Système automatisé
Partie commande Partie Opérative
Module sortie
Module entrée
Module dialogue
Module traitement
Actionneur
Effecteur
Produit
Préactionneur
Capteur
Opérateur Matièreœuvre
Matière œuvre +
Valeur ajoutée
– Définition et notions fondamentales • L'acronyme grafcet signifie : GRAphe Fonctionnel de Commande Etape
Transition.• Le grafcet est un outil graphique de description du comportement
attendu de la Partie Commande. Il décrit les relations à travers la frontière d'isolement de la Partie Commande et de la Partie Opérative d'un système automatisé. L'établissement d'un grafcet suppose la définition préalable :
• - du système,• - de la frontière PO-PC, spécifiant la Partie Commande,• - des Entrées et des Sorties de la Partie Commande.• La description du fonctionnement d'un automatisme logique peut
alors être représenté graphiquement par un ensemble :• - d'ETAPES auxquelles sont associées des ACTIONS,• - de TRANSITIONS auxquelles sont associées des RECEPTIVITES,• - de LIAISONS (ou ARCS) ORIENTEES,• Un tel ensemble (GRAPHE ou DIAGRAMME) est appelé grafcet.
• Exemple
Présentation
0
1
2
Début du cycle (dcy)
Porte ouverte
Porte fermée
OUVRIR PORTE
FERMER PORTE
Transition
Numéro d’étape
Étape
Liaison orientée
Réceptivité associé à une transition :Capteur : présence, bouton poussoir, etc. …Une réceptivité est une équation logique :Porte fermée ET bouton appuyé….
Action associée à une étape, Préactionneur : contacteur, distributeur…Actionneur : moteur, vérin, lampe…
Étape initiale
L'initialisation précise l'étape ou les étapes actives au début du fonctionnement. On la repère en doublant les côtés des symboles correspondants.
Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
Règle N°1
Règle N°2 Une transition est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.Elle ne peut être franchie que :Lorsqu'elle est validée, et que la réceptivité associée à la transition est vraie.
Règle N°3
Règle N°4
Evolution simultanée Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies
Règle N°5
Activation et désactivation simultanée d'une étapeSi au cours du fonctionnement la même étape est simultanément activée et désactivée elle reste active
Chronogramme d’évolution
Etape active
Etape active
Transition
Etape 2
Etape 1
Transition franchissable
règle 2
Retard au franchissement
Franchissement règle 3
Désactivation règle 3
Divergence, convergence en OU
Une voie OU une autre voie : Solution ALTERNATIVE Un simple trait Une réceptivité par branche
Divergence en OU
Franchissement des transitions :Lorsque l’étape 18 est active, on se dirige soit :Vers 20 si réceptivité dr est vraieVers 30 si réceptivité ga est vraie
Convergence en OU
Franchissement des transitions :L’étape 40 sera active soit : Par la transition 21/40 si fc.dr vraie et l’étape 21 activePar la transition 30/40 si fc.ga vraie et l’étape 30 active
18
20
dr ga
30DROITE GAUCHE
21 Tempo
Fc.dr Fc.ga
40
Conflit
Avec conflit Sans conflit
18
20
Droite gauche
30OUVRIR DROITE OUVRIR GAUCHE
18
20
Droite Gauche ET Droite
30OUVRIR DROITE OUVRIR GAUCHE
Si les réceptivités Droite et gauche sont à «1» avant l'activation de l'étape 18, il y a conflit, les deux transitions vont être franchies et les étapes 20 et 30 seront actives. On peut éviter le conflit en inhibant une réceptivité par le complément de l'autre
Divergence, convergence en ET
Une voie ET une autre voie. Cela permet de réaliser plusieurs tâches en même temps Un double trait Une SEULE réceptivité
5
6 10
av
AV DR
7 AR
=1
40
Fch
dr
11 GA
ar
8
ga
12
Divergence en ET
Franchissement des transitions :Lorsque l’étape 5 est active, et fch vraie, on se dirige Vers 6 et 10 simultanément.Les étapes 6 et 10 sont actives et le cycle se poursuit indépendamment dans chaque branche.
Convergence en ET
Franchissement des transitions :Lorsque 8 et 12 sont actives, la transition =1 est validée et franchie.Les deux étapes d’attentes 8 et 12 ne sont pas obligatoires, sans elles, il aurait fallu noter une transition ar . ga
Action continue ou monostable
L’action sera effective pendant tout le temps où l’étape sera active.
Dans l’exemple ci-contre la lampe s’allume quand l’étape 20 est active et reste allumée à l’étape 21. Elle s’éteint à l’activation de l’étape 22 car elle n’est plus commandée.
19
fc1
20
21
sp0
KM1
22 KM2
sp1
LAMPE SP
LAMPE
Lampe
Lampe
Lampe
Lampe
Action bistable
L’action sera mise en route sur une action SET et arrêtée sur une action RESET
Dans l’exemple ci-contre la lampe s’allume quand l’étape 20 s’active. Il faudra l’action RESET de l’étape 22 pour l’éteindre.
Attention : Les actions bistables posent des problèmes de sécurités. Il faut préférer les actions monostables
19
fc1
20
21
sp0
KM1
22
sp1
SETLAMPE
SP
Lampe
Lampe
Lampe
LampeRESETLAMPE
KM2
Action conditionnelles
L’action sera effective si l’étape est active et si la condition associée à l’étape est vérifiée.
Le chauffage sera activé pendant la durée de l’étape 20 tant que t° sera égale à 1
20 CHAUFFER
t°
20 CCHAUFFER
Si : t°
t°
Chauffer
Etape 20X20
Etape 20 active
Front montant, front descendant
L'utilisation d'un front montant ou descendant permet d'utiliser la même variable pour activer en séquence les différentes tâches d'un grafcet.
Ici le bouton BPtel permet l'évolution d'une étape à l'autre sur la transition de l'état bas vers l'état haut.
0
↑ BPtel
1
↑ BPtel
2
3
↑ BPtel
↑ BPtel
OUVRIR
FERMER
BPtel
Etape 1X1
Etape 2X2
Etape 3X3
Action temporisée
Enclenche un temporisateur T (ici T4)Exemple :
Syntaxe d'une réceptivité : t4 / X18 /25s
t4 repère du temporisateur, ici n° 4 X18 numéro de l'étape qui lance la temporisation25s durée de la temporisation
18
T4/X18/25s
19
condition
condition
Action
Action
T4
Tempo T4
Etape 19X19
25s
Etape 18X18
Enclenchementtemporisation
Fintemporisation
Très importantsous Automgen
Reprise de séquenceC’est une divergence en OU qui renvoie l’action vers des étapes précédentes.Cette action permet de refaire une séquence jusqu’à ce que la réceptivité soit satisfaite.Il faut remonter au minimum deux étapes.
16
17Avancer d’un
pas
18 Indexer
19
6 pas
Pas avancé
<6pas
2 é
tap
es m
inim
um
12 ACTION E
13 ACTION G
14 ACTION H
15
f.e f.e
n
k
ACTION J
r
Saut d'étape
Saut de l'étape 12 à l'étape 15 si la réceptivité (f.e) est vraie.
CompteurUn compteur peut être utilisé pour réaliser un cycle d'un certain nombre de fois. Le compteur peut être incrémenté (+ 1) décrémenté (- 1) mis à zéro ou mis à une valeur donnée.
On peut utiliser les signes = ≠ < ≤ ≥ > dans les réceptivités.
1 Compteur = 0
Début du cycle
2
3
a=1
T1/X3/1s
4
B=1 ET compteur =10 B=1 ET compteur <10
Sortir A
Incrémenter compteurT1=1s
Sortir B
Avec Automgen Si le compteur est bloqué par unetransition, il continue à compter….
1 Compteur = 0
Début du cycle
2
3
a=1
T1/X3/1s
4
B=1 ET compteur =10 B=1 ET compteur <10
Sortir A
Incrémenter compteurT1=1s
Sortir B
2 solutions …
1 RC5
Début du cycle
2
3
a=1
T1/X3/1s
4
C5 =10.b=1 C5 <10.b=1
Sortir A
T1=1s
Sortir B
+C5
X3
1 RC5
Début du cycle
2
3
a=1
T1/X3/1s
4
C5 =10 C5 <10
Sortir A
+C5
T1=1s
Sortir B
5
b = 1
Avec Automgen
+C53
Numéro d’étape
Si l’incrémentation du compteur doit rester bloquée un certain temps sur une étape (ici une temporisation).
On peut utiliser le front montant de l’activation d’étape pour incrémenter le compteur.
Commentaire
On peut indiquer le rôle d'une étape sans action associée à l'aide d'un crochet.
5
X15
condition
6
condition
Action
Attente synchronisationGrafcet secondaire
Commentaire intéressant sinon rien
Synchronisation
On peut rendre l'évolution de deux grafcets interdépendante en utilisant par exemple les mémoires d'étapes.Les mémoires d'étapes d'un grafcet servent dans les réceptivités d'autres grafcets.Dans l'exemple: l'étape 6 (X6) est utilisée comme réceptivité pour la transition 14 vers 15.De même l'étape 15 (X15) est utilisée comme réceptivité pour la transition 7 vers 8.
6
a
KM22
v1
5
b . X15
7
V+
KM1
condition
15
a2
VB-
c . X6
14
b0
16
KM32
VA2
condition
Branche A Branche B
6 15
Sous-programmeLe sous-programme est représenté dans la case action par un rectangle dont les côtés verticaux sont doublés.Le sous-programme peut être appelé à différents endroits du grafcet principal. Dans l'exemple, l'étape 2 OU 4 (X2 + X4) permet l'évolution du sous-programme P. L'étape 23 permet au grafcet principal de passer à l'étape suivante.L'étape 5 OU 3 permet au sous-programme de revenir à son étape initiale.
1
dcy
2
X23
3
T1/X3/5s
4
X23
PKM1
T1
PKM2
20
X2 + X4
21
b1
22
T1/X3/5s
23
X5 + X3
KM3
Attente synchronisationGrafcet maître
B-MB
B+
5 KM3
Fc3. fc2
Grafcet maître ou principal
Grafcet esclave ou sous programme
Nom tâche
Macro-étape
Une macro-étape n’est pas à proprement parler une étape. C’est une représentation unique d’une succession d’étapes et de transitions. On parlera alors d’expansion de macro-étape. Une macro-étape est assimilable, par son fonctionnement, à un déroutement de programme sur interruption. Dans un grafcet, une macro-étape est unique. On ne pourra l'appeler qu'une seule fois. Il peut y avoir plusieurs macro-étapes dans un grafcet.
Structure du déroutement :
Etapes encapsulantes
• Il y a encapsulation d'un ensemble d'étapes, dites encapsulées,
par une étape, dite encapsulante, si et seulement si lorsque cette étape
encapsulante est active, l'une, au moins, des étapes encapsulées est
active. Le spécificateur peut utiliser l'encapsulation pour structurer de
manière hiérarchique un grafcet.
• Exemple de fonctionnement :
L'étape encapsulante 67 possède 2 encapsulations. Ces deux encapsulations sont les grafcets partiels G1 et G2. L'activation de l'étape 67 provoque l'activation des étapes X3:G1 et X4:G2. La désactivation de l'étape 67 provoque la désactivation de toutes les étapes des grafcets partiels G1 et G2. On repère une encapsulation par un grafcet partiel entouré d'un cadre où on place en haut, le nom de l'étape encapsulante (dans notre exemple : 67), en bas le nom du grafcet partiel (dans notre exemple : G1 et G2). Dans notre exemple on constate qu'il n'y a pas d'étape initiale pour les grafcets partiels.
Exemple de résolution d'un problème (accès à un parking)
Expression du cahier des chargesUne barrière automatique contrôle l'accès d'un parking.Seuls certains conducteurs munis d'une clé ou d'une carte magnétique sont autorisés à en commander l'ouverture. Après la commande de l'ouverture, l'accès est possible durant 15 secondes.
Fonction globaleElle se traduit par l'actigramme de niveau A-0 de l'analyse fonctionnelle descendante.
Contrôler l’accès du
parking
Entrée de parking
contrôlée
Entrée de parking
Barrière automatique
Energie électrique
Ordre de commande
Les différentes situations du cycle de fonctionnement peuvent être observées par toute personne, utilisatrice ou non du parking.
Le GRAFCET du point de vue systèmeLe GRAFCET traduit, sans présager les moyens techniques qui seront mis en oeuvre pour le réaliser, le fonctionnement du système.
Ce GRAFCET, établi selon un point de vue système, indique la coordination des tâches principales nécessaires pour satisfaire la fonction globale spécifiée ci-dessus et pour donner la valeur ajoutée à l'entrée de parking.
Le GRAFCET du point de vue partie opérative (PO)
Le GRAFCET décrit :Le fonctionnement des effecteurs en fonction des informations d'évolution de la PO (partie opérative);
Action = mise en oeuvre des actionneurs réceptivités = information des capteursExemple: Actionneurs + capteurs fin de course + consigne pupitre
La partie opérative est assurée par des effecteurs mis en oeuvre par des actionneurs et contrôlés par des capteurs.
1
accès
2
fc1
3
Fin temporisation
4
fc2
Moteur sens lever
Moteur sens baisser
Temporiser 15s
Les capteurs fins de courses sont ceux définis précédemment (fcl,fc2) ainsi que le capteur du lecteur de carte « accès ». La temporisation est assurée par l'automate.
Le GRAFCET du point de vue partie commande (PC)
Les actionneurs étant définis dans la partie opérative (PO), le choix technologique des préactionneurs permet d'établir le grafcet de la partie commande (PC). II correspond à ce qui est réellement commandé par l'automate.
C'est ainsi que, pour le système barrière de parking, il est choisi :
un contacteur KM1 pour le moteur sens Lever,un contacteur KM2 pour le moteur sens Baisser.
1
accès
2
fc1
3
X3/t1/15s
4
fc2
KM1
T1
KM2
Définition de la partie opérative
Fc1
Fc2
Accès
Moteur réducteurÀ deux sens de marche
Schéma de puissance :
KM1 commande 1 sens de marche
KM2 l’autre sens de marche
M1~
230V~
-KM2
-KM1
Définition de la partie commande
TSX17
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0 8 97654321 10 2118 20191716151413121124V0V
Entrées 24VCC
Run/stop
IO
mem
bat
230V50Hz
Sorties relais
C0 0 C3 3 C2 2 C1 1 C 4 5 6 747
811 C 8 9 10 11 24 25
CartoucheEPROM
PL72
CartoucheEPROM
programme
Run/stop
Accès Fc1 Fc2
KM1 KM2
24V DC
M1~
230V~
-KM2
-KM1
Manutention de tôlesDescriptif du fonctionnement
Dans une usine automobile, un dispositif de manutention vise à déplacer des tôles de dimension 2m×2m d'une palette de stockage vers un tapis roulant amenant les tôles vers la plieuse. Le dispositif comporte un rail sur lequel se déplace un chariot comportant 4 ventouses de saisie. Le chariot est déplacé par un moteur électrique à 2 sens de marches. Un vérin double effet assure le déplacement vertical des ventouses. La rotation du tapis roulant est assurée par un moteur électrique unidirectionnel
Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue système
Cycle de fonctionnement n°1
Après action sur le bouton DCY, les action sont :
descente des ventouses jusqu'à la position basse tempo 5s aspiration pendant 2s remontée (temporisation 5s) déplacement vers la gauche jusqu'à S1 dépose de la plaque sur le tapis évacuation sur tapis roulant pendant 10s
Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue opérative
Manutention de tôles Cycle 1 Grafcet point de vue commande
Préactionneurs
KM11 Contacteur moteur M vers la gaucheKM12 Contacteur moteur M vers la droiteKM2 Contacteur moteur tapis roulantASP Distributeur videV+ Distributeur monté vérin VV- Distributeur descente vérin V
Capteurs
DCY Départ du cycleR/S Run / StopS0 Table à droiteS1 Table à gauche
Synthèse du grafcet partie entrée
TSX17
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0 8 97654321 10 2118 20191716151413121124V0V
Entrées 24VCC
Run/stop
IO
mem
bat
230V50Hz
Sorties relais
C0 0 C3 3 C2 2 C1 1 C 4 5 6 747
811 C 8 9 10 11 24 25
CartoucheEPROM
PL72
CartoucheEPROM
programme
Bouton run/stop i0Fin de course S1 S2 i1, i2Capteur présence tôles i3
L1
N
L3
L2
Synthèse du grafcetPartie puissance
M13~
M23~
KM12
TSX17
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0 8 97654321 10 2118 20191716151413121124V0V
Entrées 24VCC
Run/stop
IO
mem
bat
230V50Hz
Sorties relais
C0 0 C3 3 C2 2 C1 1 C 4 5 6 747
811 C 8 9 10 11 24 25
CartoucheEPROM
PL72
CartoucheEPROM
programme
Alimentationbasse tension 24V
AlimentationTriphasé 400V
Chariot2 sens
KM11 KM2
tapis1 sens
Top Related