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GRAFCET

Un GRAFCET est un outil graphique qui permet, partir dinformation sur le procd commander et sur son environnement, de dcrire le fonctionnement dsir et donc les actions executer

Acronyme GRAFCET:

GRAphe Fonctionnel de Commande Etape Transition

GRoupe AFCET(Associat Franaise pour la Cyberntique conomique et Technique)

Gnralits

GRAFCET:Spcifier (cahier des charges)

ET Programmer des systmes automatiss

On se place linterface entre partie commande etpartie oprativeOn dcrit les changes (actions / rceptivits) entre lesdeux units

Gnralits

Ordres

Informations

Systme automatis: Structure et signaux

Gnralits;

Gnralits ; systme automatis

Partie Commande

Automates programmables (API)

Squenceurs(lectromcaniques ou pneumatiques)

Microcontrleurs

Cartes ddies

...

Rq: Les signaux sont de basse puissance (signal de sortie de lautomate incapable de

faire fonctionner directement un moteur triphas de quelques kW) : il faut un

contacteur (pr-actionneur)

Gnralits; systme automatis

Actionneurs Moteurs lectriques

Vrins pneumatiques ou hydrauliques

Vannes (lectriques ou pneumatiques)

lments chauffants

Capteurs Thermocouples

Coupleur optoelectroniques

Partie Oprative

Gnralits ; systme automatis

Partie Relation

Interfaces Homme-Machine:

Voyants, indicateurs

Clavier

Boutons poussoirs, Interrupteurs.

Alarme (Visuelle, sonore, )

Gnralits; systme automatis

Lorsque certaines spcifications sont exprimes en langage courant, il y a un risque permanent d'incomprhension.Certains mots sont peu prcis, mals dfinis ou possdent plusieurs sens. Le langage courant est mal adapt pour dcrire prcisment les systmes squentiels

Gnralits

INTRET

Le GRAFCET a donc t cr pour reprsenter de faon symbolique et graphique le fonctionnement d'un automatisme. Cela permet unemeilleure comprhension de lautomatisme par tous les intervenants.

Un GRAFCET est tabli pour chaque machine lors de saconception, puis utilis tout au long de sa vie :ralisation, mise au point, maintenance, modifications, rglages.

Le langage GRAFCET doit donc tre connu de toutes les personnesconcernes par les automatismes, depuis leur conception jusquleur exploitation.

Gnralits;Intret

Avantages

il est indpendant de la matrialisation technologique

il traduit de faon cohrente le cahier des charges

il est bien adapt aux systmes automatiss

Logique Squentielle Synchrone

Gnralits;Intret

1975 commission AFCET(Associat Franaise pour la Cyberntique conomique et Technique)

Rupture technologique, apparition des microprocesseursremplaant les relais, moteurs pas pas, circuits logiques,pneumatiques etc.

1977 document initial

1978 diffusion dans l'enseignement

1982 norme franaise UTE ou AFNOR C03190

1987 norme internationale IEC 848

Function Chart for Control Systems

Historique

Gnralits

Invent en 1977 en France par lAFCET (Associat Franaisepour la Cyberntique conomique et Technique)

Diffus par lADEPA (Agence Nationale pour le Dvt de laProductique Applique l'industrie)

NormalisationFrance : NF EN 60848 (5 aot 2002)

Gnralits; Historique

La norme 60848 daot 2002 sintitule : Langage de spcification GRAFCET pour diagrammes fonctionnels en squence

Il faut distinguer :

Le GRAFCET : langage de spcification

Le diagramme grafcet : sorte de document qui utilisele GRAFCET

Les ralisations possibles du langage pour programmer(SFC : Sequential Flow Chart)

lments et struture de base

Exemple: grafcet de la poinonneuse

A ltat initial le poinon est en position haute, loprateur installe la pice,

une action sur marche fait descendre le poinon jusqu la position basse

puis il retourne en position initiale.


- A chaque comportement du systme on associe une tape du GRAFCET - Des actions caractrisants ce comportement sont associes aux tapes - Pour que le systme volue dune tape la suivante les conditions de transition

doivent tre remplies on dit quil y a franchissement de la transition. - La condition de passage est appele rceptivit. Les rceptivits sont constitues des

comptes rendus et des consignes.

lments et struture de base; Exemple

Le GRAFCET est reprsent selon deux niveaux :

Niveau #1: Spcifications fonctionnelles

Niveau #2: Spcifications technologiques

GRAFCET : niveaux de reprsentation


GRAFCET Niveau 1 : Spcifications Fonctionnelles

Reprsentation de la squence de fonctionnementde l'automatisme sans se soucier de la technologiedes actionneurs et des capteurs.

Description littrale des actions et de la squencede l'automatisme.

GRAFCET Niveau 2 : Spcifications technologiques

Prise en compte de la technologie des actionneurs

et des capteurs de l'automatisme.

Description symbolique des actions et de la squence

de l'automatisme.

lments et struture de base ; Niveaux de rprsentation

Grafcet fonctionnel Grafcet technologique

Exemple : Boucheuse et etiqueteuse

lments et struture de base ; Niveaux de rprsentation

Boucheuse et etiqueteuse

lments et struture de base ; Niveaux de rprsentation; Exemple

Grafcet fonctionnelGrafcet technologique

Grafcets de la Boucheuse et etiqueteuse

lments et struture de base ; Niveaux de rprsentation; Exemple

Le GRAFCET :

Reprsentation graphique et synthtique ducomportement des systmes.


Sructure et Interprtation

La Structure: Dcrit les volutions possibles entre lessituationsLInterprtation: Etablit les relations entre les variables dentres , la structure et les variables de sortie

La reprsentation distingue :

La structure est constitue des lments de base suivants : tape

Une tape est soit active, soit inactive. Lensemble des tapes activesdun grafcet un instant donn reprsente la situation de ce grafcet linstant considr.

TransitionUne transition indique la possibilit dvolution dactivit entre deux ouplusieurs tapes. Cette volution saccomplit par le franchissement de la transition.

Liaison orienteUne liaison oriente relie soit une ou plusieurs tapes ,une transition,soit une transition une ou plusieurs tapes.

Rq: Lalternance tape-transition et transition-tape doit toujours trerespecte quelle que soit la squence parcourue !

STRUCTURElments et struture de base

ETAPE

o A un instant donn une tape est soit active, soit inactive.

o Lensemble des tapes actives dfinit la situation dusystme linstant considr.

o Une tape est reprsente par un carr et identifie par unrepre (numro)

lments et struture de base; Structure

ETAPE (Suite1) : cas particuliers

o Une tape INITIALE indique que cette tapeparticipe la situation initiale.

o Une tape ENCAPSULANTE est unetape qui contient dautres tapes ditesencapsules.

o Une MACRO-ETAPE est la reprsentationunique dune partie dtaille de grafcet,appel expansion de la macro-tape.


ETAPE (Suite2) : exemple de macro-tape


Il ny a toujours quune seule transition entre deux tapes

o Lorsque plusieurs tapes sont relies la mme transition, lesliaisons orientes dentre et/ou de sortie de ces tapes sontregroupes en amont ou en aval par le symbole de synchronisationreprsent par deux traits parallles horizontaux.

o Une transition entre deux tapes est reprsente par untrait perpendiculaire aux liaisons joignant deux tapes :

TRANSITIONS


TRANSITIONS (Suite1)Exemple : Synchronisations

Transition dune tape(12) vers plusieurs (13, 23, 33)

Transition de plusieurs (15, 24, 37) vers une seule (17)

AMONTAVAL


Transition de plusieurstapes (22, 32, 42) versplusieurs tapes (23, 33, 43)

TRANSITIONS (Suite2)

Exemple : synchronisation amont-aval


Evolution entre tapes : liaisons orientes (reliantles tapes aux transitions et les transitions aux tapes).

Convention : du haut vers le bas (si ceci nest pas respect, il faut utiliser des flches).

LIAISONS ORIENTEES

Cest toujours le cas pour le rebouclage(flche vers le haut)


Repre de liaison : lors dune interruption (fin de page parexemple), on indique le repre de ltape de destination ainsi que le numro de page laquelle elle apparat

LIAISONS ORIENTEES (Suite1)


L interprtation se fait grce aux lments suivants :

RceptivitAssocie chaque transition, la rceptivit est une conditionlogique qui est soit vraie soit fausse et qui est compose devariables dentres et/ou de variables internes.

ActionLaction indique, dans un rectangle, comment agir sur la variablede sortie, soit par assignation (action continue), soit par affectation (action mmorise).

INTERPRETATION


o Ce sont les CONDITIONS quidoivent tre remplies pour franchir la transition.

o La rceptivit est inscrite la droite de la transition.

o Une rceptivit est uneproposition logique qui peutrenfermer diverses variablesboolennes qui peuvent tre:des informations extrieures(capteurs, directives); variables auxiliaires (compteurs, temporisations, ...)

RECEPTIVITES

lments et struture de base; Interprtation

RECEPTIVITES (Suite 1)Cas particuliers

Front montant (ou descendant) dunevariable logique

Rceptivit toujours vraie (volutionfugace, franchissement conditionn parlactivit de ltape amont)


Rceptivit dpendant du temps



La dure de ltape 4 est limite 5 secondes

Rceptivit dpendant du temps

utilisation courante : t2=0 et a=Xi



La rceptivit associe la transition

(2) est vraie lorsque la valeur courantedu compteur C1 est gale la valeur 3.



Une rceptivit est une proposition logique qui peut renfermerdiverses variables boolennes qui peuvent tre:

o des informations extrieures (capteurs, directives); des variables auxiliaires (compteurs, temporisations, ...)

o l'tat d'autres tapes (attentes, interdictions);

o changement d'tat d'autres variables (fronts montants oudescendants, ex: a).

RECEPTIVITES (Suite 5)Remarques


Principe dvolution


lments et struture de base; Principes devolution

Remarque : la rceptivit a , quelle soit VRAIE ou FAUSSE ce moment na plus deffet sur le droulement du Grafcet

lments et struture de base; Principes devolution

Les actions permettent dtablir le lien entre lvolutiondu grafcet et les sorties. Deux modes de sortie dcrivent comment les sorties dpendent de lvolution et desentres du systme.

Mode continu (assignation/tat)

En mode continu cest lassociation dune action une tape qui permet dindiquer quune variable de sortie a la valeur vraie si ltape est active et si la condition dassignation est vrifie.

Mode mmoris (affectation/vnement)

En mode mmoris cest lassociation dune action des vnements internes qui permet dindiquer quune variable de sortie prend et garde la valeur impose si lun de ces vnements se produit.

ACTIONS


La sortie est assigne la valeur vraie tant que ltapecorrespondante est active.

Association de plusieurs actions une mme tape

lments et struture de base; Actions

Mode continu

Action Conditionnelle

Action qui dure tant que ltape est active et que lacondition logique est vraie

lments et struture de base; Actions; Mode continu

Action conditionnelle : Exemple



Action conditionnelle : Exemple (Suite 1)

Action Temporise


Action Impulsionnelle


Action Maintenue


Mode mmoris

lments et struture de base; Actions

Action lactivationUne action lactivation est une action mmoris associe lensemble des vnements internes qui ont chacun pour consquence lactivation de ltape lie cette action.

Exemple

Activation

lments et struture de base; Actions ; mode mmoris

La variable boolenne K est affecte la valeur 1 lorsque lun desvnements conduisant lactivation de ltape 6 se produit.

Action la dsactivation

Une action la dsactivation est une action mmorise associe

lensemble des vnements internes qui ont chacun pour consquence

la dsactivation de ltape lie cette action

Exemple :

Dsactivation


La variable boolenne K est affecte la valeur 0 lorsque lun des vnements conduisant la dsactivation de ltape 8 se produit

Franchissement

Action au franchissement

Une action au franchissement est une action mmorise associe lensemble des vnements internes qui ont chacun pour consquencele franchissement de la transition laquelle laction est relie.

Exemple :


La variable boolenne K est affecte la valeur 1lorsque lun des vnements conduisant au franchissement de la transition 3 se produit.

Action sur vnementUne action sur vnement est une action mmorise associe chacun des vnements internes prciss, condition que ltape laquelle l action est relie soit active.

Exemple :

Evnement


La variable boolenne K est affecte la valeur 0 lorsque lun des vnements reprsent par (a+b) se produit et que simultanment ltape 10 est active.

On parle dvolution fugace lorsque lapplication des rglesdvolution conduit au franchissement de plusieurs transitionsconscutives.


VOLUTION FUGACE

Dans le cas dune volution fugace, les tapes intermdiaires, dites tapes instables, ne sont pasactives rellement, mais on considre quelles ont tvirtuellement actives puis dsactives.

Consquences :

les actions continues associes une tape instable ne sont pas effectives

les actions mmorises associes une tape instablesont effectives

lments et struture de base; Evolution fugace

RemarqueEn milieu industriel, le mode continu doit treprivilgi pour toutes les sorties destinationdes actionneurs et le mode mmoris rservaux tches internes de commande(incrmentation de compteur, modification dela valeur dun registre numrique)

OU-divergent OU-convergent

ET-divergent ET-convergent


Structures GRAFCET lmentaires

Linaire

Cahier des charges: On considre un chariot qui peut se dplacer dansdeux sens opposs: gauche et doite. Aprs lordre de dpartCycle dcy , le chariot part jusque b, revient en c, repart en b puis rentre en a.

Capteurs: a,b,cActionneurs:D: Aller doiteG: Aller gauche

a- Donner laspect externe de lunit de commandeb- Etablir le grafcet dcrivant le fonctionnement du systme


Exemple dapplication

lments et struture de base; Exeple dapplication

Il faut connatre les 5 rgles suivantes :

Rgle #1 Situation INITiale

Rgle #2 - VALIDation dune transition

Rgle #3 FRANCHissements

Rgle #4 FRANCHissements SIMULtans

Rgle #5 Activation et dsactivation simultanes dune tape

RGLES DVOLUTION

Rgle #1 - Situation initiale

La situation initiale, choisie par le concepteur, estla situation linstant initial

La situation initiale est donc dcrite par lensemble destapes actives cet instant.

Remarques : Ltat initial doit avoir un comportement passif (non mission

dordre) vis--vis de la P.O.

Ltat initial peut avoir un comportement actif vis-visde la P.C. (remise 0 des compteurs, )

RGLES DVOLUTION

Une transition est dite valide lorsque TOUTES lestapes immdiatement prcdentes relies cettetransition sont actives. Le franchissement dunetransition se produit :Lorsque la transition est VALIDEE

ET La rceptivit associe cette transition est VRAIE

Remarque :Lorsquune transition est franchissable elle estobligatoirement franchie.

Rgle #2 - Validation dune transition

RGLES DVOLUTION

rgle #2 - Validation dune transition

RGLES DVOLUTION

Franchissement d'une transition

L'activation de TOUTES les tapes immdiatement suivantesET

Dsactivation de TOUTES les tapes immdiatement prcdentes.

Rgle #3 - Franchissements

RGLES DVOLUTION

Rgle #3 - Franchissements

RGLES DVOLUTION

Plusieurs transitions simultanment franchissables sontsimultanment franchies

Rgle #4 - Franchissements simultanes

Si, au cours du fonctionnement, une tape active

est

simultanment active et dsactive, alors elle

reste

active:

Si une mme tape participe la description de la situationprcdente et celle de la situation suivante, elle ne peut,en consquence, que rester active.

Rgle #5 - Activation et dsactivation simultanes

RGLES DVOLUTION

Synthse de la partie commande

Grafcet: Graphe dcrivant le fonctionnement de la partieoprative et par la suite la description du fonctionnement de la partie de commande.

Grafcet Niveau 1: description littrale du fonctionnement de la machineGrafcet Niveau 2: amnagement du grafcet niveau 1 en prenant en compte la ralit des capteurs et des actionneurs

Synthse: Passage du grafcet au schma (logique cable)ou au programme ( logique programme).

On sintressera la determination du schma logique thorique

Remarque: Le shma logique thorique est transposable en schma technologique(rel) en tenant compte des contraintes technologiques du matriel utlis

Synthse de la partie commande

Principe: Associer chaque tape du cycle de fonctionnement une mmoire dite mmoire dtape:

Mmoire enclenche (SET) lors de lactivation de ltape quelle reprsente

Mmoire dclenche(Reset) ds la desactivation dltape considre, ou plus exactement, ds lactivation de (s) ltape(s)

suivante(s).

Mise en quations Xn = 1 tape active (= 0, inactive) tn = 1 rceptivit vraie (= 0, fausse)Conditions dvolutions CA Xn = X n-1.t n-1 (Condition Activation) CD Xn = X n.t n (Condition Dsactivation)

Synthse de la partie commande, mise en quations

Exemples:

Synthse de la partie commande, mise en quations, exemples

Schma logique:Utilisation Bascule RS (synchrone) CA Xn . SET (S) CD Xn . RESET (R)

Cblage tape i

CA Xn = Q i-1.t i-1 CD Xn = Q i+1+ Init

Synthse de la partie commande,

Exemple :

Synthse de la partie commande, Schma logique

Merci de votre attention

Exemple avec branchement OU

(slection de squences)

Merci de votre attention

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