Synthèse logique...

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    14-Sep-2018
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  • Synthse logique squentielle

    -FIPMECA 1-

  • Table des matiresI. Introduction.......................................................................................................................... 5

    I.1. La variable "secondaire" ou "interne"............................................................................ 6

    I.2. L'intrt de l'introduction d'une variable secondaire illustr avec un systme d'auto-maintien.............................................................................................................................. 6

    I.3. Les fonctions mmoires................................................................................................ 7

    I.3.1. La bascule RS :..................................................................................................... 7

    I.3.2. La bascule D......................................................................................................... 8

    I.3.3. La bascule JK........................................................................................................ 9

    I.4. Les deux catgories de systmes squentiels............................................................ 10

    I.4.1. Systmes squentielles asynchrones ................................................................ 10

    I.4.2. Systmes squentielles synchrones .................................................................. 10

    II. La modlisation des systmes squentiels....................................................................... 11

    II.1. Le graphe de fluence................................................................................................. 11

    II.2. Le tableau d'tat........................................................................................................ 12

    II.3. Le rseau de Ptri..................................................................................................... 12

    II.3.1. Representation graphique ................................................................................. 12

    II.3.3. Evolution temporelle d'un rseau de Ptri.......................................................... 13

    II.3.5. Les rgles gnrales dvolution temporelle dun rseau de Ptri...................... 14

    II.4. Le GRAFCET............................................................................................................. 14

    III. GRAFCET : notions de base............................................................................................ 15

    III.1. Dfinition du GRAFCET............................................................................................ 15

    III.2. Historique du GRAFCET........................................................................................... 15

    III.3. Les deux principaux points de vue :.......................................................................... 15

    partie oprative: GRAFCET fonctionnel ou de niveau I ............................................... 15

    partie commande : GRAFCET technologique ou de niveau II...................................... 15

    sur un exemple, la fraiseuse........................................................................................ 16

    III.4. Les notions essentielles............................................................................................ 17

  • III.4.1. L'tape.............................................................................................................. 17

    III.4.2. L'action.............................................................................................................. 17

    III.4.3. La transition....................................................................................................... 19

    III.4.4. La rceptivit..................................................................................................... 20

    III.4.5. Schma rcapitulatif de la symbolisation GRAFCET......................................... 20

    IV. GRAFCET : Rgles d'volution et notions complmentaires........................................... 21

    IV.1. Les rgles d'volution............................................................................................... 21

    Rgle 1 : La situation initiale........................................................................................ 21

    Rgle 2 : Franchissement d'une transition .................................................................. 21

    Rgle 3 : Evolution des tapes actives ........................................................................ 22

    Rgle 4 : Evolution simultane .................................................................................... 22

    Rgle 5 : Activation et dsactivation simultane d'une tape ...................................... 22

    IV.2. La squence............................................................................................................. 23

    IV.3. La slection de squence ou l'aiguillage.................................................................. 23

    IV.4. Les squences simultanes ou le paralllisme......................................................... 24

    V. GRAFCET : Notions avances......................................................................................... 26

    V.1. La slection exclusive, le partage de ressources ou la smaphore........................... 26

    V.2. La synchronisation avance...................................................................................... 27

    Synchronisation avec tapes d'attentes....................................................................... 28

    Paralllisme de synchronisation................................................................................... 28

    Synchronisme de franchissement ............................................................................... 28

    Grafcet de diallogue en Appel/Rponse....................................................................... 28

    Deux types d'autorisation en Appel/Rponse............................................................... 28

    V.3. Notions de matre et d'esclave ................................................................................. 29

    V.3.1. Macro-tapes..................................................................................................... 29

    V.3.2. Macro-tches..................................................................................................... 30

    V.3.3. Le grafcet partiel................................................................................................ 31

    V.3.4. Le forcage.......................................................................................................... 31

    VI. GRAFCET : Mise en uvre............................................................................................. 32

  • VI.1. Mise en quation d'une tape................................................................................... 32

    VI.2. Cblage d'une tape par portes logiques................................................................. 32

    VI.3. Cblage d'une tape par bascules RS..................................................................... 33

    VI.4. Utilisation de squenceurs lectriques..................................................................... 33

    VI.5. Utilisation de squenceurs pneumatiques................................................................ 34

    VI.6. Utilisation des automates programmables................................................................ 34

    VI.7. Critres de choix de technologies............................................................................. 35

  • I. Introduction

    La diffrence essentielle entre les sytmes combinatoires et les systmes squentiels rside dans le fait que la fonction de sortie de ces derniers dpend la fois des variables d'entre et du temps. Le notion de temps introduite peut prsenter deux aspects :

    celui de l'ordre dans lequel les oprations se droulent, celui de la dure de chaque opration.

    C'est surtout la premire notion laquelle on fait appel pour tudier les circuits squentiels. Pour apprhender un tel systme, il convient de mettre en vidence l'ordre de succession des oprations, autrement dit les squences des oprations. Les 2 consquences immdiates de ces considrations sont: l'introduction ct des variables bollennes classiques dite "primaires", des variables internes ou secondaires traduisant l'tat du systme un instant donn; et l'ajout de fonctions mmoires la panoplie des fonctions logiques de bases (ET, OU, NON,...) pour garder la trace des sorties prcdentes et imposer un ordre prdtermin.

    Source : Lagasse, J., 1969, Logique Combinatoire et squentielle, Matrise d'EEA, C3-Automatique, Dunod, Paris.

  • I.1. La variable "secondaire" ou "interne"

    Dans la logique squentielle, la connaissance des variables dentres ne suffit pas dterminer la valeur de la sortie car des variables secondaires interviennent : ces variables voluent au cours du temps et traduisent ltat du systme.

    Source : http://comelec.enst.fr/tpsp/eni/poly/enich6.html

    I.2. L'intrt de l'introduction d'une variable secondaire illustr avec un systme d'auto-maintien

    Il est parfois ncessaire d'ajouter une ou des variables secondaires afin de rsoudre des problmes d'indtermination de la sortie, c'est par exemple le cas de la commande de moteur.

    Exemple:

    Deux boutons poussoir "m" (marche) et "a" (arrt) assure le fonctionnement d'un moteur "M".

    le moteur doit dmarrer si le bouton poussoir marche "m" est actionn ;

    une fois le bouton marche relch, le moteur doit continuer tourner jusqu lappui sur arrt.

    Si on dresse la table de vrit de la sortie "M", deux valeurs de M sont possibles pour un certain tat des variables d'entres.

    En effet si m=0 et a=0 :

    le moteur marche si le dernier bouton poussoir appuy est "m" ;

    le moteur est l'arrt si le dernier bouton poussoir appuy est "a".

    Pour remdier ce problme, il faut une variable interne (secondaire) au systme ou mmoire, qui fera la distinction entre les deux tats prcdents, cest dans ce cas le relais lectrique auto maintenu.

    Source : http://www.yopdf.com/cours-systemes-logiques-memoires-s-pdf.html#a20

    http://comelec.enst.fr/tpsp/eni/poly/enich6.htmlhttp://www.yopdf.com/cours-systemes-logiques-memoires-s-pdf.html#a20

  • I.3. Les fonctions mmoires

    I.3.1. La bascule RS :Une bascule RS est une fonction mmoire. L'opration de stockage d'information s'appelle "SET" (Mise un). L'opration d'effacement s'appelle "RESET " (Mise zro). Ces oprateurs peuvent tre lectriques, lectroniques, pneumatiques...Si on peut dcrire le comportement de la bascule pour les tats [0,1], [0,0] et [1, 0], on est par contre incapable de dcrire son fonctionnement pour ltat [1,1], on peut dire quil est instable.

    Cblage lectrique : Cblage logique :

    Table de vrit :

    La mmoire RS peut tre synchronise par un niveau haut d'horloge (mmoire RST). Cette bascule se comporte comme une bascule RS quand T = 1. Lorsque T = 0 la bascule reste bloque.

    Source : http://philippe.berger2.free.fr/automatique/tp/1_TP01_lbe/

    http://philippe.berger2.free.fr/automatique/tp/1_TP01_lbe/

  • I.3.2. La bascule DLe fonctionnement en bascule D, est un fonctionnement synchrone.

    La bascule D ne possde qu'une seule entre. Elle sert maintenir la valeur qui lui a t donne comme entre jusqu' ce que l'entre change. Dans le type bascule D synchronisation sur tat, la sortie Q prend la valeur de l'entre D quand le signal d'horloge (H, CK, C) est au niveau haut. On appelle ce type de bascule Bascule D-latch ( vrouillage). La bascule R-S prsente l'inconvnient de l'tat interdit. Cette indtermination est leve dans le cas de la bascule D-latch.

    Cablage logique, schma et table de vrit de la bascule D-latch

    Dans le type de bascule D synchronisation sur un front, la sortie Q prend la valeur de l'entre D quand le signal d'horloge passe 1 ou 0 (front montant ou dcendant). On appelle ce type de bascule Bascule bistable D. La bascule bistable D (en anglais: D flip-flop) se compose de deux lments de mmoire D-latch et de deux inverseurs.

    Cablage logique et table de vrit d'une Bascule bistable D sur front montant

    Source : http://comelec.enst.fr/tpsp/eni/poly/enich6.html#x11-1340006.2

    http://comelec.enst.fr/tpsp/eni/poly/enich6.html#x11-1340006.2

  • I.3.3. La bascule JKLa bascule JK comporte deux modes de fonctionnement. Une double action provoque l'inversion du code en mmoire. Ces bascules se comportent comme des bascules RST dont on complmente R et S.

    Fonctionnement

    J = K = 0 : le signal d'horloge est sans effet, il n'y a jamais de basculement. Il y a conservation du dernier tat logique pris par Q et /Q.

    J = K = 1 : le systme bascule chaque front d'horloge (front montant ou descendant selon les modles).

    J K : la sortie Q recopie l'entre J et la sortie /Q recopie l'entre K chaque front d'horloge.

    Equation

    Table de vrit

    Schma Chronogramme

    Cette bascule est utilise pour faire des compteurs. On compte jusqu' 2^n avec n bascules la suite et on compte dans l'ordre croissant avec des bascules front descendant et dans l'ordre dcroissant avec des bascules front montant.

    Source : fr.wikipdia.org

  • I.4. Les deux catgories de systmes squentielsLes systmes logiques peuvent tre synchrones ou asynchrones.

    I.4.1. Systmes squentielles asynchrones On distingue les circuits squentiels asynchrones pour lesquels il nexiste pas de rfrence de temps, c'est--dire que laction des entres est prise en compte ds leur changement dtat.

    I.4.2. Systmes squentielles synchrones

    Dans le mode de fonctionnement des systmes squentiels synchrones, les lments de mmorisation sont des bascules. Les modifications d'tat du systme ne peuvent donc intervenir qu' des instants trs prcis dtermins par des signaux d'horloge.

    Caractristique essentielle :

    Un signal va dclencher la prise en compte des changements survenus sur les signaux dentre.

    Changement dtat selon le type de bascule : sur tat haut de lhorloge ou sur front montant dhorloge ou sur front descendant dhorloge

    Fonctionnement :

    Succession dtats stables ;

    Plusieurs entres vont ventuellement changer.

    Ces changements provoqueront le passage un nouvel tat stable lorsque lhorloge deviendra active.

  • II. La modlisation des systmes squentielsA partir du cahier des charges dcrivant le fonctionnement dsir du systme automatiser, il est recommand de le traduire en un formalisme ne permettant aucune erreur d'interprtation. Ce formalisme dpend du type de modlisation que l'on applique au systme dsir. Les modles ainsi obtenus permettent d'analyser et de valider le cahier des charges et ainsi d'orienter l'laboration matrielle de la commande du systme automatiser.

    II.1. Le graphe de fluence

    Cest une traduction graphique du cahier des charges.

    Le graphe de fluence reprsente touts les tats stables* du systme et lordre chronologique dans lequel on atteint chacun des tats partir des autres en fonction des variations des variables dentre. Un tat est reprsent graphiquement de la manire suivante :

    *tat stable : tat pour lequel les sorties du systme restent inchanges, les combinaisons des entres tant fixes.

    Exemple du diviseur par 2 :

    On choisit un tat initial : cest ltat partir duquel on construit le graphe.

    Source : http://auto.polytech.univ-tours.fr/automatique/AUS/ressources/Poly1.pdf

    http://auto.polytech.univ-tours.fr/automatique/AUS/ressources/Poly1.pdf

  • II.2. Le tableau d'tat

    Les colonnes de ce tableau Correspondent aux combinaisons des variables d'entre du systme. Les lignes correspondent aux diffrents tats.

    Les valeurs des sorties sont associes chaque tat.

    Exemple:

    Les chiffres en gras correspondent aux tats stables du systme. Les autres correspondent aux tats transitoires, c'est--dire au passage d'un tat stable vers l'tat stable suivant. Cette transition est provoque par la variation de l'entre.

    L'volution se fait toujours horizontalement puis verticalement.

    Source : http://auto.polytech.univ--tours.fr/automatique/AUS/ressources/Poly1.pdf

    II.3. Le rseau de Ptri

    II.3.1. Representation graphique Les places Pi et les transitions Ti d'un rseau de Ptri, en nombre fini et non nul, sont relies par des arcs orients. Un rseau de Ptri est dit graphe biparti altern, c'est--dire qu'il y a alternance des types de noeuds : tout arc, qui doit obligatoirement avoir un noeud chacune de ses extrmits, relie soit une place une transition soit une transition une place.

    Exemple de rseau de Ptri comportant 7 places, 6 transitions et 15 arcs orients

  • II.3.2. Dfinition de l'tat d'un rseau de PtriPour dfinir l'tat d'un systme modlis par un rseau de Ptri, il est ncessaire de complter le rseau de Ptri par un marquage. Ce marquage consiste disposer un nombre entier (positif ou nul) de marques ou jetons dans chaque place du rseau de Ptri. Le nombre de jetons contenus dans une place Pi sera not mi. Le marquage du rseau sera alors dfini par le vecteur M = {mi}.

    Exemple de rseau de Ptri marqu avec un vecteur de marquage M :

    M = (1, 0, 1, 0, 0, 2,0).

    II.3.3. Evolution temporelle d'un rseau de PtriL'volution l'tat du rseau de Ptri correspond une volution du marquage. Les jetons, qui matrialisent l'tat du rseau un instant donn, peuvent passer d'une place l'autre par franchissement ou tir d'une transition. Dans le cas des rseaux dits arcs simples ou de poids 1, la rgle d'volution s'nonce de la manire suivante :

    Le franchissement d'une transition consiste retirer un jeton dans chacune des places en amont de la transition et ajouter un jeton dans chacune des places en aval.

  • II.3.5. Les rgles gnrales dvolution temporelle dun rseau de Ptri

    Les rgles gnrales d'volution des rseaux de Ptri marqu simple sont les suivantes :1. 4 une transition est franchissable ou sensibilis ou encore valid lorsque

    chacune des places en amont possde au moins un jeton,

    2. 4 le rseau ne peut voluer que par franchissement dune seule transition la fois, transition choisie parmi toutes celles qui sont valides cet instant,

    3. 4 le franchissement d'une transition est indivisible et de dure nulle.

    Remarque : si une transition est valide, cela n'implique pas qu'elle sera immdiatement franchie. Ces rgles introduisent en effet un certain indterminisme dans l'volution des rseaux de Ptri, puisque ceux-ci peuvent passer par diffrents tats dont l'apparition est conditionne par le choix des transitions tires. Ce fonctionnement reprsente assez bien les situations relles o il n'y a pas de priorit dans la succession des vnements.

    II.4. Le GRAFCET

    GRAFCET : Graphe Fonctionnel de Commande dEtape Transition

    Cest un outil de description graphique du fonctionnement dun Systme Automatis de Production.

    Le grafcet exprime les comportements attendus de systmes logiques.

    Sa reprsentation, faite partir dlments graphiques de base, comprend :

    des tapes

    des transitions

    des liaisons

    son interprtation se traduit par :

    des actions associes aux tapes

    des rceptivits associes aux transitions

    Le grafcet peut sexprimer principalement selon deux points de vue :

    Point de vue partie oprative (notation littrale) (grapfcet de niveau I)

    Point de vue partie commande (notation symbolique) (grapfcet de niveau II)

    Source : cours dautomatisme M.WISSER lyce Louis MARCHAL

  • III. GRAFCET : notions de baseIII.1. Dfinition du GRAFCET

    Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande des tapes et Transitions) est l'outil de reprsentation graphique d'un cahier des charges.

    Le GRAFCET est une reprsentation alterne d'tapes et de transitions. Une seule transition doit sparer deux tapes.

    Une tape correspond une situation dans laquelle les variables de sorties conservent leur tat. Les actions associes aux tapes sont inscrites dans les tiquettes.

    Une transition indique la possibilit d'volution entre deux tapes successives. A chaque transition est associe une condition logique appele rceptivit.

    III.2. Historique du GRAFCET Le GRAFCET est nvent en 1977 en France par lAFCET (Association Franaise pour la Cyberntique Economique et Technique) en tant que synthse thorique des diffrents outils existant cette poque (organigramme, organiphase, diagramme de Girard, rseaux de Ptri, etc.). IL est normalis en 1982 par la NF C03-190.

    III.3. Les deux principaux points de vue :

    partie oprative: GRAFCET fonctionnel ou de niveau I

    La reprsentation fonctionnelle ou de niveau 1 donne une interprtation de la solution retenue pour un problme pos, en prcisant la coordination des tches opratives. Elle permet une comprhension globale du systme.

    partie commande : GRAFCET technologique ou de niveau II

    Le grafcet point de vue PC dcrit le fonctionnement du systme, l'observateur connait la PO, le choix des capteurs/actionneurs. A la diffrence du grafcet point de vue PO, les entres et les sorties sont crite sous forme de mnmoniques et font rfrence aux entres et sorties de lautomate (Ex: Dpart cycle -> dcy, Sortie du vrin A -> A+).

  • sur un exemple, la fraiseuse

    Grafcet de niveau I

    Grafcet de niveau II

  • III.4. Les notions essentielles

    III.4.1. L'tapeUne ETAPE correspond une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine DUREE (mme faible mais jamais nulle).

    On reprsente chaque tape par un carr, l'action est reprsente dans un rectangle droite, l'entre se fait par le haut et la sortie par le bas. On numrote chaque tape par un entier positif.

    Source : http://www-- ipst.u-- strasbg.fr/pat/autom/grafcet.htm

    III.4.2. L'actionLes actions associes une tape sont inscrites dans un rectangle daction de faon mettre en vidence ce qui sexcute lorsque cette tape est active. Souvent, il sagira de commande dactionneurs (vrins, moteurs, ), de commande de fonctions auxiliaires dautomates (compteur, tempos, )ou de dscription des liens avec dautres systmes logiques ou analogiques (changement de vitesse moteur par exemple).

    Action continue : Laction nest effectue que pendant lactivation de ltape

  • Action conditionnelle : L'action n'est effectue que si la condtion supplmentaire est remplie (d valide).

    Actions temporise ou retarde : Laction A est retarde de 3s, laction B dure 1s

    Actions mmorises : On peut pour cela utiliser des affectations (A:=1) (correspond la nouvelle norme). On rencontre frquemment lutilisation de Set/Reset. Les affectations peuvent aussi sappliquer des variables (boolennes ou numriques) et des compteurs.

    Actions impulsionnelles lactivation ou la dsactivation : Les affectations sont considres impulsionnelles et ont une dure thorique nulle.

    Source : http://auto.polytech.univ-tours.fr/automatique/AUS/ressources/Poly1.pdf

    http://auto.polytech.univ-tours.fr/automatique/AUS/ressources/Poly1.pdf

  • III.4.3. La transitionUne transition indique la possibilit de passer d'une tape l'tape suivante. A chaque transition on associe une, ou des conditions logiques (boolennes) qui traduisent la notion de rceptivit.

    La rceptivit est une fonction combinatoire d'informations boolennes reprsentant ltat de capteurs, limpulsion sur un bouton poussoir, laction d'un temporisateur, d'un compteur, ltat actif ou inactif d'autres tapes, etc.

    Si cette rceptivit est vrai, la transition est valid on passe donc ltape suivante.

    Exemples :

    La rceptivit est vraie lorsque la valeur de la consigne du compteur C = 10.

    La rceptivit est vraie lorsque le capteur pp1 est

    actif.

    La rceptivit est vraie lorsque l'tape 1 du

    GRAFCET G1C est active.

    Il existe deux cas particuliers :

    Temporisation : Pour faire intervenir le temps dans une rceptivit, il suffit d'indiquer aprs le repre "t" son origine et sa dure. La temporisation commence lorsque ltape prcdente est valid ou sur un tat logique de variable (capteur). La notation T/14/5 signifie que la rceptivit sera vraie 5 secondes aprs l'activation de l'tape repre 14. La notation normalise s'crit 5s/X14. La base de temps par dfaut est la seconde.

    Rceptivit toujours vraie : Une telle rceptivit s'crit "= 1". Le franchissement de cette transition se fera ds que la ou les tapes immdiatement antrieures seront actives sans autre condition.

    Source : http://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/G7/le_grafcet.htm

    http://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/G7/le_grafcet.htm

  • III.4.4. La rceptivitA chaque transition est associ une condition logique appele Rceptivit, qui peut tre vrai ou fausse. Parmi toutes les informations disponibles a un instant donn, la rceptivit regroupe uniquement celles qui sont ncessaires au franchissement de la transition.

    Ces informations peuvent tres externes (info du pupitre ou de la Partie Oprative), ou internes (fin de tempo, fin de comptage,).

    III.4.5. Schma rcapitulatif de la symbolisation GRAFCET

    Source : http://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/G7/le_grafcet.htm

    http://philippe.berger2.free.fr/automatique/cours/G7/le_grafcet.htm

  • IV. GRAFCET : Rgles d'volution et notions complmentairesIV.1. Les rgles d'volution

    Rgle 1 : La situation initialeLa situation initiale d'un grafcet caractrise le comportement initial de la partie commande vis--vis de la partie oprative, de l'oprateur et/ou des lments extrieurs. Elle correspond aux tapes actives au dbut du fonctionnement : ces tapes sont les tapes initiales :

    Rgle 2 : Franchissement d'une transition Une transition est dite valide lorsque toutes les tapes amont (immdiatement prcdentes relies cette transition) sont actives.

    Le FRANCHISSEMENT d'une transition se produit :

    lorsque la transition est valide.

    ET que la rceptivit associe cette transition est vraie

    L'exemple de la premire figure montre une transition non valide car l'tape 4 n'est pas active. L'exemple de la seconde figure montre une transition valide mais non-franchissable avant t1, elle devient franchissable t1 car E2 devient vraie.

    Transition non valide Transition valide non-franchissablepuis franchissable

  • Rgle 3 : Evolution des tapes actives Le franchissement d'une transition entrane simultanment l'activation de toutes les tapes immdiatement suivantes et la dsactivation de toutes les tapes immdiatement prcdentes.

    Franchissement d'une transition

    Rgle 4 : Evolution simultane Plusieurs transitions simultanment franchissables sont simultanment franchies.

    Franchissements simultans

    Rgle 5 : Activation et dsactivation simultane d'une tape Si au cours du fonctionnement la mme tape est simultanment active et dsactive elle reste active.

    Activation et dsactivation simultanes d'tape (tape 12)

    Source : http://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet4.html

    http://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet4.html

  • IV.2. La squence

    Elle est compose dune suite dtapes qui peuvent tre actives les unes aprs les autres.

    Dans cette structure, chaque tape nest suivie que par une transition et chaque transition est suivie que par une seule tape.

    Un GRAFCET qui ne contient quune seule succession possible de situations est un GRAFCET squence unique. On parle alors dun GRAFCET linaire.

    Exemple :

    IV.3. La slection de squence ou l'aiguillage

    La slection de squence est compose dune divergence en OU de squences et dune convergence OU de squences.

    Divergence en OU

    Si 1 active et si a seul, alors dsactivation de 1 et activation de 2, 3 inchang.

    Si a et b puis 1 active alors dsactivation 1, activation 2 et 3 quel que soit leur tat prcdent. (rgle 4) .

    Convergence en OU

    Si 1 active et a sans b, alors activation de 3

    et dsactivation de 1, 2 reste inchang

    Si 1 et 2 et a et b alors 3 seule active

    On appelle BARRE DE OU la barre symbolisant les entres / sorties multiples d'tapes.

    Si les conditions de franchissement de la transition a et b sont exclusives lune de lautre, elles permettent dobtenir une slection exclusive entre les deux squences.

  • IV.4. Les squences simultanes ou le paralllisme Une transition qui possde plusieurs tapes de sortie reprsente lexcution en parallle de plusieurs squences. Cest une structure divergente en ET.Une transition qui possde plusieurs tapes dentre reprsente la synchronisation de plusieurs squences. Cest une structure convergente en ET.

    Divergence en ET

    Si 1 active et si a, alors dsactivation de 1 et activation de 2 et 3.

    Convergence en ET

    Si 1 et 2 et a, alors activation de 3 et dsactivation de 1 et 2.

    Les squences dbutent simultanment mais lvolution dans chaque branche est indpendante. Cette structure permet un paralllisme entre plusieurs squences.

    IV.5. Les sauts d'tapes (de squence)

    Cest une slection de squence particulire. Il y a saut de ltape 1 ltape 4 si a.c est vraie.

  • IV.6. La reprise de squence

    Cest une boucle. La reprise de squence est effectue tant que la condition de transition d.a est vraie.

  • V. GRAFCET : Notions avances

    V.1. La slection exclusive, le partage de ressources ou la smaphoreIllustrons cela par l'exemple suivant : soient deux machines M1 et M2 pouvant alimenter tour de rle un poste de travail commun et y dclencher un travail P (chacune y effectuera elle mme un travail). a1, a2, c1, c2 sont les fins de course. b1 et b2 dlimitent la zone commune.

    Le poste de travail P est une ressource physique que les 2 chariots 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. L'etape de partage de ressources est mise 1 uniquement quand le poste de travail est libr (soit la fin des deux squences).

  • V.2. La synchronisation avance

    Lutilisation des squences simultanes dans la reprsentation du grafcet permet de rsoudre un premier problme de synchronisation : celui de la simultanit de lactivation et de la dsactivation de plusieurs squences.La fin de ces squences impose pour chacune delles une attente une tape particulire avant de permettre la poursuite du cycle en une squence commune, la resynchronisation seffectuant par simultanit des tats actifs de ces tapes dattente.

    Exemple :

    Lorsquon appuie sur M, les deux chariots font un aller-retour et on ne peut les relancer que lorsquils sont tous deux arrivs.

    Classiquement, on crit le grafcet suivant :

    Mais d'autres grafcets permettant un paralllisme sont envisageables et plus adapts que celui-ci.

  • Synchronisation avec tapes d'attentes Paralllisme de synchronisation

    Synchronisme de franchissement Grafcet de dialogue en Appel/Rponse

    Deux types d'autorisation en Appel/Rponse

  • V.3. Notions de matre et d'esclave

    V.3.1. Macro-tapesLe concept de macro-tape permet des descriptions par raffinement successifs. Ainsi plusieurs niveaux de reprsentation peuvent tre mis en uvre. Le premier niveau exprimant globalement la fonction remplir sans se soucier de tous les dtails superflus qui seront dcrit dans les niveaux suivants, correspondant une analyse plus fine.

    Finalement le dernier niveau pourra tre celui correspondant l'implmentation de la partie commande dont on spcifie le comportement.

    Dfinition: Une macro-tape est l'unique reprsentation d'un ensemble unique d'tapes et de transitions nomm macro-expansion. L'expansion de la macro-tape commence par une seule tape d'entre et se termine par une seule tape de sortie.

    On reprsente une macro-tape l'aide de double barre dans le symbole d'tape. On repre une macro-tape l'aide d'un identificateur commenant par la lette M.

    Lors de l'interprtation d'un grafcet, on remplace les macro-tapes par leur macro expansion afin de pouvoir appliquer les rgles d'volution (paragraphe suivant) du GRAFCET. Une macro-tape sera dite "active" si au moins une tape de l'expansion est active.

    Il n'y a pas d'action associe une macro-tape cependant on peut faire figurer un commentaire donnant une indication de la fonction ralise par la macro-tape.

    Illustration de l'emploi d'une macro tape

    http://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdf

  • V.3.2. Macro-tchesCette tape se diffrencie de la macro-tape par sa non unicit. Une macro-tche est un sous-programme et peut tre appele plusieurs reprises dans un mme Grafcet. La macro-tche fait appel des notions d'antriorit gres par une matrice d'antriorit un peu complexe manipuler. La macro tche est une tache qui est inscrite dans le Grafcet de conduite et qui sera dvelopp dans un autre niveau. Les macro tches permettent de simplifier les Grafcet de conduite.

    Exemple :

    Source : http://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet4.html

    http://www.tecatlant.fr/grafcet/grafcet4.html

  • V.3.3. Le grafcet partielLensemble des tapes et transition dune commande peut tre divise en plusieurs grafcets connexes.

    Ces grafcets peuvent tre regroups en sous ensembles (souvent dun seul lment) que lon appelle grafcet partiel. La runion de ces grafcets partiel dcrit la commande du systme considr. Chacun de ces grafcets partiel peut avoir un nom ou un numro.

    V.3.4. Le forcageLe forage 1 des actions (sorties) est un ordre mis par un grafcet de niveau suprieur vers un ou des grafcets de niveau infrieur ayant pour effet d'annuler les actions associes aux tapes de ce ou de ces grafcets. Le forage 0 des actions (sorties) est un ordre mis par un grafcet de niveau suprieur vers un ou des grafcets de niveau infrieur ayant pour effet d'annuler les actions associes aux tapes de ce ou de ces grafcets.

  • VI. GRAFCET : Mise en uvreVI.1. Mise en quation d'une tapeBut : Dterminer les variables qui interviennent dans lactivit de ltape n : Xn = f ( ?)

    1re rgle : 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 : Lorsquelle est valide ET que la rceptivit associe la transition est VRAIE

    La traduction de cette rgle donne la Condition dActivation de ltape n :

    2me rgle : Le franchissement dune transition entrane lactivation de toutes tapes suivantes et la dsactivation de toutes tapes prcdentes.

    VI.2. Cblage d'une tape par portes logiques

    Le cblage dune tape est ralis laide de 4 portes logiques

    http://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdfhttp://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdf

  • VI.3. Cblage d'une tape par bascules RS

    Cblage dune tape initiale

    Cblage dune tape non initiale

    VI.4. Utilisation de squenceurs lectriquesLe squenceur est un automate qui fait lui-mme les tapes de squenage qui avant taient fait la main. Chaque squenceur reprsente une tape du grafcet correspondant au systme automatis.

    Exemples dutilisation : squenceur de cycle d'injection, squenceur audio.

    Chaque tape du GRAFCET sera cble comme le module de phase dcrit prcdemment.

    On ralise alors un squenceur lectrique base de portes logiques.

    Source : http://dado59.free.fr/www2/cours/grafcet/miseenoeuvregrafcet.pdf

    http://dado59.free.fr/www2/cours/grafcet/miseenoeuvregrafcet.pdfhttp://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdfhttp://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdf

  • VI.5. Utilisation de squenceurs pneumatiquesLe squenceur est un module pneumatique qui permet de mettre en place un grafcet en logique pneumatique de manire trs rapide.

    Attention: Le squenceur est un matriel qui ne s'utilise plus qu'en milieu sensible ou l'utilisation de courant lectrique est interdite. (Usine de production de poudre et d'explosif par exemple)

    Source : http://philippe.faul.free.fr/Cours/Pneumatique.pdf

    VI.6. Utilisation des automates programmablesLes Automates Programmables Industriels (API) sont utiliss pour la commande squentielle de processus industriel. Ils envoient des ordres de fonctionnement au pr actionneur suivant une logique squentielle et des donnes dentres (capteurs, demande dun oprateur.)

    Les API sont utiliss pour simplifier une automatisation combinatoire complexe (dun point de vue solution technique) par une automatisation squentielle plus simple mettre en uvre. Lautomatisation permet de diminuer considrablement la taille des quipements car on remplace des centaines de relais et de cames par un simple automate programmable.

    Source : WIKIPEDIA

    http://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdfhttp://philippe.faul.free.fr/Cours/Pneumatique.pdfhttp://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdf

  • VI.7. Critres de choix de technologiesLe choix ne dpend que de critres conomiques, le Grafcet n'imposant aucune solution.

    En cas de ralisation unitaire, comportant de nombreuses entres / sorties, ncessitant des modifications de temps en temps (par exemple partie de ligne de production automatique), on choisira un automate programmable (API), programm directement en Grafcet l'aide d'un console de programmation (actuellement on utilise un PC, ce qui permet de saisir et simuler l'automatisme au calme, avant le test in situ).Cette solution semble assez chre dans l'absolu, mais reste conomique relativement au prix des parties opratives mises en uvre.

    C'est de plus la solution qui minimise le prix des modifications (tant que la partie oprative n'a pas tre fortement modifie).

    * En cas de ralisation en petite srie, de matriels qui devront tre personnaliss pour chaque client (par exemple machine emballer), on choisira comme prcdemment un automate, programmable en Grafcet l'aide d'une console (ou mme par une connexion rseau).

    Ceci permet une production de matriels uniformes (ou en tous cas moins variables), la personnalisation se fera uniquement sur la console.

    On pourra vendre le produit avec l'automate seul (sans la console, qui vaut en gnral trs cher), assorti d'un service aprsvente pour les modifications ou volutions.

    * En cas de ralisation unitaire d'un petit automatisme (par exemple un transfert de pices l'aide d'un tapis et quelques vrins), on choisira un automate d'entre de gamme, programmable uniquement dans un langage simple (ET, OU, mmoires...).

    La programmation sera aise (voir mon document sur la programmation d'un Grafcet) mais la modification sera souvent plus simple en rcrivant compltement le nouveau programme.

    * Si l'on produit en srie un systme automatique, avec un fonctionnement prdfini et fig mais pas trop compliqu (machine laver par exemple), la solution la plus conomique est le cblage : une carte lectronique avec une bascule par tape, les seuls lments coteux sont les interfaces (donc le prix dpendra surtout du nombre d'entres sorties).

    Si un fabriquant de machines laver me lit, qu'il m'explique pourquoi ils continuent utiliser des programmateurs mcaniques qui sont plus chers et plus fragiles.

    http://pagesperso-orange.fr/m4grislin/mtl/cours-g7/G7-1_structure.pdf

  • *Pour un systme avec un fonctionnement complexe, o la rapidit est ncessaire, ou bien s'il ncessite galement un peu de calcul numrique, on choisira une carte avec un microcontrleur (ou microprocesseur si les besoins sont plus importants), assorti d'une interface comme dans le cas prcdent. La programmation est aise (voir mon document sur la programmation d'un Grafcet), une fois que l'on connat bien le matriel.

    Le cot du matriel est drisoire (une dizaine deuro pour un microcontrleur ST62 avec un peu de RAM, de ROM, une vingtaine d'entres sorties ToR et un port analogique), par contre le matriel de dveloppement revient trs cher, son acquisition n'est envisageable que si l'on prvoit de crer un certain nombre de systmes (sinon on se rabattra sur le cblage ou l'API, ou la soustraitance).

    *Dans les cas o le systme est incompatible avec l'lectronique (champs magntiques, parasites, ambiance humide...), on peut utiliser une partie commande dans la mme nergie que celle de la partie oprative : pneumatique ou lectrique. Dans ce cas une seule solution est possible, le cblage.

    On utilisera la mme mthode que pour le cblage lectronique, il suffit de savoir raliser les fonctions combinatoires (ET, OU...) et un bistable quivalent une bascule (distributeur bistable, relais autoaliment...).

    Un squenceur est une telle bascule prvue pour reprsenter une tape, avec un brochage facilitant le chanage d'tapes. Ce n'est presque jamais la solution la plus conomique.

    I. IntroductionI.1. La variable "secondaire" ou "interne"I.2. L'intrt de l'introduction d'une variable secondaire illustr avec un systme d'auto-maintienI.3. Les fonctions mmoiresI.3.1. La bascule RS :I.3.2. La bascule DI.3.3. La bascule JK

    I.4. Les deux catgories de systmes squentielsI.4.1. Systmes squentielles asynchrones I.4.2. Systmes squentielles synchrones

    II. La modlisation des systmes squentielsII.1. Le graphe de fluenceII.2. Le tableau d'tatII.3. Le rseau de PtriII.3.1. Representation graphique II.3.3. Evolution temporelle d'un rseau de PtriII.3.5. Les rgles gnrales dvolution temporelle dun rseau de Ptri

    II.4. Le GRAFCET

    III. GRAFCET : notions de baseIII.1. Dfinition du GRAFCETIII.2. Historique du GRAFCETIII.3. Les deux principaux points de vue :partie oprative: GRAFCET fonctionnel ou de niveau I partie commande : GRAFCET technologique ou de niveau IIsur un exemple, la fraiseuse

    III.4. Les notions essentiellesIII.4.1. L'tapeIII.4.2. L'actionIII.4.3. La transitionIII.4.4. La rceptivitIII.4.5. Schma rcapitulatif de la symbolisation GRAFCET

    IV. GRAFCET : Rgles d'volution et notions complmentairesIV.1. Les rgles d'volutionRgle 1 : La situation initialeRgle 2 : Franchissement d'une transition Rgle 3 : Evolution des tapes actives Rgle 4 : Evolution simultane Rgle 5 : Activation et dsactivation simultane d'une tape

    IV.2. La squenceIV.3. La slection de squence ou l'aiguillageIV.4. Les squences simultanes ou le paralllisme

    V. GRAFCET : Notions avancesV.1. La slection exclusive, le partage de ressources ou la smaphoreV.2. La synchronisation avanceSynchronisation avec tapes d'attentesParalllisme de synchronisationSynchronisme de franchissement Grafcet de dialogue en Appel/RponseDeux types d'autorisation en Appel/Rponse

    V.3. Notions de matre et d'esclave V.3.1. Macro-tapesV.3.2. Macro-tchesV.3.3. Le grafcet partielV.3.4. Le forcage

    VI. GRAFCET : Mise en uvreVI.1. Mise en quation d'une tapeVI.2. Cblage d'une tapepar portes logiquesVI.3. Cblage d'une tapepar bascules RSVI.4. Utilisation de squenceurs lectriquesVI.5. Utilisation de squenceurs pneumatiquesVI.6. Utilisation des automates programmablesVI.7. Critres de choix de technologies