Centre Universitaire de Technologie

Franco-Libanais - CUT

Automates et Informatique industrielle

Dr Mohamad KHALIL

Plan du cours : 1- GRAFCET 2- Automates programmables industriels (API) ou PLC 3- Le langage Ladder 4- Les rseaux locaux industriels -Couches -Bus ASI -Bus MODBUS -Bus Ethernet -

Grafcet page : 2

Chapitre1 : LE GRAFCET

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Table des matires LE GRAFCET ................................................................................................................................ 4

1 Introduction ........................................................................................................................... 6 1.1 Dfinition ....................................................................................................................... 6 1.2 Domaine d'application .................................................................................................... 6

2 Langage et interprtation ...................................................................................................... 6 2.1 Principe du grafcet ......................................................................................................... 6 2.2 Rgles d'volution du grafcet ......................................................................................... 8 2.3 Actions associes aux tapes. ....................................................................................... 10

2.3.1 Ordre continu ......................................................................................................... 10 2.3.2 Ordre conditionnel ................................................................................................ 10 2.3.3 Ordre de mmorisation de l'action ......................................................................... 10 2.3.4 Ordre retard (D) ................................................................................................... 11 2.3.5 Ordre de dure limite (L) ..................................................................................... 12 2.3.6 Dcompteur ........................................................................................................... 12

2.4 Transitions .................................................................................................................... 13 2.4.1 Transition ............................................................................................................... 13 2.4.2 Receptivit ............................................................................................................. 13 2.4.3 Liaison oriente ..................................................................................................... 13

2.5 Squences de base ........................................................................................................ 13 2.5.1 Grafcet linaire (squence unique) ........................................................................ 13 2.5.2 Divergence et convergence en "OU". ................................................................... 14 2.5.3 Divergence et convergence en "ET" ......................................................................... 15 2.5.4 Sauts d'tapes et reprise de squences ................................................................... 16 2.5.5 Sous-programmes .................................................................................................. 17

a) Macro-tape ........................................................................................................... 17 b) Graphe auxiliaire ................................................................................................... 18

2.5.6 Traitement d'arrt ................................................................................................... 20 a) sans squence d'urgence "Fig" ............................................................................. 20 b) squence d'urgence ................................................................................................ 21

2.5.7 Traitement de modes de marche ............................................................................ 22 a) Marche cycle par cycle .......................................................................................... 22 b) Cycle unique .......................................................................................................... 23 c) Marche automatique / arrt cycle .......................................................................... 24 d) Marche auto/cycle par cycle .................................................................................. 25

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Table des illustrations : Figure 1 : Principe du grafcet .......................................................................................................... 7 Figure 2 : Etape initiale .................................................................................................................. 8 Figure 3 : Franchissement d'une transition .................................................................................... 8 Figure 4 : Evolution des tapes actives ........................................................................................... 9 Figure 5 : ordre continu ................................................................................................................. 10 Figure 6 : ordre conditionnel ......................................................................................................... 10 Figure 7 : ordre de mmorisation .................................................................................................. 11 Figure 8 : Ordre retard ................................................................................................................. 11 Figure 9 : ordre de dure limite ................................................................................................... 12 Figure 10 : Dcompteur ................................................................................................................ 12 Figure 11 : Grafcet linaire ........................................................................................................... 13 Figure 12 : Divergence et convergence en "OU" .......................................................................... 14 Figure 13 : rceptivits exclusives. ............................................................................................... 15 Figure 14 : divergence et convergence en ET. .............................................................................. 15 Figure 15 : saut d'tapes ................................................................................................................ 12 Figure 16 : reprise de squence ..................................................................................................... 16 Figure 17 : macro tape................................................................................................................. 17 Figure 18 : graphe auxiliaire ......................................................................................................... 18 Figure 19 : graphe auxiliaire ......................................................................................................... 19 Figure 20 : traitement d'arrt fig. ................................................................................................ 20 Figure 21 : traitement d'arrt d'urgence squentiel. ...................................................................... 21 Figure 22 : Marche cycle par cycle ............................................................................................... 22 Figure 23 : Marche cycle unique .................................................................................................. 23 Figure 24 : Marche automatique / arrt cycle .............................................................................. 24 Figure 25 : Marche auto / cycle par cycle ..................................................................................... 25

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LE GRAFCET

1 Introduction 1.1 Dfinition Le diagramme fonctionnel ou GRAFCET (Graphe de Commande Etape Transition) est un moyen de description du cahier des charges dun automatisme. C'est une mthode de reprsentation graphique qui dcrit les comportements successifs de la partie commande dun systme automatis (ordres mettre, actions effectuer, vnements surveiller). 1.2 Domaine d'application Le diagramme fonctionnel est indpendant des techniques squentielles tout ou rien, pneumatique, lectrique ou lectronique, cbles ou programmes, pouvant tre utilises pour raliser lautomatisme de commande.Mais lutilisation de squenceurs, dune part, et dautomates instructions dtapes dautre part, permet une transcription directe du diagramme fonctionnel . Cette reprsentation graphique concise et facile lire est aisment comprhensible par toute personne en relation avec le systme automatis, du concepteur lutilisateur sans oublier lagent de maintenance. Utilis industriellement, le GRAFCET est aussi enseign dans les options techniques et lenseignement suprieur. Depuis les premires publications le concernant et surtout depuis la norme franaise NF C03-190 de 1982, cet outil a t travaill et enrichi par le groupe systmes logiques de l'AFCET (Association Franaise pour la Cyberntique Economique et Technique) Il existe une documentation et symboles graphiques, diagramme fonctionnel "Grafcet" dite par l'Union Technique de l'Electricit. UTE C03-190 Nov. 1990

2 Langage et interprtation 2.1 Principe du grafcet Pour visualiser le fonctionnement de lautomatisme, le GRAFCET utilise une succession alterne dETAPES et de TRANSITIONS. A chaque tape correspond une ou plusieurs actions excuter. Une tape est soit active, soit inactive. Les actions associes cette tape sont effectues lorsque celle-ci est active. Les transitions indiquent avec les LIAISONS ORIENTEES, les possibilits dvolution entre tapes. A chaque transition est obligatoirement associe une condition logique pouvant tre vraie ou fausse. Cette condition de transition est appele RECEPTIVITE. Lvolution dune tape une autre ne peut seffectuer que par le franchissement dune transition. Une transition ne peut tre franchie, donc activer ltape suivante que :

-si elle est valide par ltape antrieure active, -et que les conditions de rceptivit soient satisfaites.

Grafcet page : 6

Figure 1 : Principe du grafcet

Etape initiale : reprsente une tape qui est active au dbut du fonctionnement. Elle se diffrencie de ltape en doublant les cts du carr.

Transition : la transition est reprsente par un trait horizontal Rceptivit : les conditions de rceptivit sont inscrites droite de la transition Etape : chaque tape est reprsente par un carr repr numriquement Action(s) : elles sont dcrites littralement ou symboliquement lintrieur dun ou

plusieurs rectangles relis par un trait la partie droite de ltape. Liaisons orientes : indique le sens du parcours.

Niveaux demploi du GRAFCET Afin de dfinir correctement le cahier des charges dun quipement, le diagramme fonctionnel est utilis 2 niveaux :

Niveau 1 : ne prend en compte que l'aspect fonctionnel du cahier des charges. Il ne considre que les actions raliser et les informations ncessaires pour les obtenir, sans spcifier comment elles seront technologiquement obtenues.

Niveau 2 : pourra tre diffrent du grafcet de niveau 1 compte tenu de la nature et en particulier de la technologie des capteurs et actionneurs utiliss.

3FIN

Etapes repres

2

Liaisons orientes d'tape transitionet de transition tape.

Dpart cycle ET Conditions initiales

41ATT

Repre de l'tapeEtape initiale

Transition Rceptivit associe la transition

Action(s) associe(s) l'tape 3

Action(s) associe(s) l'tape 2

Attente

Grafcet page : 7

2.2 Rgles d'volution du Grafcet Rgle 1 Linitialisation prcise les tapes actives au dbut du fonctionnement. Elles sont

actives inconditionnellement et repres sur le GRAFCET en doublant les cts des symboles correspondants.

Figure 2 : Etape initiale

Rgle 2 Une transition est soit valide soit non valide. Elle est valide lorsque toutes les

tapes immdiatement prcdentes sont actives. Elle ne peut tre franchie que:

41ATT

- lorsquelle est valide - et que la rceptivit associe la transition est vraie.

La transition est alors obligatoirement franchie.

Figure 3 : Franchissement d'une transition

11

10

a (b + c) = 0

e f

11

10

a (b + c) = 0 ou 1

e f

11

10

a (b + c) = 1

e f

Transition non valideLa transistion 10-11 est non valide,l'tape 10 tant inactive

Transition valideLa transistion 10-11 est valide, l'tape10 tant active, mais ne peut trefranchie car la rceptivit a (b + c) = 0

Transition franchieLa transistion 10-11 est franchiecar la rceptivit a (b + c) = 1L'tape 11 est active

Grafcet page : 8

Rgle 3 Le franchissement dune transition entrane lactivation de toutes les tapes immdiatement suivantes et la dsactivation de toutes les tapes immdiatement prcdentes. Cette volution du GRAFCET est donc synchrone. Il y a volution asynchrone lorsque le franchissement de la transition entrane lactivation des tapes suivantes et que cest la vrification de cette activation qui autorise la dsactivation des tapes prcdentes.

Figure 4 : Evolution des tapes actives Rgle 4 Plusieurs transitions simultanment franchissables sont simultanment franchies. Rgle 5 Si au cours du fonctionnement, une mme tape doit tre dsactive et active

simultanment, elle reste active. Lactivation doit tre prioritaire sur la dsactivation au niveau dune mme tape.

Remarque : La dure de franchissement dune transition ne peut jamais tre rigoureusement

nulle, mme si, thoriquement (rgles 3 et 4), elle peut tre rendue aussi petite que possible. Il en est de mme de la dure dactivation dune tape. En outre, la rgle 5 se rencontre trs rarement dans la pratique. Ces rgles ont t ainsi formules pour des raisons de cohrence thorique interne au GRAFCET.

9 13 22

15 16

9 13 22

15 16

9 13 22

15 16

Transition non valide(tape 9 inactive)

Transition valide(9, 13, 22 actives)

Transition franchie(9, 13, 22 inactives, 15, 16 actives)

a + b c = 0 ou 1 a + b c = 0 a + b c = 1

Grafcet page : 9

2.3 Actions associes aux tapes. Rappelons que l'ordre conditionne l'action. 2.3.1 Ordre continu L'ordre est mis de faon continue tant que l'tape laquelle il est associ est active

Figure 5 : ordre continu

1 ORDRE " A "

2.3.2 Ordre conditionnel L'ordre est mis lorsqu'en plus de l'activit de l'tape laquelle il est associ, une condition logique spcifie doit tre satisfaite.

Figure 6 : ordre conditionnel

2 ORDRE " B "si d ou

2 ORDRE " B "

d

2.3.3 Ordre de mmorisation de l'action Ces deux ordres, de mmorisation et d'effacement permettent d'laborer l'action de sortie du composant : ordre de dbut d'action , not : "action = 1" (set) ordre de fin d'action, not : "action=0" (reset)

Grafcet page : 10

Figure 7 : ordre de mmorisation

9

...

8 S

10

...

...

DEBUTACTION P

11 R FINACTION P

9

...

8

10

...

...

ACTION "P" = 1

11 ACTION "P" = 0

ou

2.3.4 Ordre retard (D) C'est un cas particulier d'un ordre conditionnel ou le temps intervient comme condition logique

Figure 8 : Ordre retard

3 ORDRE " E "si t / X3 / 4s

3 ORDRE ED = 4sD

indication dudlai (retard)

Grafcet page : 11

2.3.5 Ordre de dure limite (L) L'ordre est mis immdiatement ds l'activation de l'tape laquelle il est associ, mais sa dure est limite la valeur spcifie

Figure 9 : ordre de dure limite

2.3.6 Dcompteur Il faut prvoir une squence d'initialisation (ou de remise zro dans le cas d'un compteur). Aprs l'action, on tablit une squence de dcrmentation du dcompteur suivi d'une reprise de squence en fonction de la valeur de celui-ci

Figure 10 : Dcompteur

4 4 ORDRE GL = 6s

ORDRE " G "Si t / X4 / 6s L

indication de ladure spcifie

de l'ordre

Grafcet page : 12

41

2 InitialisationC = 4

a

4

3

5 DcrmenterCompteur C

e

Action E

Action D

d

C = 0

C = 4

C = 0

2.4 Transitions

es transitions indiquent les possibilits d'volution entre tapes. On associe chaque transition une ele rceptivit.

a rceptivit est crite sous forme de proposition logique, c'est une information simple ou une formations extrieures (capteur, compteur, etc )

tat du grafcet. verticales.

(squence unique) Le Grafcet linaire ci-dessous, reprsente un cycle fonctionnel d'une perceuse, c'est une succession d'tape et de transitions.

afcet linaire

2.4.1 Transition Lcondition logique app 2.4.2 Rceptivit Lfonction combinatoire d'in 2.4.3 Liaison oriente Les liaisons indiquent l'volution de l'Les liaisons sont horizontales ou 2.5 Squences de base 2.5.1 Grafcet linaire

Figure 11 : Gr

Grafcet page : 13

3

approche termine (b1)

2

Descendre la brocheen grande vitesse

broche en position basse (b2)

Descendre la brocheen petite vitesse

dpart cycle etbroche en position haute (h) etrotation de la broche (b)

41

4 Remonter la brocheen grande vitesse

Attendre

broche en position haute (h)

2.5.2 Divergence et convergence en "OU".

Un GRAFCET est gnralement constitu de plusieurs squences, cest--dire de plusieurs suites dexclusive d

U"

orrespondant x rceptivits x, y et z tant simultanment valides par la mme tape 5, pourraient, daprs la gle 4 de simultanit, tre franchies simultanment. En pratique, lautomaticien est souvent amen rendre des rceptivits exclusives. Il est possible galement dintroduire des priorits.

Choix conditionnel entre plusieurs squences.

tapes excuter les unes aprs les autres et il est souvent ncessaire deffectuer une slection une de ces squences.

Figure 12 : Divergence et convergence en "O

RM : Une divergence entrane automatiquement une convergence.

ans laiguillage form par le choix de la squence raliser, les diffrentes transitions cDaur

7

a

6 Action A

g

Action G 10

w

9

d

Action D

x z

11

5

8 Action C

y

c

Action E

Dbut des squencesconditionnelles(divergence)

Fin des squencesconditionnelles(convergence)

e

Grafcet page : 14

2.5.3

convergence en ET.

Figure 13 : rceptivits exclusives.

Divergence et convergence en "ET"

Figure 14 : divergence et

q r

22

p

27

k

26

28 Action N

l

Action L

n

29

24

23

25

j

Action J

Action H Action K

(r)

30

(q)

s

h

Fin des squencessimultanes

(convergence)

Dbut de squencessimultanes(divergence)

13

12

16

a ba

Priorit la rceptivit a .Lapriorit donne la transition12-13 permet celle-ci d'trefranchie lorsque a et b sontprsents en mme temps.

13

12

16

a ba b

Rceptivits a b et a b exclusivesSi a et b sont prsents la fois,aucune transition ne pourra trefranchie partir de l'tape 12.

Grafcet page : 15

Un GRAFCET peut comporter plusieurs squences sexcutant simultanment mais dont les volutions des tapes actives dans chaque branche restent indpendantes.

alises et leur attente rciproque vers une squence commune

it p provoque l26.

nest que : 29 sont actives,

ent alors active et les Nota branche peuvent

2.5.4

particulier permettant de saute

saut d'tapes Figure 16 : reprise de squence

Pour reprsenter ces fonctionnements simultans, une transition UNIQUE et deux traits paralllesindiquent le dbut et la fin des squences, cest--dire lactivation simultane des branches ainsi r

A partir de ltape 22 de la figure 14, la rceptiv

Ces deux squences 23-24-25 et 26-27-28-29 volueront alors

lorsque les tapes de fin de branche 25 etlorsque la rceptivit est vraie (q . r = 1),

que la transition sera franchie. Ltape 30 devi

: Les conditions particulires chaque au-dessus des traits parallles de regroupement.

Sauts d'tapes et reprise de squences

Le saut conditionnel est un aiguillageles actions raliser deviennent utiles, tandis quereprendre une ou plusieurs fois la mme squence tant qu

activation simultane des tapes 23 et

de faon totalement indpendante et ce

tapes 25 et 29 inactives.

tre notes entre parenthses

r une ou plusieurs tapes lorsque la reprise de squences permet au contraire de

une condition fixe nest pas obtenue.

Figure 15 :

17

16

18 Action M

g

Action L

h

19 Action P

Action K

k

n m n m

13

12

14 Action H

g

Action G

h

15

Action E

Action J

f ef e

Grafcet page : 16

2.5.5 Sous-programmes Le besoin de sous-programmes en informatique et en automatique relve de deux objectifs diffren un objectif de structu

ts : ration, c'est--dire de programmation structure, particulirement vis dans

a) Une

La m

Figure 17 : macro tape

Par rapport la ralisation programme, l'tape 10 correspond au saut dans le sous-progamme (appel du sous-programme) et son activit est matrialise par le pointeur programme principal. Cependant, la programmation ne sera pas exactement conforme cette description car, en gnral, le test de S3 est incorpor dans le sous-programme.

les langages comme PASCAL ET ADA. On aboutit alors une structure de GRAFCET multigraphes dont la ralisation en technologie programme pourra utiliser des concepts informatiques de sous-programmes ou procdures, un objectif d'conomie d'criture, (c'est--dire de minimisation de lignes du programme, sans aucun rapport avec l'application, dans le cas d'une ralisation programme). A cet objectif correspond le cas des automatismes comportant des tches rptitives. Le GRAFCET permet videmment lui aussi de dcrire ces simplifications d'critures.

Macro-tape

macro-tape, rpte autant de fois que ncessaire, est introduite dans le graphe principal la place de la squence rptitive. Cette squence est dcrite au voisinage immdiat du graphe.

acro-reprsentation rpond aux besoins d'approche progressive et structure des applications industrielles complexes.

9

S2

1

3 11

S4

10

12 S -

t / 11 / t1

Tempo t1

40

DCY CI

S3

S5

C +

A +

10

5

S3

S1 S6

C - A -

B +

Grafcet page : 17

b) Graphe auxiliaire Les tapes 2 et 4 sont des tapes d'appel du graphe de squence rptitive et provoquent l'activation de

ape 10 par franchissement de la transition (1), rceptive l'activit de ces tapes (X2 ou X4). ape 13 est l'tape de retour au graphe principal.

l'tL't

existe d'autres descriptions fonctionnelles possibles : exemple utilisant les concepts de transitions ource et puits avec franchissements simultans de transitions (*).

2

S2

1

3

11

S4

10

12 S -

t / 11 / t1

Tempo t1

40

DCY CI

X13

S5

C +

A +

4

5

X13

S1 S6

C - A -

B +

graphe principal

414

X2 + X4

13

S3

graphe auxiliaire

= 1

(1)

Figure 18 : graphe auxiliaire

Ils

Grafcet page : 18

En conclusion, il existe de multiples reprsentations fonctionnelles possibles pour dcrire l'utild'une mme ressource dans une squence, des instants diffrent

isation s.

Le problme peut tre beaucoup plus complexe dans certains cas (appel de sous-programmes param

Figure 19 : graphe auxiliaire

trs ou multiplexs, la gestion d'appels multiples, etc )

2

S2

1

3

11

S4

10

12 S -

t / 11 / t1

Tempo t1

40

DCY CI

S3

S5

C +

A +

4

5

S3

S1 S6

C - A -

B +

X2 + X4

S3

*

*

*

Grafcet page : 19

2.5.6 Traitement d'arrt Deux solutions peuvent tre proposes :

sans squence d'urgence : le systme arrte son volution, avec squence d'urgence : l'apparition "AU" dclenche une procdure particulire.

Figeage de l'automa plicite dans toutes les rce endre la valeur 1 : la situation ne peut voluer. ycle.

Figure 20 : traitement d'arrt fig.

a) sans squence d'urgence "Fig"

tisme : on suppose dans ce cas que le terme "AU "est un facteur imptivits. Ds l'occurrence de "AU", aucune rceptivit ne peut pr

La disparition de "AU" autorise nouveau l'volution du c

1

40

Action A

Cycle

2 Action B

CI : conditionsinitiales

AU ...

AU ...

AU ...

AU

Grafcet page : 20

b) squence d'urgence

ent illisible. Il en coule qu'il est malais de considrer l'arrt d'urgence comme une information d'entre comme les tres. De plus, c'est contraire l'esprit mme de l'urgence accordant cet arrt une sorte de "super

riorit". Pourtant il est intressant (mais ce n'est pas toujours possible) de pouvoir formaliser le mportement attendu d'un systme lors de l'apparition de l'information "AU."

Figure 21 : traitement d'arrt d'urgence squentiel.

On sait qu'un des intrts du GRAFCET est de n'indiquer chaque situation que les seules circonstances qui la font voluer. L'ARRET D'URGENCE devant toujours faire voluer la situation de la partie commande, on devrait,en toute rigueur, la faire apparatre chaque tape du GRAFCET.

s que le cas trait devient un peu important, le GRAFCET devient compltemDdaupco

2

1

40

AU R1

A2

A 1

AU R2

AU R3

Poursuite du

droulement ducycle normal

AU

AU

AU

Vers ce qu'il fautfaire en cas

enced'arrt d'urg

Grafcet page : 21

2.5.7 Traitement de modes de marche

) Marche cycle par cycle

Chaque cy nouvelle intervention de l'oprateur sur "DCY" pou

Figure 22 : Marche cycle par cycle

a

cle se droule automatiquement mais ncessite chaque fois une r pouvoir excuter le cycle suivant.

1

40

DCY Conditions Initiales

Action asso-cie l'tape

X

fin

Initialisationmanuelle

Signalisationventuelle

Cycle

DCY : Dpart CYcle

Grafcet page : 22

b) Cycle unique

Le cycle ne se droule qu'une fois, ml'oprateur.

Figure 23 : Marche cycle unique

me si l'information "Dpart cycle" est maintenue prsente par

1

40

DCY CI

X+1

DCY

Voyant allum si arrt l'tape initiale

Cycle

X

fin

CI : conditionsinitiales

Grafcet page : 23

c) Marche automatique / arrt cycle

Aprs une action sur "DCY", le cycet arrt ne s'

Figure 24 : Marche automatique / arrt cycle

cle se rpte indfiniment jusqu' ce que l'ordre d'arrt soit donn, effectuant qu'une fois le cycle termin.

1

40

Action asso-cie l'tape

X

fin

Cycle

1

40

Marcheautomatique

ACY

Arrt

DCY : dpart cycleACY : arrt cycle

DCY ACY CIX41 CI

Grafcet page : 24

d) Marche auto/cycle par cycle Le cyposition du co

Figure 25 : Marche auto / cycle par cycle

cle dmarre par une action sur "DCY" et c'est ensuite le rebouclage du cycle en fonction de la mmutateur.

1

40

DCY CI

Action associe l'tape 1

X

fin Cycle par cycle

Cycle

auto c / cycle

Action associe l'tape X

fin auto

Grafcet page : 25

Ralisation du Grafcet par cblage

ment mettre en oeuvre un Grafcet l'aide de ToR (portes et bascules).

scule RS par tape. Une tape est allume si l'tape prcdente est active et que la rceptivit d'entre est vraie. Dans le cas d'un Grafcet linaire, on dsactivera une tape quand la suivante est active. Ceci simplifie le cblage, mais ne respecte pas toutes les rgles du Grafcet (en fait cette mthode fonctionne dans une trs grande majorit de cas, nous traiterons les cas litigieux plus loin dans ce document).

Soit le Grafcet :

Le but de ce chapitre est de vous montrer comcomposants d'lectronique

1 Cas sans problmes Nous allons d'abord voir les cas simples, par une mthode qui ne vrifie pas intgralement toutes les rgles du Grafcet. Si j'en parle, c'est parce que les cas ncessitant plus de prcautions sont rares et faciles identifier.

1.1 Grafcet linaire Il suffit d'utiliser une ba

On peut grer de diffrentes manires l'tape initiale. Dans la plupart des cas, le plus simple est d'utiliser des bascules se mettant 0 la mise sous tension, et d'initialiser

i, son entre Set par Si, son entre Reset par Ri, sa sortie Qi. Etudions l'tape 2. Elle s'allume si l'tape 1 est active et d est vrai (S2=Q1.d). Tout le temps quelle est active, la sortie X est allume (X=Q2). Elle s'teint normalement quand la rceptivit de sortie est vraie, mais (comme prcis plus haut) nous allons attendre pour teindre l'tape 2 que l'tape 3 soit active (donc R2=Q3), et donc tre sr que l'tape 3 a eu le temps de prendre en compte l'information. Elle peut galement tre teinte par init, puisqu'elle n'est pas initiale.

l'automatisme l'aide d'un bouton que je noterai ici "init", qui peut galement servir rinitialiser le Grafcet en cours de fonctionnement sans teindre le systme.

Notons, pour l'tape numro

Grafcet page : 26

Il suffit de rpter cela pour chaque tape et relier le tout. Le schma de cblage du systme complet sera donc (j'ai gard la mme disposition que le Grafcet, mais retourn de 90 degrs, les lectroniciens prfrent les entres gauche et les sorties droite) :

L'tude de chaque tape est simple, la principale difficult est le routage (c'est dire relier le

e, la modification est pour le moins difficile. En gnral, on prfrera refaire un lage a intrt tre

difficile.

Exercice :

tout), surtout si l'on veut faire un circuit imprim (o les croisements de pistes sont impossibles). D'autant plus que chaque composant doit tre aliment, mais je n'ai pas reprsent ici les alimentations. Mais il existe dsormais de bons logiciels de routage.

On peut dj conclure que si la mise en oeuvre d'un Grafcet par cblage n'est pas trs compliqunouveau cblage si l'on dsire modifier le Grafcet. De mme, le cbcompltement test ds sa ralisation, la recherche d'erreurs aprs coup tant bien plus

cbler ce Grafcet de 5 tapes grant une amene de pices :

Grafcet page : 27

Cahier des Charges :

l'appui de d (dpart), on actionne un vrin monostable par l'action SV, jusqu' ce que la pice soit positionne sur le tapis. Puis on attend 10 secondes (retour du vrin), puis on enclenche le moteur du tapis roulant (MT) jusqu' ce que la pice arrive sur le capteur a. Comme la pice prcdente tait peut-tre en a au dbut du cycle, il faut attendre un front montant de a, que je gre en attendant que a soit d'abord relch puis nouveau appuy. La temporisation sera ralise par un composant rglable (en fait un circuit RC avec une rsistance variable), qui donne 1 sa sortie si son entre est 1 pendant au moins le temps requis.

ompte l'information d'activation avant de dsactiver 'une des deux est active, la seconde ne s'activera plus).

1.2 Divergence simple en ET Quand la transition est franchissable, il suffit d'allumer deux tapes au lieu d'une. Le seul

lprob me est la dsactivation de l'tape prcdente : il faut tre sr que les deux tapes suivantes ont eu le temps de prendre en cla prcdente (si l'on dsactive ds qu

je ne traite ici ni l'amont, ni

5 .

l'aval, ni les actions, uniquement les liaisons entre et ses suivantes

Ce cblage simple ne rpond pas aux rgles du Grafcet si 5 peut tre ractiv avant que n'aient t dsactives. Il en est de mme si l'tape 7 par exemple peut tre active d'une autmanire (convergence en OU). Ces cas sont cependant trs rares dans la pratique.

6 et 7 re

en OU 1.3 Divergence exclusiveIl n'y a aucun problme particulier.

Grafcet page : 28

Comme au dessus, je ne traite ici que les liaisons entre 5 et ses suivantes.

Si la ivergence n'est pas exclusivtemps), c'est un peu plus compliqu

d e (les deux rceptivits peuvent tre vraies en mme , le mieux est de traiter les trois cas (l'une seule, l'autre

seule, les deux).

1.4 Convergence en ET Je ne fais pas le schma, il est vident : il faut que les (deux en gnral) tapes prcdentes soient actives, et la rceptivit vraie, pour activer l'tape suivante, celle ci dsactivant les tapes prcdentes.

1.5 Convergence simple en OU

Vu le temps que je mets pour faire un schma intbrush, et comme je suis en vacances je ne dispose que cran monochrome, nom parfaitement choisi puisqu'il n'est mme pas no contente de l'expliquer (a vous fera un bon exercice).

On allume 8 si (6 et a) ou (7 et b). On teint 6 et 7 tant que l'on a 8. Evidement ceci ne fonctionne que si l'on ne peut pas avoir simultanment 6 et 7 actives, mais j'ai bien dit (dans le titre ci-dessus) que je ne traite que le cas simple, qui de plus se trouve tre aussi le plus courant.

(le seul outil dont je dispose est pa d'un portable ir et blanc mais gris et gris), je me

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1.6 Exercice rcapitulatif

Cblez ce Grafcet (il ne pose pas de problme particulier). Ce Grafcet regroupe les diffrents cas de divergence - convergence.

cliquez ici pour la solution

2 Cas o cette mthode est mauvaise 2.1 Grafcet deux tapes Soit le Grafcet suivant, et sa ralisation d'aprs la mthode prcdente :

Quand 10 est actif (Q10) et bpauto vrai, en mme temps on essaie d'allumer 11 par S11 et de

Ici, la solution est simple : une seule bascule suffit. Mais cet exemple montre bien le problme de ces cblages : une tape dsactive la prcdente tant qu'elle mme est active, au lieu de ne le faire qu'au moment du franchissement de la transition.

l'teindre par R11. Mme en prenant une bascule priorit dclenchement, l'tat de 11 sera celui du dernier signal sur ses broches, ce qui risque d'tre alatoire.

Grafcet page : 30

Le problme vient de la dsactivation. Tous les composants ne peuvent pas avoir tous exactement un mme temps de rponse. Donc puisqu'on active une tape quand la prcdente est active et la rceptivit est vraie, si simultanment on dsactivait la prcdente il est possible que la suivante n'ai pas eu le temps de s'activer avant que le signal ne disparaisse. La solution choisie est sure, mais l'information de dsactivation est envoye bien plus longtemps que ncessaire. Pour tre sr du rsultat il faudrait mmoriser (dans une bascule) l'tat de chaque transition. En ralisation lectronique ce n'est pas le prix qui poserait problme mais la complication du circuit (dj assez complexe sans cela). En ralisation pneumatique ou

Donc une solution respectant mieux les rgles du Grafcet consisterait utiliser une bascule pour chaque transition. Elle est allume quand l'tape prcdente et la transition sont vraies, sa sortie active l'tape suivante et dsactive la prcdente. Quand doit on teindre la bascule

faire e la e n qui

Faisons donc le schma de passage entre une tape 5 et une tape 6, relies par une transition de rceptivit a :

lectrique s'ajouterait le prix des composants. 2.2 mmorisation de la transition

reprsentant la transition ? Le problme reste donc entier. Une bonne solution est de lequand le franchissement a t effectu, c'est dire quand la suivante est active et quprcdente ne l'est pas. Attention, ce cas peut arriver sans que l'on soit pass par cetttransition (convergence en OU par exemple), mais dans ce cas on teint une transitiol'tait dj, ce qui n'est pas grave.

Cette mthode permet de rgler le cas o l'tape 5 risque d'tre ractive avant la dsactivation de 6.

On peut remarquer que l'on aurait obtenu peu prs le mme schma en modifiant le Grafcet pour qu'il soit compatible avec la premire mthode, c'est dire empcher qu'il y ait deux tapes successives actives en mme temps : il suffit d'intercaler une tape comme reprsent ci-contre. C'est une mthode qui permet d'avoir un Grafcet plus proche du cblage, donc un cblage plus clair.

2.3 Bascules synchrones

La mthode prcdente peut encore dans certains cas ne pas respecter la rgle de simultanit. Pour cela, une seule solution : synchroniser le fonctionnement des composants. Pour cela, il suffit de prendre la premire mthode, mais d'utiliser des bascules MS. Une bascule MS prend en compte les commandes Set et Reset qu'on lui applique non pas immdiatement, mais au prochain front montant de son entre de synchronisation (horloge). La dsactivation d'une tape se fait plus simplement : par la mme information que celle qui

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active la suivante (les deux seront prises en compte en mme temps : au prochain front de horloge. Il suffit de choisir une horloge suffisamment rapide pour ne pas ralentir automatisme (en gnral ce point ne pose pas de problme en P.C. lectronique), mais plus nte que le temps de raction du composant le plus lent.

aisons donc le schma de passage entre l'tape 5 (d'action X) et l'tape 6, relies par une ansition de rceptivit a :

l'l'le

Ftr

On peut immdiatement voir que le schma rsultant est grandement simplifi (je n'ai pas

prsent l'horloge qui doit tre relie chaque bascule, comme l'alimentation, plus la estion de l'initialisation). On peut remarquer qu'une bascule MS est en fait compose de eux bascules RS, et que cette mthode revient peu prs au mme que les autres odifications que j'ai proposes (en plus sr et plus clair). La principale diffrence est que

on fixe la dure de l'information de dsactivation par un signal d'horloge.

regdml'

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LES EXERCICES Exercice 1 : Tri de caisses

Un di ier des caisses pose dun t s poussoirs et de

poussoir P1 pousse les petites caisses devant les poussoir P2 qui son tour les transfre ur le tapis 2, alors que les grandes caisses sont pousses devant les poussoir P3, ce dernier

les vacuant sur le tapis 3.

Pour effectuer la slection des caisses, un ion plac devant le poussoir P1 permet de reconnatre sans ambigut le ty prsente (a=1 si petite caisse, b=1 si grande caisse).

Reprsenter le GRAFCET de commande de cette machine.

capteurs actionneurs

spositif automatique destin tr de deux tailles diffrentes se comapis amenant les caisses, de troi deux tapis dvacuation.

Les

dispositif de dtectpe de caisse qui se

_pp1_ : i1 ;prsence pice a _pp2_ : i2 ;prsence pice b _v11_ : i10 ;poussoir P1 rentr _v1-_ : o10 ;rentre poussoir P1 _v12_ : i11 ; poussoir P1 position intermdiaire _v1+_ : o11 ;sortie poussoir P1 _v13_ : i12 ; poussoir P1 sorti _v21_ : i20 ;poussoir P2 rentr _v2-_ : o20 ;rentre poussoir P2 _v22_ : i21 ;poussoir P2 sorti _v2+_ : o21 ;sortie poussoir P2 _v31_ : i30 ;poussoir P3 rentr _v3-_ : o30 ;rentre poussoir P3 _v32_ : i31 ;poussoir P3 sorti _v3+_ : o31 ;sortie poussoir P3

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On peut dcrire tout d'abord les modes de marche souhait

par un GEMMA:

Exercice 2 : Press object

Sensors Actions _dcy_: i0 marche _ppr_ i2 pice dans retourneur _RSUP_ O0 rotation tapis suprieur _rre_ i1 retourneur recul _RER_ O2 recul retourneur _rav_ i4 retourneur avanc _AVR_ O1 avance retourneur _ppa_ i5 prsence pice sur ascenseur _haut_ i6 ascenseur en haut _MAS_ O3 monte ascenseur _bas_ i9 ascenseur en bas _DAS_ O5 descente ascenseur _ppp_ i8 prsence pice sous presse _RINF_ O4 rotation tapis infrieur

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_pbas_ i10 presse en bas _DPR_ O6 descente presse _phaut_ i11 presse en haut _MPR_ O7 monte presse _pav_ i12 pince avance _APINCE_ O8 avance pince _pre_ i13 pince recule _RPINCE_ O9 recul pince

Exercice 3 - priorit Une navette transporte un par un les produits fabriqus par 3 lignes de fabrication indpendantes vers un tapis roulant d'vacuation selon le schma ci-dessous :

Capteurs Actions

a1prsence pice sur ligne 1

a2 prs

G dplacement de la navette vers la ga

ence pice sur ligne 2

sence pice sur ligne 3

ice sur navette

prsence pice sur tapis vacuation

p1, p2, p3, pe dtecteurs positions de la navette

uche

D dplacement de la navette vers la droite

R1 rotation tapis ligne 1

R2 rotation tapis ligne 2

R3 rotation tapis ligne 3

Rn rotation tapis navette

a3 pr

an prsence p

ae

en donnant priorit la ligne la plus loigne on obtient le GRAFCET ci-dessous dans lequel:

u1=a1 u2=/a1.a2 u3=/a1./a2.a3

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Pour ne pas donner priorit toujours la mme ligne en cas de conflit on peut faire tourner les priorits en ajoutant un GRAFCET des priorits:

les conditions de choix u1, u2, u3 sont alors donnes par:

u1= a1.(X16+X17./a2./a3+X18./a3)

u2= a2.(X17+X18./a3./a1+X16./a1)

u3= a3.(X18+X16./a1./a2+X17./a2)

Exercice 4: Travail la chane

Soit une chane de remplissage de bidons d'huile. Un tapis roulant se dplaant par saccades, s'arrtant chaque nouvel appui de la came sur le capteur finav est aliment manuellement sur le poste marqu entre (de temps en temps il manque des bidons). Trois postes sont prvus : remplissage (R), bouchage (B) et enfoncement (E).

Grafcet page : 36

Un seul capteur ("entre") dtecte la prsence d'un bidon en dbut de chane. On dsire faire les 3 oprations simultanment, sauf s'il n'y a pas de bidon sous le poste. Il n'est pas ncessaire de rajouter des capteurs. On suppose que le tapis est vide lors de l'initialisation.

Ce premier GRAFCET dcrit l'volution des bidons sur la chane: lorsqu'une tape i est active, il y a un bidon au poste i.

En fonctionnement normal toutes les tapes sont actives. La premire transition est une transition source correspondant l'entre d'un bidon sur

la chane. La dernire transition est une transition puits correspondant la sortie d'un bidon de la

chane

Grafcet page : 37

Ce deuxime GRAFCET dcrit les commandes des postes 4,5,6 et la

commande de l'avance de la chaine.

Cette mthode utilise au mieux le squencement du Grafcet, on peut maintenant rajouter des capteurs, mais qui n'auront pour fonction que de vrifier le bon fonctionnement du systme. Dans tous les cas similaires, on utilisera cette dmarche.

Exercice 5 : ressource (ou smaphore) Deux wagonnets alimentent le skip de dchargement dun haut-fourneau en empruntant une voie commune.

Le cycle correspondant un chariot est le suivant :

-ds que loprateur donne lordre de " dpart cycle " (Dcy), le wagonnet considr effectue automatiquement son chargement et dmarre au signal fin de chargement (Fc).

Grafcet page : 38

-le wagonnet se dirige ensuite vers la partie commune o il sarrte une position dattente si la voie commune est occupe, sinon il faut positionner laiguillage sur la position correcte et le chariot continue ;

-arriv la position de dchargement automatique, il attend le temps ncessaire avant de retourner la position initiale (attente 10s).

-chaque dchargement de wagonnet est comptabilis en vue dune gestion journalire.

En utilisant les capteurs et les actions suivantes:

capteur Commande

dpart wagonnet A _dcya_ avance wagonnet A _ava_

dpart wagonnet B _dcyb_ avance wagonnet B _avb_

position d'attente A _paa_ commande aiguillage sur pos A _aga_

position d'attente B _pab_ commande aiguillage sur pos B _agb_

aiguillage en A _paga_ retour wagonnet A _ara_

aiguillage en B _pagb_ retour wagonnet B _arb_

wagonnet en C _pdc_

fin de dchargement _fdch_

wagonnet A en position de chargement _pca_

wagonnet B en position de chargement _pcb_

on peut donner par exemple le GRAFCET ci-dessous qui se dcompose en:

-un GRAFCET pour la voie A

-un GRAFCET pour la voie B

-un GRAFCET pour dterminer si la voie est libre

La voie commune est une ressource physique que les 2 utilisateurs ne peuvent pas utiliser en mme temps. Dans les problmes de ce type la disponibilit de la ressource commune ne peut pas tre dtecte par un capteur, mais uniquement par l'tat du GRAFCET.

Grafcet page : 39

Exercice 6 : Traitement de surface Une installation de traitement de surface comprend un chariot automoteur desservant 4 bacs, un poste de chargement et un poste de dchargement. Des capteurs _sq1_ _sq6_ permettent le positionnement au dessus des diffrents postes (voir schma de simulation AUTOMGEN ci-dessous)

L'oprateur aprs avoir accroch les pices traiter sur le cadre situ au point de chargement, en position basse, donne l'ordre de dpart cycle. Le chariot doit alors effectuer le cycle suivant :

Au poste de dchargement l'oprateur dcroche les pices et renvoie le chariot avec l'ordre retour.

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Donner le GRAFCET de cet automatisme.

Exercice 7: Commandes de pompes

Le niveau de liquide contenu dans un rservoir est contrl par trois dtecteurs N1, N2, N3. Lalimentation de ce rservoir seffectue par trois pompes P1, P2, P3 de la faon suivante :

-si le niveau N1 est dcouvert (N1=0), une premire pompe est mise en marche

-si le niveau N2 est dcouvert (N1=0, N2=0), une deuxime pompe est mise en marche

-si le niveau N3 est dcouvert (N1=0, N2=0, N3=0), la troisime pompe est mise en marche.

Le nombre de pompes en service sera gal au nombre de niveaux dcouverts. De plus afin dquilibrer lusure des pompes, celles-ci seront permutes tour de rle.

Donner le GRAFCET de commande des pompes.

Exercice 8: Poste de perage

Un plateau tournant dessert 3 postes de travail :

-un premier poste de chargement

-un deuxime de perage

Grafcet page : 41

-un troisime de contrle et dvacuation des pices perces.

Un vrin permet la rotation de 120 du plateau supportant les pices usiner et son indexation, cest dire son blocage prcis aprs chaque rotation.

Le contrle du perage seffectue par un testeur qui doit descendre en position basse, si le trou est correctement perc. Si cela nest pas ralis, tout le systme se bloque, testeur en position haute, de faon ce que loprateur puisse enlever la pice dfectueuse avant de rarmer manuellement le systme .

Donner le GRAFCET dcrivant le fonctionnement de cet automatisme.

symboles utiliss pour le TD poste de perage(fichier perceuse.sym)

capteurs actionneurs

_dcy_:i0 ;dpart cycle _ch1_:i1 ;chargeur avanc _CH+_:o1 ;avance chargeur _ch0_:i2 ;chargeur recul _CH-_:o2 ;recul chargeur_sr1_:i11 ;vrin serrage avanc _SR+_:o11 ;avance vrin serrage _sr0_:i10 ;vrin serrage recul _SR-_:o10 ;recul vrin serrage _haut_:i20 ;perceuse en haut _MONTEE_:o20 ;monte perceuse _bas_:i21 ;perceuse en bas _DESCENTE_:o21 ;descente perceuse _te1_:i7 ;testeur en bas _TE+_:o7 ;descente testeur_te0_:i8 ;testeur en haut _TE-_:o8 ;monte testeur_ev1_:i5 ;vrin vacuation avanc _EV+_:o5 ;avance vrin vacuation _ev0_:i6 ;vrin vacuation recul _EV-_:o6 ;recul vrin vacuation _rea_:i5 ;rarmement aprs pice mauvaise _vr1_:i3 ;vrin rotation plateau avanc _VR+_:o3 ;avance vrin rotation plateau _vr0_:i4 ;vrin rotation plateau recul _VR-_:o4 ;recul vrin rotation plateau

Exercice 9 : Grafcet. Commande douverture de porte Une porte souleve par lintermdiaire dun groupe moto-rducteur M ( deux sens de rotation) permet le passage dun chariot (un seul chariot existe) guid sur rails et pouss par une personne. Le chariot doit avoir :

- Entrer gauche (G) et sortir droite (D) - Entrer droite (D) et sortir gauche (G) - Entrer gauche (G) et sortir gauche (G) - Entrer droite (D) et sortir droite (D)

En venant de gauche (G), le chariot agit sur un contact c (impulsion) : la porte souvre et le moteur effectue laction MO. En venant de droite (D), le chariot agir sur un contact d (impulsion) : la porte souvre galement et le moteur seffectue laction MO. En sortant le chariot agit sur c ou sur d ; la porte se ferme et le moteur effectue laction DE. Les contacts a et b limitent les dplacements de la porte ; a=1 : porte en bas et b=1 : porte en haut

Grafcet page : 42

M

Grafcet page : 43

1- Donner le Grafcet aprs avoir dfini les diffrentes tapes et les diffrentes transitions ncessaires au cahier de charge ainsi dfini.

2- Dmontrer quon peut simplifier ce Grafcet pour avoir 4 tapes seulement. 3- Dmontrer quon peut commander louverture de la porte laide du schma

lectronique suivant : A ltat initial on suppose que Q=0, a=1et b=0.

Exercice 10 :

G

d c

D b

a

DE MO

porte

b

J=1

a

K=1

MO Q c

Bascule JKd

DE Q

Centre Universitaire de Technologie Franco-Libanais - CUTAutomates et Informatique industrielleDr Mohamad KHALIL LE GRAFCET1 Introduction1.1 Dfinition1.2 Domaine d'application

2 Langage et interprtation2.1 Principe du grafcet2.2 Rgles d'volution du Grafcet2.3 Actions associes aux tapes.2.3.1 Ordre continu2.3.2 Ordre conditionnel 2.3.3 Ordre de mmorisation de l'action2.3.4 Ordre retard (D)2.3.5 Ordre de dure limite (L)2.3.6 Dcompteur

2.4 Transitions2.4.1 Transition2.4.2 Rceptivit2.4.3 Liaison oriente

2.5 Squences de base2.5.1 Grafcet linaire (squence unique)2.5.2 Divergence et convergence en "OU".Divergence et convergence en "ET"2.5.4 Sauts d'tapes et reprise de squences2.5.5 Sous-programmesa) Macro-tapeb) Graphe auxiliaire

2.5.6 Traitement d'arrt a) sans squence d'urgence "Fig"b) squence d'urgence

2.5.7 Traitement de modes de marchea) Marche cycle par cycleb) Cycle uniquec) Marche automatique / arrt cycled) Marche auto/cycle par cycle

Ralisation du Grafcet par cblage1 Cas sans problmes1.1 Grafcet linaire1.2 Divergence simple en ET1.3 Divergence exclusive en OU1.4 Convergence en ET1.5 Convergence simple en OU1.6 Exercice rcapitulatif

2 Cas o cette mthode est mauvaise2.1 Grafcet deux tapes2.2 mmorisation de la transition2.3 Bascules synchrones

Exercice 3 - prioritExercice 5: ressource (ou smaphore)