Le GRAFCET c Guy Gauthier ing aot 2001

Le GRAFCET (c) Guy Gauthier ing. (août 2001)

Introduction au GRAFCET v Inventé en 1977 en France par l’AFCET: ¤ Association Française pour la Cybernétique Économique et Technique. v Acronyme de GRAphe Fonctionnel de Commande d’Étape-Transition 2

Introduction au GRAFCET (2) v Diffusé par l’ADEPA ¤ Agence Nationale pour le Développement de la Productique Appliquée à l'industrie v Normalisation ¤ France : NFC 03 -190 (juin 1982) ¤ CÉI : IEC 848 (1988) ¤ CÉI : IEC 1131. 3 (mars 1993) Ø Internatinal Electrotechnical Commitee 3

Pourquoi le GRAFCET ? v Lorsque certaines spécifications sont exprimées en langage courant, il y a un risque permanent d'incompréhension. ¤ Certains mots sont peu précis, mals définis ou possèdent plusieurs sens. ¤ Le langage courant est mal adapté pour décrire précisément les systèmes séquentiels. 4

Pourquoi le GRAFCET ? (2) v Le GRAFCET fut donc créé pour représenter de façon symbolique et graphique le fonctionnement d'un automatisme. v Cela permet une meilleure compréhension de l’automatisme par tous les intervenants. 5

Pourquoi le GRAFCET ? (3) v Un GRAFCET est établi pour chaque machine lors de sa conception, puis utilisé tout au long de sa vie : réalisation, mise au point, maintenance, modifications, réglages. v Le langage GRAFCET doit donc être connu de toutes les personnes concernées par les automatismes, depuis leur conception jusqu’à leur exploitation. 6

Les avantages du GRAFCET v il est indépendant technologique; de la matérialisation v il traduit de façon cohérente le cahier des charges; v il est bien adapté aux systèmes automatisés. 7

Synoptique d’un système à automatiser 8

Les niveaux de représentation v Le GRAFCET est représenté selon deux niveau de représentation: ¤ Grafcet PO (Niveau 1): Spécifications fonctionnelles ¤ Grafcet PC (Niveau 2): Spécifications technologiques 9

Niveau 1: Spécifications fonctionnelles v Représentation de la séquence de fonctionnement de l'automatisme sans se soucier de la technologie des actionneurs et des capteurs. v Description littérale des actions et de la séquence de l'automatisme. 10

GRAFCET PO 11

GRAFCET PC: Spécifications technologiques v Prise en compte de la technologie des actionneurs et des capteurs l'automatisme. v Description symbolique des actions et de la séquence de l'automatisme. 12

Les choix technologiques Distributeur doubleaction commandant le poinçon. Distributeur simpleaction commandant l’évacuation. Distributeur doubleaction commandant la matrice. Poussoir de départ de cycle. Signalisation « Prêt » . Détecteurs poinçon en position haute ou basse. Détecteurs matrice en position haute ou basse. 13

GRAFCET PC 14

Note importante v Le GRAFCET ne s'attarde qu'au fonctionnement normal de l'automatisme et ne prend pas en compte les divers modes de marche et d'arrêt, de même que les défaillances. v Le GEMMA nous introduira à ces modes ultérieurement. 15

Les éléments de base v Pour comprendre la syntaxe du GRAFCET, il faut connaître les éléments suivants: ¤ ¤ ¤ Étapes Transitions Réceptivités Actions Liaisons 16

L’étape v Définition: ¤ Situation dans laquelle le comportement du système par rapport à ses entrées et ses sorties est invariant. v Représentée par un carré numéroté 17

L’étape v L’étape initiale est représentée par un carré double v L’étape initialisable est représenté par un carré double avec le carré intérieur en pointillé 18

L’étape v Chaque étape est représentée par une variable Booléenne Xi ¤ (i = numéro de l’étape) v Si Xi = 0, étape inactive v Si Xi = 1, étape active 19

L’action v Définition: ¤ Description des tâches à effectuer lorsqu’une étape est active. PO : PC : 20

Action continue v Définition: ¤ Action qui dure tant que l’étape est active. ¤ A = X 10 21

Action conditionnelle Condition logique v Définition: ¤ Action qui dure tant que l’étape est active et que la condition logique est vraie ¤ A = P*X 10 22

Action temporisée Condition de temporisation Action de temporisation 23

Action impulsionelle Condition de temporisation Action de temporisation 24

Action maintenue A = X 10+X 11+X 12 25

Action mémorisée SET (A) = X 10 RESET (A) = X 13 26

Les liaisons v Relient les étapes entre-elles. v Toujours de haut en bas ¤ Sinon, mettre une flèche. . . 27

Les transitions v Ce sont des barrières entre les étapes qui peuvent être franchies selon certaines conditions. v Trait horizontal. 28

Les réceptivités v Ce sont les conditions qui doivent être remplies pour franchir la transition. v La réceptivité est inscrite à la droite de la transition. 29

Remarques v Une réceptivité est une proposition logique qui peut renfermer diverses variables booléennes qui peuvent être: ¤ des informations extérieures (capteurs, directives); ¤ des variables auxiliaires (compteurs, temporisations, . . . ) ¤ l'état de d'autres étapes (attentes, interdictions); ¤ changement d'état de d'autres variables (fronts montants ou descendants, ex: a). 30

Remarques (2) Réceptivité au niveau maintenu Réceptivité au changement d’état 31

Remarques (3) OU-divergent OU-convergent ET-divergent ET-convergent 32

Les 5 règles d’évolution v Pour comprendre comment un GRAFCET fonctionne, il faut connaître les règles suivantes: ¤ ¤ ¤ Règle #1 - L’initialisation Règle #2 - La validation Règle #3 - Le franchissement Règle #4 - Le franchissement (2) Règle #5 – Activation / Désactivation 33

Règle #1 - L’initialisation v Il existe toujours au moins une étape active lors du lancement de l'automatisme. Ces étapes activées lors du lancement sont nommées “ÉTAPES INITIALES” 34

Règle #1 - L’initialisation v Remarque : ¤ L’état initial doit avoir un comportement passif (nonémission d’ordre) vis-à-vis de la P. O. ¤ L’état initial peut avoir un comportement actif vis-àvis de la P. C. (remise à 0 des compteurs, …) 35

Règle #2 - La validation v Une transition est soit validée soit non validée. v Elle est valide lorsque : TOUTES les étapes immédiatement précédentes sont actives. v Elle ne pourra être franchie que (franchissable): lorsque qu'elle est validée ET que la réceptivité associé est vraie. 36

Règle #2 - La validation v Remarque : ¤ Lorsqu’une transition est franchissable elle est obligatoirement franchie. 37

Règle #2 - La validation v Grafcet #1: mais non franchissable tant que a = 0 38

Règle #2 - La validation v Grafcet #2: 39

Règle #3 - Le franchissement v Le franchissement d'une transition entraîne : l'activation de TOUTES les étapes immédiatement suivantes, et la désactivation de TOUTES les étapes précédentes. 40

Règle #3 - Le franchissement A = 1 A = 0 41

Règle #4 - Le franchissement v Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies A = 1 A = 0 B = 1 B = 0 42

Règle #5 v Si au cours du fonctionnement une même étape doit être désactivée ou activée simultanément, elle reste activée. v Cohérence théorique interne au GRAFCET. A = 0 A = 1 B = 0 B = 1 43

Exemple de GRAFCET 44

Exercice 1 Un wagonnet peut se déplacer entre les points A et B. En A, un opérateur peut demander le chargement du wagonnet. Le wagonnet va jusqu’au point B. Lorsqu’il y arrive, le chargement s’effectue par l’ouverture d’une trémie. Dès que le chargement est terminé, la trémie se referme et le wagonnet revient jusqu’en A où sa charge est utilisée. Il repartira quand un nouveau chargement sera demandé par l’opérateur. A l’état initial, le wagonnet est en attente au point A. (niveau PO et puis niveau PC) départ cycle B A m A B p p • m est un bouton bistable. • On veut être sûr que le wagonnet ne fait qu’un aller-retour après chaque demande de l’opérateur. D API G OUV 45

Exercice 2 Le dispositif est représenté ci-dessous. Les bacs sont utilisés de la même façon. Le bac 1 est vide lorsque quand b 1=0. Il est plein quand h 1=1. A l’état initial, les deux bacs sont vides. Au moment où l’on appuie sur m, les deux bacs se remplissent grâce à l’ouverture des vannes V 1 et V 2. Dès qu’un bac est plein, par ex. bac 1, on arrête son remplissage (V 1=0) et l’on commnce à utiliser son conteu (W 1=1). Lorsque le bac 1 est vide l’on ferme la vanne W 1. Ce remplissage pourra recommencer que lorsque les deux bacs seront vides. Le remplissage sera déclenché en appuyant sur m. m m V 1 h 1 V 2 h 1 h 2 b 1 b 2 W 1 b 1 h 2 b 2 API V 2 W 1 W 2 46

Exercice 3 : partage de ressource Deux chariots H 1 et H 2 transportent du matériel depuis le pont de chargement C 1 et C 2 jusqu’au point D. c 1, c 2 et d sont des contacts de fin de course (sont à 1 quand le chariot est présent). Deux capteurs a 1 et a 2 sont positionnés juste avant le tronçon commun emprunté une fois par H 1 et une autre fois par H 2. Chaque cycle de H 1 (ou H 2) est piloté par un bouton m 1 (ou m 2). Les commandes transmises aux chariots sont en fait des commandes de rotation du moteur vers la gauche ou vers la droite : G 1, G 2, D 1 et D 2. C 1 G 1 D 1 H 1 m 1 a 1 c 2 d C 2 c 2 D 1 m 2 c 1 G 2 D 2 H 2 a 2 d a 1 a 2 D 2 API G 1 G 2 47