Chapitre 3 : LE GRAFCET -...

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Chapitre 3 : Le Grafcet - 37 - Chapitre 3 : LE GRAFCET III.1 ) INTRODUCTION III.1.1 ) Architecture d'un système automatisé UNITE DE PRODUCTION ACTIONNEURS (vanne,moteur,vérin) PRE-ACTIONNEURS (distributeur,démarreur) INTERFACE DE SORTIE CAPTEURS INTERFACE D'ENTREE UNITE DE TRAITEMENT INTERFACE DE SORTIE INTERFACE D'ENTREE VISUALISATION (alarmes,consignes) CAPTEURS MANUELS (commutateurs,boutons) OPERATEUR PARTIE OPERATIVE PARTIE COMMANDE PARTIE DIALOGUE III.1.2 ) Le cahier des charges Définition : le cahier des charges est un document où sont spécifiés toutes les fonctions, toutes les valeurs des grandeurs physiques et tous les modes d'utilisation du matériel. Remarque : il est recommandé de diviser et de répartir la description du matériel sur plusieurs niveaux (3 au minimum). 1 er niveau : il correspond aux spécifications fonctionnelles qui décrivent l'automatisme indépendamment de la technique utilisée (pneumatique, hydraulique, électrique). Ces spécifications peuvent permettre au concepteur d'en comprendre le rôle, de définir les actions à réaliser et leur enchaînement séquentiel. 2 ème niveau : il correspond aux spécifications techniques ou opérationnelles. Les spécifications techniques énumèrent les caractéristiques physiques des capteurs et des actionneurs, les conditions d'environnement et les conditions pour assurer la sécurité de

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Chapitre 3 : LE GRAFCET

III.1 ) INTRODUCTION

III.1.1 ) Architecture d'un système automatisé

UNITE DE PRODUCTION

ACTIONNEURS(vanne,moteur,vérin)

PRE-ACTIONNEURS(distributeur,démarreur)

INTERFACE DE SORTIE

CAPTEURS

INTERFACE D'ENTREE

UNITE DE TRAITEMENT

INTERFACE DE SORTIE INTERFACE D'ENTREE

VISUALISATION(alarmes,consignes)

CAPTEURS MANUELS(commutateurs,boutons)

OPERATEUR

PARTIEOPERATIVE

PARTIECOMMANDE

PARTIEDIALOGUE

III.1.2 ) Le cahier des charges

Définition : le cahier des charges est un document où sont spécifiés toutes les fonctions, toutes les valeurs des grandeurs physiques et tous les modes d'utilisation du matériel.

Remarque : il est recommandé de diviser et de répartir la description du matériel sur plusieurs niveaux (3 au minimum).

• 1er niveau : il correspond aux spécifications fonctionnelles qui décrivent l'automatisme indépendamment de la technique utilisée (pneumatique, hydraulique, électrique). Ces spécifications peuvent permettre au concepteur d'en comprendre le rôle, de définir les actions à réaliser et leur enchaînement séquentiel.

• 2ème niveau : il correspond aux spécifications techniques ou opérationnelles. Les spécifications techniques énumèrent les caractéristiques physiques des capteurs et des actionneurs, les conditions d'environnement et les conditions pour assurer la sécurité de

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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fonctionnement de l'automatisme. Les spécifications opérationnelles assurent l'optimisation de l'exploitation du processus (modes de marche et d'arrêt, maintenance, absence de pannes dangereuses).

• 3ème niveau : il concerne la documentation à propos de l'utilisation (câblage, programmation), de l'entretien et du dépannage du matériel. Cette documentation doit être à jour.

• Les niveaux supérieurs : ils concernent les clauses juridiques, le service après-vente, les garanties, les conditions financières...

III.1.3 ) Représentation graphique du fonctionnement d'un automatisme

Les différentes représentations graphiques sont :

• L'organigramme : élaboré en 1948 il est appliqué essentiellement à l'informatique (logiciels) puis à l'électronique (architecture des ordinateurs et API numériques).

• Les langages à contact : ladder, contact, relais.

• Les langages booléens : logigrammes.

• Les réseaux de Pétri : élaborés en 1970, ils sont particulièrement bien adaptés à l'étude des fonctionnements simultanés, ou pour des circuits complexes.

• Le Grafcet : (Graphe de Commande Étapes - Transitions), élaboré en 1977 par l'AFCET, il est appliqué exclusivement aux automates.

Exemple : automatisation d'une perceuse.

Came

h : fin de course haut

m : Bouton poussoir

D

M

R

b : fin de course bas

Pièce

Cahier des charges :

• Le foret tourne toujours sur lui-même en descente et en montée.

• Les contacts sont à 1 lorsqu'ils sont enclenchés.

• Les contacts h et b sont enclenchés par le passage de la came solidaire de la perceuse.

• Le cycle démarre lorsque l'on appuie sur le bouton poussoir m et que le contact h est enclenché par la came.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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M=0, D=0, R=0h=1, m=0

m=1

D=1, R=1

NON

NON

NON

b=1

D=0, M=1

h=1

Conditions initiales

On appuie sur m

Descente et rotation du foret

On teste b

Arrêt de la descente et début de la montée du foret

On teste h

h

b

m . h↑

2 D R

1

3 M

Organigramme de la perceuse

Grafcet avec actions continuesde la perceuse

R

Remarques :

• L'organigramme commence par les conditions initiales et se poursuit par des tests et des actions jusqu'au moment où le système revient à l'état initial.

• Le Grafcet est constitué des éléments suivants : les étapes, les transitions, les actions et les réceptivités.

• Dans un Grafcet il y a toujours l'alternance étape - transition - étape - transition... alors que dans un organigramme il peut y avoir plusieurs tests successifs. Ainsi l'organigramme repose sur cette notion de test à partir duquel nous décidons tel ou tel enchaînement vers une action ou vers un autre test. Le Grafcet s'appuie sur l'alternance étape - transition avec tel ou tel enchaînement selon la valeur de la réceptivité associée à une transition.

III.2 ) LES ÉLÉMENTS DU GRAFCET

III.2.1 ) Normalisation

Les étapes sont représentées par des carrés.

Les étapes initiales sont représentées par des doubles carrés.

Les liaisons orientées de haut en bas ne sont pas fléchées.

Les liaisons orientées de bas en haut sont fléchées.

Les transitions sont représentées par des segments orthogonaux aux liaisons orientées de haut en bas.

Les actions s'écrivent à droite des étapes.

Les réceptivités s'écrivent à droite des transitions.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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III.2.2 ) Les éléments de base du Grafcet

♦ Les étapes : A un instant donné une étape peut être soit active, soit inactive. La situation d'un automatisme est défini par l'ensemble de toutes les étapes actives. Lors du déroulement de l'automatisme, les étapes sont actives les unes après les autres. A toute étape i, nous associons une variable logique notée Xi telle que Xi=1 si l'étape est active et Xi=0 si l'étape est inactive.

Exemple :

1

Étape initiale N°1 inactive "X1=0"

7

Étape N°7 inactive "X7=0"

8

Étape N°8 active "X8=1"

♦ Les actions : A chaque étape peuvent être associées une ou plusieurs actions. Ces actions sont réalisées à chaque fois que nous activons l'étape à laquelle elles sont associées. Ces actions peuvent être externes (sortie de automatisme pour commander le procédé) ou internes (temporisation, comptage, calcul). Une étape peut n'avoir aucune action (attente d'un événement externe ou la fin d'une temporisation).

Exemple :

5 Moteuren marche

Rotation du foret

Actions externes

6 Incrémentation du compteur C

Action interne

♦ Les transitions : elles expriment les possibilités d'évolution entre une ou plusieurs étapes. Une transition peut être validée lorsque toutes les étapes immédiatement reliées à cette transition sont actives ou non validées dans le cas contraire. Enfin elle peut être franchie lorsqu'elle est validée et que la condition logique associée à cette transition est vraie.

Exemple :

5 6 7

c.a(1)

La transition (1) est validée et pourra être franchie lorsque l'équation logique "c.a" sera vrai donc égale à 1

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Remarque : mécanisme de franchissement d'une transition. Lorsqu'une transition est validée et que la réceptivité qui lui est associée est vrai la transition est franchie c'est à dire que les étapes précédant la transition sont désactivées et les étapes suivant la transition sont activées simultanément.

5

6

a

"étape 5 active"

"a = 0 faux"

"étape 6 inactive"

5

6

a

"étape 5 active"

"a = 1 vrai"

"étape 6 inactive"

5

6

a

"étape 5 inactive"

"a = 0 ou 1 faux ou vrai"

"étape 6 active"

♦ Les réceptivités : Nous associons à chaque transition une condition logique appelée réceptivité qui peut être soit vraie, soit fausse. Elle peut être fonction des variables externes (entrées, consignes affichées par l'opérateur) ou internes (compteurs, temporisations, étapes actives ou inactives).

Exemple :

5

6

m

5

6

↑ a.b

5

6

c=12

5

6

t/X1/10s

5

6

X11

5

6

T>200°c

Remarque : temporisation d'étape. Le lancement de la temporisation d'une étape est noté δ = t/Xi/q où Xi est la variable logique associée à l'étape i et q est la durée de la temporisation.

t/Xi/10s : temporisation par rapport à l'activation de l'étape Xi,

t/a/10s temporisation par rapport à la mise à 1 de l'élément "a"

Attention "a" et "Xi" doivent rester à 1 pendant la durée de la temporisation (donc ici 10 secondes).

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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III.2.3 ) Les temporisations

♦ t / x / T0 est appelé TEMPORISATION A L'APPEL :

0

0

T0 T0

x

t/x/T0t

t

%TMi t/x/T0

ti/x/T0

x

♦ t / x / T0. x est appelé TEMPORISATION DE PASSAGE A L'APPEL :

0

0

T0 T0

x

t/x/T0 . x

t

t

%TMi t/x/T0

ti/x/T0

x

♦ t / x / T1 est appelé TEMPORISATION A LA RETOMBÉE :

0

0

0

x

t

t

t

x

t/x/T1

T1 T1

%TMi t/x/T1

ti/x/T1

x

♦ t / x / T1 x+ est appelé TEMPORISATION DE PASSAGE A LA RETOMBÉE :

0

0

x

t

t

T1 T1t/x/T1+x

%TMi t/x/T1

ti/x/T1

x

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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III.2.4 ) Autres éléments du Grafcet

♦ Séquence unique : une séquence unique est composée d'une suite d'étapes pouvant être activées les unes après les autres. Chaque étape n'est suivie que par une seule transition et chaque transition n'est validée que par une seule étape. La séquence est dite active si au moins une étape est active. Elle est dite inactive si toutes les étapes sont inactives.

Exemple : Alimentation d'une machine outil

MB

DB

h

bc

a

popf

OPFP

AV AR

av ar

d g

RD

RG

Tapis C

Tapis A

m

Cahier des charges : Le bras du robot s'avance et prend une plaque sur le convoyeur A. Nous rentrons le bras puis nous le tournons en position haute. Nous descendons ensuite la pièce sur le convoyeur C et nous revenons au point de départ. Pour poser sur C, il est nécessaire de sortir le bras. Le départ est donné par l'appui sur un bouton m lorsqu'une pièce est présente sur le tapis A donc "a=1". Les conditions initiales sont la pince est ouverte, le bras rentré à droite et en position haute.

Capteurs Actions

m mise en marche AV Avance du Bras av bras en avant AR Recul du Bras ar bras en arrière OP Ouverture Pince po pince ouverte FP Fermeture Pince pf pince fermée MB Monté Bras h bras en haut DB Descend Bras b bras en bas RD Rotation Droite g bras à gauche RG Rotation Gauche d bras à droite a plaque en A c plaque en C

Conditions Initiales : Bras en Haut (h) et Bras en arrière (ar) et Bras à droite (d) et Pince ouverte (po). Équations logique : "h.ar.d.po"

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Cycle :

1 / Appui sur m. 2 / Nous attendons une pièce en a. 3 / Nous avançons le bras jusqu'à ce que le bras soit en avant. 4 / Nous fermons la pince jusqu'à ce que la pince soit fermée. 5 / Nous rentrons le bras jusqu'à ce que le bras soit en arrière. 6 / Rotation du bras vers la gauche 7 / Nous descendons le bras jusqu'à ce que le bras soit en bas. 8 / Nous attendons que le tapis c soit vide 9 / Avance le bras jusqu'à ce que le bras soit en avant. 10 / Nous ouvrons la pince jusqu'à ce que la pince soit ouverte. 11 / Retour en position initiale (attention il faut décomposer les actions).

Question : Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges ?

Afin de réaliser le Grafcet de niveau 2, nous tenons compte désormais des choix technologiques.

Vérin simple effet Vérin double effet

EchappementPression

Hypothèses technologiques :

. Le bras sorti => Vérin sorti

. Le bras en haut => Vérin sorti

. Pince Ouverte => Vérin sorti

. Bras à droite => Vérin rentré

1er cas : Vérin double effet

ACTION VÉRIN PILOTAGE

Avance Bras VB VB+ Recul Bras VB VB- Ouverture Pince VP VP+ Fermeture Pince VP VP- Montée Bras VM VM+ Descente Bras VM VM- Rotation Gauche VR VR+ Rotation Droite VR VR-

Question : Réalisez le Grafcet niveau 2 correspondant au cahier des charges ?

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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2ème cas : Vérin simple effet

ACTION VÉRIN PILOTAGE

Avance Bras VB VB+ Ouverture Pince VP VP+ Montée Bras VM VM+ Rotation Gauche VR VR+

Question : Réalisez le Grafcet niveau 2 correspondant au cahier des charges ?

♦ Divergence ou convergence en OU : il s'agit d'un aiguillage ou d'une sélection de séquence selon certaines conditions données par les réceptivités associées aux transitions.

7

r1 r2 r3

Divergence en OU (choix entre plusieurs transitions à la suite d'une étape)

5 6

7

r1 r2

Convergence en OU (Plusieurs transitions aboutissent à une étape)

Exemple n°1 : Aiguillage

Position Aa b

b

Position B1

Position B2

1

2

G D

AG

AD

g

dm

m1

2

m1 appel => Nous amenons le chariot de la position A à la position B1. m2 appel => Nous amenons le chariot de la position A à la position B2.

Cahier des charges :

1 / L'opérateur appui sur mi. 2 / Nous positionnons l'aiguillage correctement. 3 / Nous emmenons le chariot en bi. 4 / L'opérateur appuie sur mi pour renvoyer le chariot en A (m1 si le chariot et en B1 et m2 si

le chariot et en B2)

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Capteurs Actions

a Chariot en A D Chariot vers la droite b1 Chariot en B1 G Chariot vers la gauche b2 Chariot en B2 AG Aiguillage vers la gauche g Aiguillage à gauche AD Aiguillage vers la droite d Aiguillage à droite m1 Interrupteur m1 m2 Interrupteur m2

Question : Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges ?

Exemple n°2 : Reprise de séquence

G2 D2

D

M

G1 D1

a2 b2

a1 b1

c1

h

c2

m

OP poFP pf

v p

Cahier des charges : Conditions initiales: les chariots sont en "a1" et "a2", la pince ouverte est en "h" et le chariot 1 est vide.

Fonctionnement : l'objectif est de remplir le chariot 1 de matière première. L'appui sur m provoque la descente de la pince jusque "c2" où elle se ferme. La pince remonte alors en h avant de se déplacer en "b2". Arrivé à cette position, la pince redescend en "c1" puis s'ouvre pour remplir le chariot 1 avant de repartir en position initiale suivant le même trajet. Si le chariot 1 est plein, il va en "b1" et ne revient que lorsqu'il a été vidé, sinon le chariot 2 recommence l'opération jusqu'à ce que le chariot 1 soit plein.

Enfin, nous pouvons redémarrer un cycle lorsque les conditions initiales sont à nouveau remplies.

Question : Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges ?

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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♦ Divergence ou convergence en ET : Nous appelons aussi cela le parallélisme structural. Le but est de permettre à l'automatisme d'exécuter des séquences de façon simultanée (en parallèle). La divergence et la convergence en ET se caractérise par une double barre ou deux barres en parallèles.

7

r1

8 9 10

Divergence en ET

5 6

7

r1

Convergence en ET

Remarque : Une divergence en OU commence et se termine toujours par une transition et

une divergence en ET commence et se termine toujours par une étape.

Exemple : Transport aérien

m

A

B

C

D2G2

c

OP2 po2FP2 pf2

OP1 po1FP1 pf1

G1D1

b1 b2

a

Co=0

Co=1

Cabine1

Cabine2

Cahier des charges : Un système de transport aérien comprend 3 stations : c: Station Haute, B : Station intermédiaire, A : Station basse et deux cabines cabine1 et cabine2 pouvant se déplacer selon deux sens (G1 et D1 pour cabine1 ; G2 et D2 pour cabine2).

Au départ d'un cycle la cabine1 se trouve en A et la cabine2 en C. Lorsqu'un cycle est déclenché, les portes ce ferment puis les deux cabines se dirigent vers la station intermédiaire B. Lorsqu'une cabine arrive en B (Capteurs b1 ou b2), il y a ouverture des portes de la cabine arrivée en B. Dès que les 2 cabines sont arrivées en B, nous déclenchons la temporisation T0 au terme de laquelle les portes se referment et les cabines repartent vers leur station de départ.

Dès que l'une des cabines est revenue à sa station de départ, il y a ouverture des portes de cette cabine puis quand les deux cabines sont rentrées nous avons 2 possibilités :

- Co=0 (cycle par cycle) : Arrêt (il faut appuyer sur "m" pour relancer), - Co=1 (cycle continu) : une tempo T1 est déclenché au terme de laquelle un nouveau

cycle redémarre. Question : Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges ?

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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♦ Les différents types d'actions : les actions associées à une étape peuvent être de natures diverses et très complexes. Elles peuvent décrire des tâches exécutées par d'autres parties commande, ou des tâches confiées à d'autres automatismes. Ces actions peuvent être conditionnelles ou inconditionnelles, continues ou impulsionnelles, retardées ou à durée limitée, mémorisées ou non.

• Action continue inconditionnelle : l'ordre d'action est émis de façon continu tant que l'étape à laquelle il est associé est active.

2

3

r2

r3

A

0 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

A"Action A" = X3

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 49 -

• Action continue conditionnelle : c'est une action continue dont l'exécution est soumise à une condition logique.

2

3

r2

r3

A

0 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

A

c

0 t

c

"Action A" = X3 . c

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Action continue retardée : c'est une action continue conditionnelle dont la condition logique est une temporisation permettant de retarder l'action par rapport à l'activité de l'étape qui lui est associée.

2

3

r2

r3

A

0 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

A

t/X3/5s

0 t

t/X3/5s

"Action A" = X3 . t/X3/5s

5s

Attention il faut r3 = 1

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Action continue à durée limitée : c'est une action continue conditionnelle dont l'ordre sera maintenu pendant un certain temps à partir de l'activation de l'étape qui lui est associée.

2

3

r2

A

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

A

t/X3/5s

0 t"Action A" = X3

5s

t/X3/5s

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Action impulsionnelle inconditionnelle : l'ordre d'action est fugitif et il est donné sur le front montant de l'activation de l'étape qui lui est associée.

2

3

r2

r3

A

0 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

A"Action A" = X3↑

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Action impulsionnelle conditionnelle : il s'agit d'une action impulsionnelle dont l'ordre dépend d'une condition logique.

2

3

r2

r3

A

0 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

A

"Action A" = X3.c↑

c

0 t

c

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• Action mémorisée : il s'agit d'une action continue dont l'ordre d'exécution est mémorisé à une certaine étape et est maintenu tant que l'ordre d'arrêt n'est pas donné (il peut être donné à toute autre étape du Grafcet). Nous utilisons généralement une variable booléenne qui est mise à 1 pour le début de l'action et à 0 pour son arrêt.

2

3

r2

r3

A=10 t

0 t

0 t

0 t

0 t

X2

r2

X3

r3

X80 t

r8

8

9

r8

r9

A=0

0 t

X90 t

r9

0 t

A

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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♦ Réceptivité toujours vraie : une réceptivité toujours vraie est représentée par une condition logique égale à 1. Cette indication permet au concepteur de s'assurer qu'il n'a pas oublié de mentionner une réceptivité. Elle sert aussi de transition de synchronisation entre plusieurs séquences d'un Grafcet (dans le cadre des divergences et convergences en ET).

8 9 10

11

1(10)

La transition (10) possède une réceptivité égale à 1. Ainsi le Grafcet se poursuit à l'étape 11 uniquement lorsque les trois étapes 8, 9 et 10 sont actives car il y alors franchissement de la transition (10), désactivation des étapes 8 à 10 et activation de l'étape 11.

♦ Transition toujours validée : une transition peut être toujours validée lorsque l'étape précédant cette transition est toujours active. Ceci permet l'activation de séquences indépendantes.

1

2 3

(1)

(2) (3)

Solution avec un ET

1

2 3

(1)(2) (3) 1

Solution avec un OU

L'étape 1 étant toujours active, la transition (1) est toujours validée. A chaque fois que la réceptivité associée à la transition (1) est vraie, nous activons les étapes 2 et 3. Une divergence en OU à la suite de l'une de ces deux étapes permet alors la sélection d'une séquence en fonction de conditions associées aux réceptivités adéquates

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 56 -

III.2.5 ) Synchronisation des sous - Grafcet

Un Grafcet possédant des séquences qui doivent être exécutées en parallèle peut être décomposé en plusieurs sous - Grafcet. Ces sous - Grafcet se construisent en respectant les mêmes règles de syntaxe et d'évolution que pour un Grafcet ordinaire. L'évolution de ces sous - Grafcet doit être synchronisée afin d'assurer un fonctionnement correcte de l'automatisme. Cette synchronisation peut se faire par l'intermédiaire des variables d'étape Xi ou des capteurs.

3

10

15

a

b

X3

X10

3

SYNCHRONISATION PAR ETAPES SYNCHRONISATION PAR CAPTE

10

15

b

a

a

b

Pour effectuer une synchronisation correcte il faut mieux faire une synchronisation par étape de la façon suivante :

3

10

15

a

b

X10 ou X15

SYNCHRONISATION PAR ETAPES

X3

4

e

Exemple : Transport aérien

Question : Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges en synchronisant les sous – Grafcet correspondant respectivement aux séquences des deux cabines ?

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 57 -

III.2.6 ) Les sous-programmes

Lorsqu'une même séquence est utilisée plusieurs fois, cette séquence peut être organisée sous une forme identique à celle d'un sous programme ou sous la forme d'un sous-Grafcet synchronisé.

7

8

SP1a

X13

SP1

11

10

12

13

X7

X8

III.3 ) RÈGLES DU GRAFCET

III.3.1 ) Règles de syntaxe

Les règles de syntaxe se limitent aux choses suivantes : tout Grafcet doit commencer par une étape initiale, il faut respecter l'alternance étape - transition, une divergence en OU commence et se termine toujours par une transition et une divergence en ET commence et se termine toujours par une étape.

Exemple de syntaxes interdites :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 58 -

III.3.2 ) Règles d'évolution

♦ Règle 1 : Situation initiale. Le comportement initial de la partie commande vis à vis de la partie opérative correspond aux étapes actives au début du fonctionnement de la partie commande.

♦ Règle 2 : Franchissement d'une transition. Une transition entre étapes est dite validée si toutes les étapes d'entrée sont actives. Elle est franchie si elle est validée et si la réceptivité qui lui est associée est vraie.

♦ Règle 3 : Évolution des étapes actives. Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes qui suivent immédiatement cette transition et la désactivation de toutes les étapes qui précèdent immédiatement cette transition.

♦ Règle 4 : Évolutions simultanées. Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.

♦ Règle 5 : Activations et désactivations simultanées. Si au cours du fonctionnement de l'automatisme, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste active.

III.3.3 ) Simultanéité d'événements dans un Grafcet

Définition : un événement externe noté Ei est un front montant ou descendant d'une variable externe.

Postulat : Le modèle Grafcet exclut formellement la simultanéité d'événements d'occurrence 2.

C'est à dire que les événements externes sont indépendants (Nous ne pouvons jamais avoir deux fronts montants de variable simultanément).

Remarque : Structure d'une réceptivité

Une réceptivité est une proposition logique pouvant comporter une ou deux parties : une partie dite "active" ou événement qui provoque le franchissement de la transition validée. Une partie dite "passive" ou condition qui provoque le franchissement de la transition lorsqu'elle est vraie.

♦ Réceptivité statique : elle ne comporte qu'une partie passive. Elle est vraie quand elle est égale à 1 (exemple: a, a.b, a+X2).

♦ Réceptivité impulsionnelle : Elle ne comporte qu'une partie active (exemple: ↑a, ↑(a+b)) ♦ Réceptivité dynamique : elle comporte une partie passive et une partie active. Elle est vraie

lorsque la partie impulsionnelle devient égale à 1 et que la partie statique est égale à 1. (exemple : ↑m.h).

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 59 -

III.3.4 ) Réceptivités et règles d'exclusion

Règle d'exclusion divergente : Deux réceptivités R1 et R2 s'excluent mutuellement si et seulement si R1.R2 = 0. Ainsi pour rendre plusieurs séquences exclusives, il est nécessaire de s'assurer que toutes les réceptivités associées aux transitions initiales de ces séquences ne puissent être vraies en même temps.

R1 et R2 sont normalement exclusives car R1.R2 = 0

2

3 4

R1 R2 a.ba.b

2

3 4

R1 R2 a.ba

Si a=b=1 aucune des deux étapes 3 et 4 n'est

activée Si a=b=1 l'étape 3 est activée prioritairement

Remarque : le parallélisme interprété. Il est possible de faire évoluer le Grafcet sur plusieurs séquences simultanées sans que ces séquences ne soient commandées par une transition unique. C'est le cas où les réceptivités associées aux transitions validées ne sont pas exclusives et conduisent à activer plusieurs étapes à la fois. Nous appelons cela le parallélisme interprété et il doit être évité ou utilisé avec prudence car la plus grande difficulté réside dans la spécification correcte de la façon dont il se termine.

2

3 4

a

5

A B

c d

X3.X4

a.b

3 6

a

A

B

c

d

2

7

8

5

9

b

b

1

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 60 -

Règle d'exclusion transitive : elle ne s'applique que dans le cas de réceptivités statiques. Pour qu'une étape ne soit pas fugitive, il faut que Re.Rs = 0 au moment de l'activation de l'étape, avec Re: réceptivité entrante et Rs: réceptivité sortante. Une étape fugitive peut être la caractéristique d'un mauvais fonctionnement de l'automatisme.

0 t

0 t

0

X9

re

rs8

9

re

rs

t

III.4 ) MATÉRIALISATION DES GRAFCET

III.4.1 ) Matérialisation d'un Grafcet par un séquenceur câblé (Bascules RS)

Un Grafcet est constitué d'un certain nombre d'étapes. A chaque étape i, nous associons une variable booléenne Xi représentant son activité (Xi=1: l'étape i est active, Xi=0: l'étape i est inactive). Il est alors possible de matérialiser Xi par la variable de sortie Qi d'une bascule (RS, JK ou D). La synthèse de l'automate consiste à calculer les entrées (Ri, Si, Ji, Ki ou Di) de ces bascules en fonction des variables Xi et des réceptivités associées aux transitions du Grafcet.

Il reste à résoudre le problème du marquage initial: les bascules correspondantes aux étapes initiales doivent être mises à 1 et les autres à 0. Nous utilisons pour cela une entrée d'initialisation I qui permet de forcer les bascules dans la configuration initiale.

Exemple :

7

6

8

a

b

A

Considérons l'étape 6. Si nous utilisons des bascules RS, la sortie Q7 correspondant à X7 est mise à 1 quand la transition précédente est franchie. Autrement dit il faut que X6=1 et que a=1 (réceptivité à 1) donc nous obtenons S7= X6.a Cette bascule est remise à zéro lorsque l'étape 8 est activée (X8=1) ou lorsque le Grafcet est forcé à son état initial (I=1). De cette façon on en déduit que R7=X8+I. L'action A est continue donc maintenue tant que X7=1, ainsi A=X7. Il suffit en suite de reconduire cette étude pour toutes les étapes du Grafcet et de tracer le logigramme correspondant.

Exemple de programme matérialisé par des bascules RS :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 61 -

GRAFCET :

0

1

2

3

4

m

a b

c

A=1

A=0

B

B

Démarche pour réaliser le câblage avec des bascules RS

Pour réaliser un Grafcet à l'aide de bascules RS il faut se poser les questions suivantes :

Cas d'une étape initiale :

Qui permet de faire passer cette étape à l'état 1 ? L'étape antérieure et la récéptivité de l'étape antérieure OU l'entrée initialisation I.

Qui permet de faire passer cette étape à l'état 0 ? L'étape suivante.

Schéma :

i Ri Si

XiXi+1

I (initialisation)Xi-1

ri-1

Dans le cas d'une bascule RS nous savons que R=1 et S=1 est un état interdit donc pour éviter cet état il faut veiller à interdire ce cas. Pour cela nous allons rendre prioritaire l'entrée d'initialisation I.

Table de Vérité de Ri :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 62 -

Attention, nous sommes dans le cas d'une étape initiale donc quand I=1 : nous faisons la mise à 1 (set) des étapes initiales et la mise à zéro des étapes classiques.

I Xi+1 Ri 0 0 0 Si I=0 Ri=Xi+1 0 1 1 Si I=0 Ri=Xi+1 1 0 0 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=0 et Si=1 1 1 0 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=0 et Si=1

Donc : R I Xi i= +. 1

Table de Vérité de Si :

I Xi-1. ri-1 Si 0 0 0 Si I=0 Si= Xi-1. ri-1 0 1 1 Si I=0 Ri= Xi-1. ri-1 1 0 1 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=0 et Si=11 1 1 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=0 et Si=1

Donc : S I X ri i i= + − −1 1.

Schéma :

i Ri Si

Xi

Xi+1

I (initialisation)Xi-1

ri-1

I

(initialisation)

Cas d'une étape classique :

Qui permet de faire passer cette étape à l'état 1 ? L'étape antérieure et la récéptivité de l'étape antérieure.

Qui permet de faire passer cette étape à l'état 0 ? L'étape suivante OU aussi l'entrée initialisation I.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 63 -

Schéma :

i Ri Si

XiXi+1

I (initialisation)

Xi-1

ri-1

Dans le cas d'une bascule RS nous savons que R=1 et S=1 est un état interdit donc pour éviter cet état il faut veiller à interdire ce cas. Pour cela nous allons rendre prioritaire l'entrée d'initialisation I.

Table de Vérité de Ri :

Attention nous sommes dans le cas d'une étape classique donc quand I=1 : nous faisons la mise à 1 (set) des étapes initiales et la mise à zéro des étapes classiques.

I Xi+1 Ri 0 0 0 Si I=0 Ri=Xi+1 0 1 1 Si I=0 Ri=Xi+1 1 0 1 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=1 et Si=0 1 1 1 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=1 et Si=0

Donc : R I Xi i= + +1

Table de Vérité de Si :

I Xi-1. ri-1 Si 0 0 0 Si I=0 Si= Xi-1. ri-1 0 1 1 Si I=0 Ri= Xi-1. ri-1 1 0 0 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=1 et Si=01 1 0 Si I=1 Set de la bascule donc Ri=1 et Si=0

Donc : S I X ri i i= − −. .1 1

Schéma :

i Ri Si

XiXi+1

I (initialisation)

Xi-1

ri-1I (initialisation)

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 64 -

Nous allons maintenant réaliser le Grafcet précédent à l'aide de bascule RS

I

R0 S0

X0

X1

IX2c

R1 S1

X1X2

I

X0

I

R3 S3

X3X4

I

X0

mI

R2 S2

X2X0

I

X1

aI

R4 S4

X4X0

I

X3

bI

m

X3

X4

B

R0

S0A

Exemple : Déplacement de deux chariots

G1 D1a1 b1

G2 D2a2 b2

m

Nous disposons de deux chariots C1 et C2 pouvant se déplacer entre deux postes munis de deux fins de course (respectivement a1, b1 et a2, b2). Les chariots sont munis tous les deux d'un moteur à deux sens de marche (D1, G1 pour C1; D2, G2 pour C2). Initialement, les deux chariots se trouvent respectivement en a1 et en a2.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 65 -

Spécifications :

Lorsque l'opérateur appui sur le bouton poussoir m, les deux chariots commencent un aller - retour ai bi ai.

Cependant la durée du trajet aller ne doit pas excéder un certain temps T0. Dans le cas contraire, une alarme K1 se déclenche et le chariot repart vers ai.

De plus le premier chariot arrivé en bi attend 5 seconds avant de repartir.

Enfin, le dernier chariot revenu en ai déclenche une alarme k2 qui doit être acquitté par l'opérateur (appui sur acq) pour qu'un nouveau cycle puisse redémarrer par appui sur m.

Questions : - Réalisez le Grafcet niveau 1 correspondant au cahier des charges ?

- Donnez les équations afin de réaliser le logigramme avec des bascules RS ?

III.4.2 ) L'automate programmable

Le but est de piloter une partie opérative avec un calculateur convenablement programmé. Du point de vue matériel il y a plusieurs solutions:

• Mini ordinateur ou calculateur: (PDP, Solar, VAX...) avec des capteurs d'entrées/sorties industriels.

• Microprocesseur + mémoire + interface d'E/S + autres interfaces: une telle configuration est appelée A.P.I. (Automates Programmables Industriels). Les A.P.I. sont conçus pour résister à l'environnement industriel (protection contre les parasites, les surtensions, les défauts d'isolement). Ils sont munis de batteries (protection contre les coupures) et de chiens de garde (pour le contrôle des cycles machine). L'architecture des A.P.I. est la suivante:

MEMOIRE PROGRAMME

PROCESSEUR UNITE CENTRALE

MEMOIRE IMAGE (supervision)Interface d'E/S Interface d'E/SP.O. P.O.

(support physique du logiciel)

(680x0, 80x86...)

RAMEPROMEEPROM

Les Entrées/Sorties peuvent être de trois types :

• TOR (tout ou rien) : 0/5 volts (TTL), 0/24 volts, 0/48 volts, 0/220 volts

• analogiques : pour mesurer des pressions, températures, débits, vitesses ou commander des vannes, des moteurs, ... 0/10 Volts (boucle de tension) 4/20 milliampères (boucle de courant)

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• numériques : valeur binaire sur N bits : code à barre

Les principaux fabricants d'automates : Siemens (N°1 Mondial), Allen Bradley (N°2 Mondial), Schneider (N°1 Français) Omron A.E.G. Modicon Hitachi Yukogawa ...

Un automate est une structure informatique industrielle travaillant en temps réel, pilotant une partie opérative et pouvant être programmée par un automaticien à l'aide d'un langage adapté.

Exemple d'automate Schneider :

Exemple d'automate Siemens :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 67 -

III.4.3 ) Le langage littéral

Le langage littéral est composé d'une suite d'instructions qui comportent :

• Une étiquette facultative : c'est un mnémonique à 3 lettres permettant de désigner une instruction par sa fonction plutôt que par son numéro.

• Un numéro de ligne : il s'agit en fait d'une adresse décimale permettant de repérer une instruction.

• Une instruction : elle est en général constituée d'un opérateur et d'un opérande.

Exemple : ACT 15 D=X3 Étiquette Adresse décimale Instruction : opérateur, opérande

Les différents éléments du langage littéral sont :

♦ Les expressions booléennes (<e.b>). Elles sont composées uniquement de variables et des opérateurs logiques ET, OU et NON. Elles peuvent aussi être constituées de variables temporisées : (<e.b>,ζ) : expression booléenne temporisée à l'appel.

♦ Les affectations. Elles sont de quatre types:

Les affectations simples directes : X = <e.b> Les affectations simples inverses : X = <e.b> Les affectations mémorisées directes : X ≅ <e.b> (si <e.b> = 1 alors X = 1) Les affectations mémorisées inverses : X ≅ <e.b> (si <e.b> = 1 alors X = 0)

♦ Les branchements. Ils sont de deux types :

Branchements inconditionnels (saut) : ST <adresse> Branchements conditionnels : si <e.b1> = <e.b2> alors ST <adresse>

si <e.b1> ≠ <e.b2> alors ST <adresse> ♦ L'adressage peut être de trois types :

Adressage symbolique : ST <étiquette> Adressage indexé : ST + <incrément> Adressage absolu (direct) : ST <N° d'instruction>

III.4.4 ) Matérialisation d'un Grafcet sur automate

Pour matérialiser un Grafcet sur un automate nous allons procéder par gestion autour des transitions. Le programme contient successivement :

• La programmation des échanges (mnémonique ECH) : cette gestion est effectuée par l'automate.

• L'animation du Grafcet qui est décomposée en trois sous-ensembles:

1. Le calcul des franchissabilités (mnémonique FRA) : la franchissabilité d'une transition est une variable logique notée Fi qui vaut 1 si et seulement si cette transition peut être franchie. Autrement dit il faut que les étapes immédiatement

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 68 -

précédentes soient actives et que la réceptivité associée à cette transition soit vraie. Ainsi Fi=Xi-1.Ci.

2. Le franchissement des transitions (mnémonique FTR) : pour chacune des transitions on évalue sa franchissabilité (Fi) et lorsqu'elle est vraie on désactive les étapes immédiatement précédentes et on active les étapes immédiatement suivantes si Fi=0 l'état du Grafcet reste inchangé. Ainsi Xi≅Fi et Xi+1≅Fi.

3. Le calcul des variables de retard (mnémonique RET) : dans le cas où le Grafcet contient des réceptivités dynamiques on utilise des variables de retard notées M* afin de modéliser les fronts d'une variable. Ainsi on a : ↑M=M.M*. Cette valeur M* est en fait la valeur de M au cycle d'automate précédant :

M 0 0 0 1 1 1 M* - 0 0 0 1 1 M* - 1 1 1 0 0

M.M* 0 0 0 1 0 0

• L'initialisation (mnémonique INI) : Le but de cette partie est d'activer les étapes initiales et de désactiver toutes les autres. On utilise pour cela une variable booléenne supplémentaire notée I de la façon suivante:

Étape initiale : Xi≅I Étape non initiale : Xi≅I

• Les actions (mnémonique ACT) : Les actions sont calculées dans cette dernière partie en fonction de l'activité des étapes et des conditions qui leur sont associées :

Action simple : A=Xi action inconditionnelle A=Xi.c action conditionnelle

Action mémorisée: A≅Xi action inconditionnelle mémorisée à l'appel A≅Xi.c action conditionnelle mémorisée à l'appel A≅Xi action inconditionnelle mémorisée à la retombée A≅Xi.c action conditionnelle mémorisée à la retombée

Un programme littéral est donc constitué selon la structure suivante : ECH : Gestion des échanges. FRA : Calcul des franchissabilités. FTR : Calcul des franchissements. RET : Calcul des variables de retard. INI : Initialisation du Grafcet. ACT : Calcul des actions.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 69 -

Exemple :

1

C D

E E

B

X7

X1

m

b b.c

d c

f+g f.g

a

2

7

3

4

5

6

F8

F7 F6

F5

F4F2

F3

F1

Etiquette Numéro de ligne Instruction

FRA : 0 F1=X1.m. m * 1 F2=X2.b 2 F3=X3.d. d* 3 F4=X2. b .c 4 F5=X5.c 5 F6=X6.f.g 6 F7=X4.(f+g) 7 F8=X7.a

FTR : 8 X1 ≅F1 9 X2≅F1 10 X2 ≅F2 11 X3≅F2 12 X3 ≅F3 13 X4≅F3 14 X2 ≅F4 15 X5≅F4 16 X5 ≅F5 17 X6≅F5 18 X6 ≅F6 19 X7≅F6 20 X4 ≅F7 21 X7≅F7 22 X7 ≅F8 23 X1≅F8

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 70 -

RET : 24 m*=m 25 d*=d

INI : 26 X1≅I 27 X2 ≅I 28 X3 ≅I 29 X4 ≅I 30 X5 ≅I 31 X6 ≅I 32 X7 ≅I

ACT : 33 C=X3 34 D=X5 35 E=X4+X6 36 B=X7

Exercice :

6

7

4

5

3

8

9

10

11

12

1

2

13

A

B

C D

E E

F

G

M

B

X13

X1

a

m

b b.c

d c

f+g f.g

h

t/X10/10s

j .a j

1

a

h

Question : - Réalisez le programme en langage littéral ?

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Etiquette Numéro de ligne Instruction

FRA : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 45 46 47 48 49 50 51 52

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 72 -

53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 73 -

III.4.5 ) Le LADDER (Réseaux à contact)

GÉNÉRALITÉS C'est un langage à contact très proche des circuits électriques.

Les données

Les bits d'entrées sont représentés en ladder de la façon suivante : %Ix,y x : n° du module d'interface, y : n° de l'entrée utilisée sur la carte d'entrées.

Les bits de sorties sont représentés en ladder de la façon suivante : %Qx,y x : n° du module d'interface, y : n° de l'entrée utilisée sur la carte de sorties.

Un automate possède des bits internes pour permettre de faire des calculs logiques. Ces bits internes sont représentés de la façon suivante : %Mx avec x : [0..255].

Un automate possède des mots internes pour permettre de faire des calculs arithmétiques ou mémoriser des informations.

Il existe deux sortes de mots :

- Des mots internes variables qui sont représentés de la façon suivante : %Mwx avec x : [0..128].

- Des mots internes constants qui sont représentés de la façon suivante : %Kwx avec x : [0..128].

Programme : Un programme en langage LADDER se compose d'une suite ordonnée de "réseaux".

Entrées Sorties

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Chapitre 3 : Le Grafcet

- 74 -

Réseau : Un réseau se compose :

- d'une étiquette, encore appelée LABEL, formée des lettres %L suivie d'un numéro compris entre 1 et 999. Deux réseaux différents ne peuvent porter la même étiquette.

- d'un commentaire (facultatif), composé de caractères alphanumériques. - du réseau proprement dit : composé de deux barres équipotentielles verticales, entre

lesquelles nous comptons 11 cases (ce nombre de cases n'est pas fixe). Chaque case peut recevoir un "élément graphique" ; nous pouvons ainsi tracer un "schéma électrique".

Éléments du LADDER : Le langage LADDER se compose :

- du langage à contacts, - des blocs comparaisons, - des blocs opérations, - des blocs fonctions.

LE LANGAGE A CONTACTS

Éléments graphiques : Les éléments graphiques dont nous disposons pour programmer un réseau se classent en trois catégories.

• Les contacts (entrées, test de l'état des sorties, temporisation...) :

- les contacts "travail" (variable logique non inversée) :

- les contacts "repos" (variable logique inversée) :

Exemple de fonction : a.b

%L1 ("Fonction logique : a.b")

%a %b

a.b

Exemple de fonction : a+b

%L1 ("Fonction logique : a+b")

%a

%b

a+b

- les contacts pour faire les fronts montants :

- les contacts pour faire les fronts descendants :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Les bobines (sorties) :

- les bobines directes :

- les bobines inverses :

- les bobines d'enclenchement ou bobines SET :

- les bobines de déclenchement ou bobines RESET :

es connexions : • Les connexions entre chaque élément :

- les connexions horizontales : ,

- Les connexions verticales :

Les contacts et les liaisons horizontales se placent dans toutes les cases appartenant aux 10 premières colonnes.

Les liaisons verticales se placent entre deux colonnes, à cheval sur deux lignes.

Les bobines se placent dans les cases de la 11e colonne.

• Fonctionnement des contacts : chaque contact est associé à un bit, lu par le processeur. Le contact travail doit être considéré comme fermé si et seulement si son bit associé vaut 1.

• Fonctionnement des bobines directes et inverses : Chacune de ces bobines est associée à un bit, écrit par le processeur.

Pour une bobine directe, le processeur fixe ce bit à 1 si la bobine est alimentée et le fixe à 0 dans le cas contraire.

Pour une bobine inverse, le processeur fixe ce bit à 0 si la bobine est alimentée et le fixe à 1 dans le cas contraire.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Fonctionnement des bobines d'enclenchement (bobines SET) et de déclenchement (bobines RESET) : Chacune de ces bobines est associée à un bit, écrit par le processeur.

Pour une bobine d'enclenchement, le processeur fixe ce bit à 1 si la bobine est alimentée, et ne le modifie pas dans le cas contraire.

Pour une bobine de déclenchement, le processeur fixe ce bit à 0 si la bobine est alimentée, et ne le modifie pas dans le cas contraire.

SCRUTATION D’UN RÉSEAU

Langage à contacts

• Noeuds d'un réseau : Pour comprendre la scrutation d'un réseau, il faut se figurer les "noeuds" d'un réseau, tels qu'ils apparaissent sur la figure ci-dessous, et remarquer que tous les éléments graphiques aboutissent à des noeuds.

C0 C1 C2 C3 C5C4 C6 C7 C8 C9 C10I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Règles de scrutation : La scrutation d'un réseau exploité en langage à contacts obéit aux règles suivantes.

- Les noeuds de la barre équipotentielle de gauche sont tous au "potentiel logique" 1, - La scrutation du réseau s'effectue dans l'ordre suivant :

- Scrutation de la ligne 1, - Scrutation de la ligne 2, - Scrutation de la ligne 3, - Scrutation de la ligne 4,

.

. - Scrutation de la ligne 10 etc..

C0 C1 C2 C3 C5C4 C6 C7 C8 C9 C10I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10

- lors de la scrutation d'une case appartenant à l'une des 10 premières colonnes, le processeur fixe le potentiel des noeuds de droite de cette case :

- à la valeur 0 si cette case n'est pas conductrice - à la valeur du potentiel du noeud de gauche si cette case est conductrice

- lors de la scrutation d'une case de la colonne 11, le processeur déclare "alimentée" une bobine dont le noeud de gauche est au potentiel logique 1.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Scrutation des blocs

• Blocs comparaison - blocs fonctions : Dans un réseau LADDER, la représentation d'un bloc comparaison ou d'un bloc fonction est un rectangle occupant deux colonnes (la colonne 11 étant exclue) et une à quatre lignes :

Un tel bloc présente donc un ou plusieurs noeuds d'entrée et un ou plusieurs noeuds de sortie.

Le principe de scrutation est le même que celui d'un réseau exploité en langage à contact. Toutefois :

- les noeuds internes du bloc ne sont pas scrutés, - seule la case en haut à gauche du bloc est scrutée, - lors de la scrutation de cette case, l'exécution de la comparaison ou de la fonction est

déclenchée, selon :

• les valeurs des potentiels logiques des noeuds d'entrée, • la nature du bloc.

et les potentiels des noeuds de sortie sont fixées en conséquence.

• Blocs opérations : Dans un réseau LADDER, la représentation d'un bloc opération est un rectangle occupant quatre colonnes (dont la colonne C10)

Un tel bloc présente donc un noeud d'entrée.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Le principe de la scrutation est le même que celui d'une bobine. Toutefois :

- les noeuds internes du bloc ne sont pas scrutés, - seule la case de gauche du bloc est scrutée, - lors de la scrutation de cette case, l'exécution de l'opération est déclenchée si et seulement si

le noeud d'entrée est au potentiel 1.

LES BLOCS DE COMPARAISON

• Élément graphique : Dans un réseau, l'élément graphique représentant un bloc comparaison occupe la place de deux contacts. Il peut se placer dans les colonnes C0 à C10 :

• Fonctionnement : Le bloc comparaison se comporte comme un contact dont l'état dépend d'une condition exprimée à l'intérieur de ce bloc. Ce contact est

- fermé si la condition est vérifiée - ouvert dans le cas contraire.

• Opérandes : Un bloc comparaison fait appel à deux opérandes, notés OP1 et OP2. Il s'agit de mots de 16 bits.

L'opérande OP1 peut être : un mot interne, un mot constant ou une valeur immédiate.

L'opérande OP2 peut être : un mot interne, un mot constant ou une valeur immédiate.

• Comparaisons : La condition exprimée à l'intérieur d'un bloc comparaison est l'une des six comparaisons suivantes :

OP1 < OP2 OP1 <= OP2 OP1 > OP2 OP1 => OP2 OP1 = OP2 OP1 <> OP2

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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LES BLOCS OPÉRATIONS

Généralités

• Élément graphique : dans un réseau, l'élément graphique représentant un bloc opération occupe la place de trois contacts et d'une bobine.

• Fonctionnement : Le bloc opération se comporte comme une bobine, dont l'alimentation provoque l'exécution d'une opération exprimée à l'intérieur de ce bloc.

• Opérandes : Un bloc opération fait appel à deux opérandes, notés OP1 et OP2. Il s'agit, selon, les cas, de mots internes, de mots constants, de chaînes de bits, ou de valeurs immédiates.

En cas d'opérateur à une opérande, OP1 n'est pas utilisé.

• Opérateur : Un bloc opérateur fait appel à un opérateur, noté OP. Le tableau ci-dessous donne la liste des ces opérateurs.

Opérateurs OP Arithmétiques Transfert := à un opérande Conversion BCD Binaire INT_TO_BCD

Conversion Binaire BCD BCD_TO_INT Logiques Complément bit à bit NOT

à un opérande Décalage circulaire à droite ROR Décalage circulaire à gauche ROL Addition +

Arithmétiques Soustraction - à deux opérandes Multiplication *

Division / Logiques ET bit à bit AND

à deux opérandes OU bit à bit OR OU exclusif bit à bit XOR Affectation :=

LES BLOCS FONCTIONS

Généralités

• Principe : Bien qu'incorporé au processeur, un bloc fonction doit être considéré comme une ressource physique séparée de celui-ci. Un tel bloc fonction :

- reçoit des ordres du processeur par des "bits de commande" non adressés, - échange avec la mémoire image des pseudo - variables d'entrées - sorties" adressées.

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Processeur

Mémoire - Image

lecture

écriture

Bloc-Fonction

Bits de commandePseudo-entrées

Pseudo -so rties

• Limitation du nombre : puisqu'il s'agit de ressources physiques, chaque type de bloc fonction est numéroté, et limité en nombre.

• Lecture et écriture : Il s'agit de lecture et d'écriture par le processeur. Donc :

- les pseudo variables d'entrées peuvent être lues, mais non écrites, - les pseudo variables de sorties peuvent être lues et écrites.

En particulier, en programmation générale :

- les pseudo variables d'entrées doivent être considérées comme des mots constants, - les pseudo variables de sorties doivent être considérées comme des mots internes.

Les temporisations

• Élément graphique : Dans un réseau, l'élément graphique représentant un temporisateur occupe trois lignes et deux colonnes. Il peut se placer dans les colonnes C0 à C10 :

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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• Caractéristiques :

Bits de commande :

- bit de lancement IN.

• Bases de temps : La valeur de la base de temps est fixée lors du paramétrage du bloc. Les valeurs possibles correspondent à des bits systèmes cadencés par le processeur aux périodes indiquées par le tableau ci-dessous. Nous avons 10 ms, 100 ms, 1 s et 1 mn.

En conséquence, il faut toujours adopter la base de temps la plus faible parmi celles qui sont compatibles, avec l'application.

Autres blocs disponibles

Représentation d'un Grafcet en LADDER

Pour représenter un Grafcet en langage LADDER il faut utiliser un mot qui contient le numéro de l'étape active. Le mot utilisé s'appellera par exemple %Mw1. Nous avons ici un Grafcet contenant un ET avec deux branches. A cause de ce ET nous allons avoir deux étapes actives en même temps. Donc pour mémoriser deux étapes il faut utiliser deux mots : %Mw1 et %Mw2.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

A=1

A=0

B

BC

D E

F

a.b+c

d

e f.e

a+b

1

1

f

g kq

a

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Nous avons un automate avec une carte de 16 entrées et une carte de 16 sorties. La carte d'entrées est positionné en 2ème position. La carte de sorties est positionné en 4ème position.

Configuration de l'automate :

AlimentationCarte processeur

Carte d'entrées

Carte de sorties

Donc les entrées seront numérotées de %I2.0 à %I2.15 et les sorties seront numérotées de %Q4.0 à %Q4.15.

La première chose à faire est un tableau de correspondance. Ce tableau permet de faire la liaison entre les entrées ou les sorties utilisées sur le Grafcet et les entrées/sorties utilisées dans l'automate.

Tableau de correspondance :

Entrées Grafcets Entrées Automates Sorties Grafcets Sorties Automates a %I2.0 A %Q4.0 b %I2.1 B %Q4.1 c %I2.2 C %Q4.2 d %I2.3 D %Q4.3 e %I2.4 E %Q4.4 f %I2.5 F %Q4.5 g %I2.6 k %I2.7 q %I2.8

i (Init) %I2.9

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Chapitre 3 : Le Grafcet

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Exercice :

6

7

4

5

3

8

9

10

11

12

1

2

13

A

B

C D

E E

F

G

M

B

X13

X1

a

m

b b.c

d c

f+g f.g

h

t/X10/10s

j .a j

1

a

h

Question : Réalisez le programme en langage ladder ?