : 12


* 40

41

42

43

44

G4

12

Reprsentation graphique de l'encapsulation correspondante :

Une encapsulation # d'une tape encapsulante * (ici 12) estencadre, comme le montre la figure ci-contre. Elle contient ungrafcet partiel, constitu des tapes encapsules.

Le nom du grafcet partiel peut servir de repre l'encapsulationcorrespondante.

Dans l'exemple ci-contre, l'tape toile est l'tape 40.

# Dsignation globale d'une encapsulation : X*/G# avec [X*], est la variable d'activit de l'tapeencapsulante, [ / ] reprsente l'encapsulation, et [G#] le nom du grafcet partiel encapsul.

# Dsignation lmentaire d'une encapsulation : X*/X# avec [X*], est la variable d'activit del'tape encapsulante, [ / ] reprsente l'encapsulation, et [X#] la variable d'activit de l'tapeencapsule dsigne.

Exemple : X4/X25/X13 dsigne l'encapsulation de l'tape 13 dans l'tape 25, elle-mmeencapsule dans l'tape 4.

# Etape encapsulante initiale : cette reprsentation indique que cette tapeparticipe la situation initiale. Dans ce cas, au moins une tape encapsule danschaque encapsulation de l'tape encapsulante initiale, doit tre une tape initiale.

*

Lien d'activation : reprsent par un astrisque gauche d'un symbole d'une tape encapsule,le lien d'activation indique quelles sont les tapes actives l'activation de l'tape encapsulante.

Exemple :

9 42

43

* 44

G4

9

66 67

* 65

68

G3

9


L'tape encapsulante 9 est ncessairement une tape initiale, puisqu'elle encapsule les tapesinitiales 42 et 65. Ces tapes sont actives l'instant initial, et chaque activation de l'tapeencapsulante 9.

- L'encapsulation G4 de l'tape encapsule 9, comporte les tapes 42, 43 et 44. L'tape 44 estactive ds que l'tape encapsulante 9 est active.

- L'encapsulation G3 de l'tape encapsule 9, comporte les tapes 65, 66 et 67.

Exemple de structuration par encapsulation :

20

21

22

* 1

2

3

* 85

86

87 88

G1

22

101 103

102 104

* 100

G24

88

1

* 2

3

G3

22* 1

2

3

G2

22

# L'tape encapsulante 23 possde trois encapsulations reprsentes par les grafcets partiels G1, G2et G3.

# Lorsque l'tape encapsulante 23 est active, les tapes 1 et 85 de G1 sont actives, ainsi que lestapes 1 de G2 et 2 de G3.

# Lorsque l'tape encapsulante 88 est active, l'tape 100 de G24 est active.

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.17Dsactivation :

# La dsactivation de l'tape encapsulante 88 provoque celle de toutes les tapes de G24.

# La dsactivation de l'tape encapsulante 23 provoque celle de toutes les tapes de G1, G2, G3 etde toutes celles de G24 (si l'tape 88 tait active).

5. Etape source/puits, transition source/puits

Etape source : tape non relie une transition amont. Elle ne peut tre active, que sielle est initiale ou que si elle est soumise un ordre d'activation venant d'une autrepartie de grafcet (forage, tape encapsulante).

21

a

Etape puits : tape non relie une transition aval. Elle ne peut tre dsactive, que sielle est soumise un ordre de dsactivation venant d'une autre partie de grafcet(forage, tape encapsulante). 25

b

Transition source : transition non relie une tape amont. Par convention elle esttoujours valide, et devient franchissable lorsque la rceptivit associe est vraie. 30

c

Remarque : si la rceptivit associe reste vraie un certain temps, l'tape suivante sera donctoujours active. C'est pourquoi, un front montant est gnralement utilis.

Transition puits : transition non relie une tape aval.35

d

Remarque : comme pour la transition source, un front montant est souvent utilis, afin de permettre l'tape amont de rester active, si on doit la ractiver (sans front montant, si la rceptivit une dure,l'tape est alors dsactive systmatiquement).

6. Forage d'un grafcet

6.1. Situation d'un grafcet

On appelle situation d'un grafcet, l'ensemble des tapes actives du grafcet un instant donn. Ladsignation d'une situation prcise le nom du grafcet et le type de situation considre :

Situation initiale {Sinit} : Ensemble des tapes actives dun grafcet partiel linstant initial (miseen marche) ;

Situation courante { * } : Ensemble des tapes actives dun grafcet partiel linstant considr ;

Situation vide { } : Correspond la situation dans laquelle aucune tape nest active ;

Situation donne { I, J,.. } : Correspond la situation dans laquelle seules les tapes I et J sontactives ;


6.2. Ordres de forage d'un grafcet

Les ordres de forage permettent de modifier de manire interne, la situation dun grafcet, partirdun autre grafcet (hirarchiquement suprieur). Ils sont prioritaires par rapport lapplication desrgles dvolution.

Notation : 5 NOM GRAFCET {I, J,...}

Proprits :

- Le forage sexcute l'activation de l'tape qui le commande ;- Lors du forage, toutes les tapes du grafcet forc qui ne sont pas incluses dans la situationdfinie par le forage, se dsactivent ;- Le grafcet forc ne peut pas voluer tant quil est soumis lordre de forage.- Ds que lordre de forage cesse, le grafcet prcdemment forc volue partir de ladernire situation force, en respectant les rgles dvolution normales.

Etude des diffrentes situations possibles :

Forage en situation initiale {Sinit} :

A l'activation de l'tape 5,l'tape initiale 20 du grafcet 2 estactive et toutes les autres tapessont dsactives.

A la dsactivation de 5, ilreprend son volution normale.

5 GRAFCET 2 {Sinit}

a

b21 22

20

23

GRAFCET 2

c d

e f

g

Forage en situation vide { } :

A l'activation de l'tape 5,toutes les tapes du grafcet 2sont dsactives.

Le grafcet naura pas depossibilit dvolution aprs ladisparition de lordre deforage, hormis s'il est nouveau forc, dans unesituation donne.

5 GRAFCET 2 { }

a

b21 22

20

23

GRAFCET 2

c d

e f

g


Forage dans une situationdonne {I, J, } :

A l'activation de l'tape 5,toutes les tapes 20, 23, 24, dugrafcet 2 sont dsactives et lestapes 21, 22 sont actives.

A la dsactivation de 5, ilreprend son volution normale.

5

a

b21 22

20

GRAFCET 2

e f

g

GRAFCET 2 { 21, 22 }

23 24

d

Forage dans une situationcourante { * } :

A l'activation de l'tape 5, legrafcet est fig dans la situationde cet instant : si 22 et 23taient actives au moment duforage, elles le restent, jusqu'dsactivation de l'tape 5. Legrafcet reprend alors sonvolution normale.

5

a

b21 22

20

GRAFCET 2

e f

g

GRAFCET 2 { * }

23 24

d

Intrts du forage :

Cela permet dimposer un grafcet une situation quil aurait t impossible ou difficiledatteindre directement ; par exemple :

- mise en situation initiale ou activation de grafcets ;- traitement dun arrt durgence ;- gel dun grafcet aprs dysfonctionnement du systme ;- dblocage dune situation aprs analyse des dfauts.


EXERCICES D'APPLICATION

Ex. 1 Cycles d'une perceuse

On reprend l'exemple de la perceuse automatise. Le cahier des charges est modifi de la maniresuivante :

L'oprateur peut choisir entre deux cycles, suivant l'paisseur et la nature des pices percer :

Cycle simple : approche rapide de h b1 ; course de travail de b1 b3.

Cycle comprenant une phase de dbourrage : dans la phase usinage, la broche effectue unedescente en travail jusqu' une position intermdiaire (b2), puis une remonte jusqu' la position(b1), avant de terminer le perage.

1. Etablir le nouveau grafcet d'un point de vue partie oprative, avec un niveau de spcificationsfonctionnelles. Commande de marche dcy, et slecteur D ou D .

Ex. 2 Tri automatique de caisses

Le dispositif objet de l'tude, est unsystme de tri automatique de caisses,dans une ligne d'emballage. Les caissessont de deux tailles diffrentes. Lesystme se compose d'un tapis quiamne les caisses, de trois poussoirs(vrin), et de deux tapis d'vacuation.La figure ci-contre montre ladisposition des diffrents composants.

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.21Cycle de fonctionnement :

On se place dans le cadre d'un fonctionnement normal, le tapis d'alimentation tant constammenten mouvement. De mme les tapis 2 et 3 sont constamment en mouvement. On suppose que lescaisses sont suffisamment espaces, pour permettre l'vacuation d'une caisse avant l'arrive d'uneseconde. Il est cependant ncessaire d'optimiser le temps de ralisation de l'vacuation.

Le poussoir 1 pousse les petites caisses devant le poussoir 2, qui a son tour les transfre sur letapis d'vacuation 2. Les grandes caisses sont pousses devant le poussoir 3, qui les vacue sur letapis d'vacuation 3. Pour effectuer la slection des caisses, un dispositif de dtection est placdevant le poussoir 1. Il permet de reconnatre sans ambigut le type de caisse qui se prsente.

1. Etablir le grafcet d'un point de vue partie oprative, avec un niveau de spcificationsfonctionnelles, du systme de tri de caisses. Actions et rceptivits seront crites sous forme littrale.

Ex. 3 Chane de manutention et de traitement

La figure ci-dessous prsente une chane de manutention et de dgraissage de pices. Un chariot sedplace sur un rail et permet, en se positionnant au-dessus d'une cuve, de nettoyer des pices contenuesdans un panier, en les trempant dans un bac de dgraissage pendant 30 secondes. Les paniers sontchargs en position haute, manuellement, par un oprateur. Les ordres de dpart du poste dechargement (dcy), et de retour (aprs dchargement de la pice) partir du poste de dchargement(retour) sont donns par un oprateur.

1. Etude d'un premier cahier des charges

Etablir le grafcet d'un point de vue partie oprative, avec un niveau de spcificationsfonctionnelles, qui correspond au cahier des charges donn ci-dessus.


2. Etude d'un second cahier des charges plus complet

Le prcdent cahier des charges assure un trempage systmatique des pices dans le bac dedgraissage. Le concepteur souhaite intgrer la possibilit de ne pas tremper certaines pices. D'autrepart, le panier peut tre dcroch au poste de dchargement (pour une opration de maintenance), saprsence au poste de chargement n'est donc pas systmatique. Un capteur indique la prsence ou lanon prsence du panier au poste de chargement.

On obtient alors les lments additifs du cahier des charges :

Sur l'ordre "dcy-T", le systme dcrit un cycle normal de trempage. Ce cycle est prioritaire.Sur l'ordre "dcy-ST", le cycle est ralis sans trempage.Sur l'ordre "appel" de l'oprateur du poste de dchargement et si le panier n'est pas prsent auposte de chargement, le chariot est amen au poste de dchargement pour attendre un panier.Son retour est alors conditionn par l'ordre "retour" donn par l'oprateur du poste.

Ex. 4 Chane de remplissage de bidons

Un tapis avance pas pas et transporte des bidons vides qui seront d'abord remplis et ensuitebouchs des postes de travail diffrents. L'approvisionnement des bidons n'est pas rgulier etcertains bidons peuvent manquer de temps autre. La distance entre les bidons prsents est fixepar des taquets situs sur le tapis, et distants d'un pas. Un dispositif permet, chacun des postesdcrits, de dtecter la prsence ou l'absence d'un bidon.

On souhaite tablir les grafcets d'un point de vue systme, avec un niveau de spcificationsfonctionnelles.

1. Lorsque les conditions initiales sont runies, l'ordre de mise en route est "ordre d'avance".L'avance d'un pas du tapis implique sa mise en mouvement et son arrt au bout d'un pas. Unecontrainte du cahier des charges impose la minimisation du temps de cycle. On prconise unesolution de slection, qui permette de traiter en parallle la gestion des deux postes.

2. On souhaite mettre en vidence le fonctionnement des trois sous-systmes, le tapis, le poste deremplissage, le poste de bouchage. Etablir un grafcet unique, avec trois tapes initiales, quicorrespondent aux trois sous-systmes indiqus.

3. On envisage maintenant une volution du systme, qui correspond la figure ci-dessous. Lescontraintes du cahier des charges sont les suivantes :


- L'avance d'un pas du tapis est automatique, assure par un dispositif came ;- Un capteur donne l'information " av. pas " en fin de dplacement ;- Un capteur de prsence pice pp est situ sous le poste de remplissage ;- Le temps d'immobilisation entre deux mouvements est suprieur au temps de remplissage(bouchage) ;- Les deux postes sont conscutifs, distants d'un pas.

Tracer le grafcet correspondant, en utilisant le principe de la rgle n5 .

Ex. 5 Machine rainurer et percer

La machine dcrite ci-contre s'insre dans une chane d'usinage, de traitement et de conditionnement decylindres de poudre comprime. A partir d'un stock de pices, gr par un systme autonome, elleeffectue d'abord un rainurage longitudinal, puis le perage d'un trou chaque extrmit.

La machine effectue ces deux oprations simultanment (mais pas su la mme pice) pour satisfaire des exigences conomiques.

Elments du cahier des charges

# Admission des pices : ralise par deux vrins VAM (porte amont) et VAV (porte aval) quiforment un sas et permettent ainsi la slection d'une pice la fois. En cas de rupture de stock, lamachine s'arrte en fin de cycle, en dclenchant une alarme. L'information est donne par le capteur"prsence de pice". La pice slectionne glisse dans une goulotte, pour venir se positionnerdans deux Vs fixes. Un autre capteur non reprsent dlivre alors l'information "pice enposition".

# Rainurage : la pice en position est bride entre un mors fixe et un mors mobile VB. Lerainurage est alors effectu par la mise en rotation du moteur M et la translation du support moteurde fraise VR.

# Perage : la pice dpose sur deux Vs fixes par le dispositif de transfert (voir ci-dessous) estbride par deux capots amovibles, manuvrs par deux vrins VC1 et VC2. Le premier est pluspuissant et vient se positionner sur une bute fixe. Les perages proprement dits sont raliss pardeux moteurs M1 et M2 mis en translation par les vrins VM1 et VM2.

# Transfert : Un chariot mobile en translation (vrin H) comporte deux berceaux supports depices. Il est dplac verticalement par deux vrins V1 et V2. Il soulve simultanment la picerainurer ( percer) et la pice rainure et perce ( vacuer), les transfert droite, et les dposerespectivement sur les Vs de perage et sur la rampe d'vacuation.

Ch III Systmes logique squentielle Le GRAFCET p.24Question

Etablir un grafcet d'un point de vue oprative, niveau de spcifications fonctionnelles. Le temps decycle sera minimis, tout en respectant le cahier des charges.

Ch3 Systemes Sequentiels Grafcet

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