Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail
DRIF CDC GENIE ELECTRIQUE
Le GRAFCET
Conception et applications dans les API Télémécanique
( niveau 1)
Points de Vue Points de Vue dans le GRAFCETdans le GRAFCET
Points de Vue Points de Vue dans le GRAFCETdans le GRAFCET
Objectifs
Etapes de la conception du système
Connaissances technologiques
Etapes de l'étude du fonctionnement
Grafcets Point de vue
Point de vue Système ou Procédé
Le cahier des charges est connu (Matière d’œuvre, valeur ajoutée,…)La composition du système est inconnu.
Dialo
gu
e
Traitem
ent
Préactionneurs Actionneurs
Effecteurs
Capteurs
Produit
?
Frontière
Opérations à effectuer pour obtenir la valeur ajoutée
Opérateur
Informations à recueillir sur l’état du produit et des opérations DESCRIPTION
Exemple
Entrées / Sorties du système
Pièce desserrée
Pièce serrée
Pièce perçée
Départ de cycle
Serrer la pièce
Desserrer la pièce
Percer la pièce
Informations
Cahier des charges, Matière d’oeuvre, Valeur ajoutée
Opérations sur le produit
Grafcet point de Grafcet point de vue système vue système
Point de vue Partie Opérative (P.O.)
Dialo
gu
e
Traitem
ent
Préactionneurs Actionneurs
Effecteurs
Capteurs
Produit
?
Frontière
L’architecture de la P.O et les effecteurs sont connus.
Actions à effectuer par les éffecteurs Informations à recueillir sur l’état du produit et des effecteurs
DESCRIPTION
Exemple
Etau
Broche
PièceEntrées / Sorties de la P.O.
Étau desserré
Étau serré
Broche montée
Brochedescendue
Départ de cycle
Serrer étau
Desserrer étau
Descendre brocheMonter broche
Tourner broche
Arrêter broche
ActionsInformations
Choix des effecteurs
Grafcet point de Grafcet point de vue Partie vue Partie OpérativeOpérative
Point de Vue P.C.
Les actionneurs, préactionneurs, capteurs et dialogue étant défini
Dialo
gu
e
Traitem
ent
Préactionneurs Actionneurs
Effecteurs
Capteurs
Produit
Frontière
?
?
Ordres envoyés aux préactionneurs Informations recueillies par les capteurs
DESCRIPTION
Exemple
Choix des actionneurs
M1
1C
2C
Etau
Broche
Rotation
L1 L1 L1
KM1
Q3F1
F22D+
2D
1D+ 1D-1D
Choix des préactionneurs
1S0 1S1
2S0
2S1
S1
PUPITRE
Choix des capteurs
Entrées / Sorties de la P.C.Ordres vers les préactionneurs
Informations venant des capteurs 1D+
1D-
2D+
KM1
1s0
1s1
2s0
2s1
s1Grafcet point de Grafcet point de
vue Partie vue Partie CommandeCommande
Point de vue automate
Le choix de l’automate et de son raccordement avec les préactionneurs, capteurs et dialogue étant réalisé
Affectations des sorties Affectations des entrées
DESCRIPTION
Sorties
Entrées
Entrées / Sorties de l’automate Ordres vers les
préactionneurs
Informations venant des capteurs 1D+
1D-
2D+
KM1
1s0
1s1
2s0
2s1
s1
Exemple
O0,0
O0,2
O0,1
O0,3
I0,1
I0,2
I0,3
I0,4
I0,5
Le choix de l’automate et de son raccordement avec les préactionneurs, capteurs et dialogue étant réalisé
LES TYPES D’ACTIONS
Action Conditionnelle :
L’action conditionnelle est un ordre dont l’exécution à lieu à une étape donnée et qui est en plus soumise à la réalisation d’une condition logique. La figure ci-dessous montre la représentation de l’action sur le GRAFCET et le chronogramme. La condition logique appliquée sur l’action est montrée sur la figure par un petit trait à coté duquel la condition logique est inscrite.
Condition logique
•Définition:-Action qui dure tant que l’étape est active et que la condition logique est vraie-A = P * X10
Dans le GRAFCET niveau 1, l’action serait écrite sous la forme « action si condition ». Par exemple: « Ejecter au rebut si pièce défectueuse ».
La notation utilisée pour désigner un signal de sortie d’un temporisateur est : T/ i /q, où i est le numéro de l’étape comportant l’action de temporisation et q est la durée écoulée depuis l’activation de l’étape i.
Action Temporisée :
Une action temporisée est une action conditionnelle dans laquelle le temps intervient comme condition logique.L’action temporisée est obtenue par l’utilisation d’une unité de temporisation (ou temporisateur). Un temporisateur est un système qui retarde la montée à 1 du signal de sortie d’une durée de temps t démarrée après la montée à 1 du signal d’entrée. Le retour à 0 du signal de sortie se produit au même moment que celui de l’entrée. Le chronogramme ci dessous montre le
fonctionnement du temporisateur.
Il y a deux actions associées à l’étape 10. Le temporisateur de 5 secondes démarre dés que l’étape 10 s’active. L’action A étant conditionnelle à l’état de la sortie du temporisateur, elle ne se produit pas. Dés que le délai de 5 secondes est terminé, la sortie T/X10/5 sec monte au niveau logique 1, et l’action A est lancée. La fin (ou désactivation) de l’étape 10 marque la fin de l’action du temporisateur et de l’action A.
Action Impulsionnelle :
C’est le même principe que l’action temporisée, sauf que cette fois-ci, l’action est active pendant la durée d’une impulsion générée par le temporisateur. La notation utilisée pour désigner un signal de sortie d’un temporisateur est :
où i est le numéro de l’étape comportant l’action de temporisation et q est la durée écoulée depuis l’activation de l’étape i.
qiT //
Action de temporisation
Condition de temporisation
Le temporisateur activera alors la réceptivité de la transition entre les étapes 10 et 11, limitant la durée de l’étape 10 à 5 secondes.
L’action maintenue est une action qui se poursuit tant qu’au moins une des étapes à laquelle elle est associée est active. L’action maintenue est donc associée à une suite d’étapes successives.
L’action mémorisée est une action qui est s’active à l’étape à laquelle une demande de mise à 1 est faite et désactivée à l’étape ou une demande de mise à 0 est faite.
qiT // qiT //
Elle implique l’utilisation d’un temporisateur. La notation utilisée pour désigner ce genre de réceptivité est :
ou
où i est le numéro de l’étape comportant l’action de temporisation et q est la durée écoulée depuis l’activation de l’étape i.
Exemple avec GRAFCET à séquence unique
Exemple avec GRAFCET à séquences simultanées
Exemple avec GRAFCET à séquence unique
Exemple avec GRAFCET à séquences simultanées
EXEMPLE
Le GRAFCET linéaire à séquence uniqueLe GRAFCET linéaire à séquence unique
1
2
dcy . a
3
b
4
c
D
D
G
5 G
b
a
a bc
Présentation du systèmePrésentation du système
Cahier des charges:
Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a
dcy
a bc
G D
Un chariot mobile peut se déplacer vers la droite ou vers la gauche. Les guides sur lesquels il circule sont équipés de
capteurs de position.
Un automatisme commande ses déplacements suivant le cahier des charges suivant:
GRAFCET selon le Point de vue Système
GRAFCET selon le Point de vue Système
dcy
Cahier des charges:
Après l’ordre de départ cycle « dcy », le chariot part jusqu’à b, revient en c, repart en b puis rentre en a
Positions du chariot:
• a : chariot à gauche
• b : chariot à droite
• c : position intermédiaire
Mouvements du chariot:
• D : aller à droite
• G : aller à gauche
a bc
1
2
dcy . a
3
b
4
c
D
D
G
5 G
b
a
G D
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Initialisation du Grafcet :
G D
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Initialisation du Grafcet :
Activation de(s)(l’)étape(s) initiale(s)
G D
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Initialisation du Grafcet :
Activation de(s)(l’)étape(s) initiale(s)
La transition 1->2 est validée
G D
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
G D
Départ cycle
dcy
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
La réceptivité « dcy et a » est vraie
ETla transition est validée
La transition 1->2 est franchissable
G D
Ordre de marche
dcy = 1
Départ cycle
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Franchissement de la transition
• Désactivation de l’étape 1
• Activation de l’étape 2
Ordre de l ’action associée à l’étape 2
G D
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Action = Déplacement du chariot à droite
G D
Étape 2 active
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Remarque :
L’opérateur peut décider à partir d’ici d’arrêter la commande départ
cycle « dcy » pour que l’automatisme ne fasse
qu’UN seul cycle
G D
dcy
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
• Le chariot arrive devant le capteur c
Aucun effet dans le déroulement du Grafcet à ce
moment précis
G Ddcy
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
• Le chariot continue sa course jusqu’au capteur b
G Ddcy
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
G Ddcy
Réceptivité « b » est VRAI & la transition 2 -> 3 est validée
La transition 2 -> 3 est franchissable
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
• Désactivation de l’étape 2
• Activation de l’étape 3
G D
Franchissement de la transition
dcy
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 3 active
G D
Le chariot se déplace vers la gauche
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
G Ddcy
Désactivation de l ’étape 3
Activation de l ’étape 4
Franchissement de la transition
La réceptivité « c » est VRAIE ET la transition 3->4 est
validée
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 4 active
G D
Déplacement vers la droite du chariot
dcy
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Réceptivité « b » est VRAI & la transition 4 -> 5 est validée
G Ddcy
• Désactivation de l’étape 4
• Activation de l’étape 5
La transition est franchissable
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 5 active
G D
Le chariot se déplace vers la gauche
dcy
a b
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 5 active
G Ddcy
Aucun effet dans le déroulement du Grafcet à ce moment précis
Le chariot se déplace à gauche et passe devant le capteur c
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 5 active
G D
Le chariot se déplace vers la gauche
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
G D
Désactivation de l’étape 5
Activation de l’étape 1
La transition est franchissable
Réceptivité « a » VRAIE ET la transition 5 -> 1 est validée
a b
dcy
1
2
dcy . a
3
b
4
cc
D
D
G
5 G
b
a
Étape 1 active = Etat initial
G D
Pour lancer un nouveau cycle, il faut que l ’opérateur
appuie sur « dcy »
Le GRAFCET est un outil graphique de description du fonctionnement des systèmes automatisés.
Synthèse:Synthèse:
– Etapes auxquelles sont
associées des Actions
– Transitions auxquelles sont
associées des Réceptivités
– Liaisons orientées
bb
A B2
Il se compose principalement de:
L’évolution d’un GRAFCET doit impérativement respecter des règles dont les 3 principales sont:
Règle 1 : La situation InitialeLa situation Initiale
Au moins une étape initiale.
Etapes initiales activéesEtapes initiales activées au début du fonctionnement.
L’évolution du système débutedébute toujours à partir de ces étapes initiales.
Règle 2 : FranchissementFranchissement
d’une transitiond’une transition Une transition est soit Une transition est soit validéevalidée, soit , soit non non
validée.validée. Elle est validée lorsque toutes les étapes Elle est validée lorsque toutes les étapes
immédiatement précédentes sont immédiatement précédentes sont actives.actives.
Elle ne peut être franchie que lorsqu’elle Elle ne peut être franchie que lorsqu’elle est validée, est validée, etet que la réceptivité que la réceptivité associée à la transition est associée à la transition est vraievraie (égale à (égale à 1).1).
Règle 3 : Evolution des étapes Evolution des étapes activesactives
Le Le franchissementfranchissement d’une transition d’une transition provoque simultanément :provoque simultanément :
- la - la désactivationdésactivation de toutes les étapes de toutes les étapes immédiatement précédentes reliées à immédiatement précédentes reliées à cette transition, cette transition,
- - etet l’activation l’activation de toutes les étapes de toutes les étapes immédiatement suivantes reliées à cette immédiatement suivantes reliées à cette transitiontransition.
Les structures de base du GRAFCET
La séquence unique Le GRAFCET le plus simple, c’est la séquence unique qui donne un GRAFCET très linaire.
S1.a
0
1
2
b
a
KM1
KM2
Une seule séquence est donc choisie, ce qui explique le terme de « séquences exclusives ».
Les valeurs logiques « X » et « Y » doivent être mutuellement exclusives.
Les étapes 3, 4, 5 et 6 sont exécutés si « Y » est activé. Si « X » est activé, on saute ces quatre étapes en passant de l’étape 2 à l’étape 7. Il faut que les variables logiques « X » et « Y » soient mutuellement exclusives.
Reprise d’étape
La reprise d’étape permet de reprendre ou non une série d’étapes à plusieurs reprises. Les étapes 3, 4, 5 et 6 ne seront faites qu’une seule fois si la variable « Y » est active lors de l’étape 6. Si la variable « X » est active à l’étape 6, l’automatisme reprendra les étapes 3, 4, 5 et 6. Il faut que les variables logiques « X » et « Y » soient mutuellement exclusives.
Les séquences simultanées
Lorsque l’automatisme est en mesure de faire certaines opérations simultanément (par exemple, remplir une bouteille et en boucher une autre), il est possible d’utiliser le parallélisme structural pour faire des séquences simultanées. Dans l’exemple montré ci-contre à gauche, lorsque l’étape 2 est active et que la réceptivité « z » est vraie, les deux séquences démarrent en même temps. Donc les étapes 3 et 7 s’activent en même temps. Ensuite, chaque séquence évolue de façon indépendante à sont propre rythme. Pour passer à l’étape qui suit les séquences simultanées, il faut que les dernières étapes de toutes les séquences soient actives et que la réceptivité commune soit vraie. Donc on passera à l’étape 10, si les étapes 6 et 9 sont actives et que la réceptivité v20 v30 est vraie.
Dans certaines applications, il est très fortement recommandé de terminer chaque séquence avec une étape d’attente. C’est particulièrement vrai avec les actionneurs électriques. Supposez qu’à l’étape 6, l’action V2- représente le déplacement d’un pont roulant. Si le pont roulant arrive vis-à-vis le capteur v20, mais que l’autre séquence n’est pas à l’étape 10, alors on ne passe pas à l’étape 12 et l’étape 6 reste active. Donc le pont roulant poursuit son mouvement et s’il devait s’arrêter lorsque v20 devient vrai, c’est raté. Si en plus v20 était un capteur indiquant que l’on arrive à la fin du rail, le problème est grave (quoique l’on doive toujours prévoir un interrupteur de surcourse).
L’ajout d’une étape d’attente évite ce problème, puisque lors de l’étape d’attente il ne se produit pas d’action. Ainsi, dans la section de GRAFCET, lorsque l’étape 6 est active, dès que v20 devient vrai on passe à l’étape 7 et l’action V2- n’a plus lieu. Ainsi, si on reprend l’exemple du pont roulant,
celui-ci s’arrêtera maintenant au bon endroit.
EXEMPLE : perçagePoint de vue Système:
Point de vue Partie Opérative:
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