GRAFCET introduction et Cours tout savoir sur la programmation des systèmes automatisées

1. LE GRAFCET

2. SYSTÈME SÉQUENTIEL

3. GÉNÉRALITÉS
Le langage de spécification GRAFCET (GRAphe Fonctionnel
de Commande Etape Transition) permet d’établir un grafcet
exprimant le comportement attendu de la partie séquentielle
d’un système déterminé.
Cet outil se caractérise principalement par ses éléments
graphiques qui, associés à une expression alphanumérique
des variables, offre une représentation synthétique du
comportement du système.

4. ELÉMENTS DE BASE

5. ELÉMENTS DE BASE
▪ Le GRAFCET est un diagramme fonctionnel dont le but est de décrire
graphiquement les différents comportements d’un automatisme
séquentiel.
▪ A chaque situation du système on associe une étape du GRAFCET.
▪ Des actions caractérisant cette situation sont associées aux étapes.
▪ L’étape initiale caractérise le comportement à la mise en route.
▪ Le système évolue d’une étape à la suivante lorsque les conditions
associées aux transitions sont remplies. Il y a alors franchissement de la
transition.
▪ La condition de passage est appelée réceptivité.
▪ Les ordres correspondent aux actions du GRAFCET.
▪ Les réceptivités sont les combinaisons logiques des comptes rendus et
des consignes.

6. ELÉMENTS DE BASE
▪ Etape : correspond à un comportement stable du système. A
chaque étape peuvent correspondre une ou plusieurs actions. Une
étape est soit active, soit inactive.
▪ Etape initiale : la ou les étapes initiales caractérisent l’état du
système au début du fonctionnement.
▪ Transition : indiquent les possibilités d’évolution du cycle, à
chaque transition est associée une réceptivité.
▪ Réceptivité : condition logique qui permet l’évolution. Si la
réceptivité est vraie, le cycle peut évoluer. Les réceptivités sont
des comptes-rendus en provenance de la partie opérative ou des
consignes en provenance du pupitre.
▪ Liaisons orientées : un GRAFCET se lit de haut en bas. Dans un
autre sens il est nécessaire d’indiquer le sens par une flèche.
▪ Actions : sont réalisées lorsque l’étape associée à l’action est
active. Il est possible de définir plusieurs types d’actions.

7. L’ÉTAPE
Représentée par un carré qui contient un numéro
(deux étapes d’un même grafcet ne peuvent porter
le même numéro) :
inactive
L’étape possède deux états
1

8. L’ÉTAPE
1 active
•
La couleur utilisée n’est pas dans la norme
définissant le Grafcet, de même que le point
indiquant l’activité de l’étape
Représentée par un carré qui contient un numéro
(deux étapes d’un même grafcet ne peuvent porter
le même numéro) :
L’étape possède deux états

9. L’ÉTAPE
On peut associer une variable à l’état d’une étape.
Cette variable, appelée variable d’étape, est notée
Xi, elle prend la valeur:
▪ 1 lorsque l’étape i est active
▪ 0 Lorsque l’étape i est inactive
1 active
•
Représentée par un carré qui contient un numéro
(deux étapes d’un même grafcet ne peuvent porter
le même numéro) :
L’étape possède deux états

10. L’ÉTAPE
Une étape initiale est une étape qui est active à
l’instant t=0
1
1 active
•
Représentée par un carré qui contient un numéro
(deux étapes d’un même grafcet ne peuvent porter
le même numéro) :
L’étape possède deux états

11. L’ÉTAPE
Les étapes sont reliées par des traits verticaux
1
2
Le sens conventionnel de
lecture est de haut en bas

12. L’ÉTAPE
1
2
Dans le cas contraire, on
utilise une flèche
Les étapes sont reliées par des traits verticaux

13. LA TRANSITION
1
2
La transition possède deux
états :
Non validée
Représentée par un trait horizontal, elle sépare
deux étapes :

14. LA TRANSITION
Représentée par un trait horizontal, elle sépare
deux étapes :
1
2
La transition possède deux
états :
Validée

15. LA TRANSITION
Représentée par un trait horizontal, elle sépare
deux étapes :
1
2
La transition peut comporter un
repère placé à gauche.
(n)

16. L’ACTION
Associée à une étape, elle indique la tâche à
effectuer
1 Action 1
Elle possède deux états :
Non effectuée

17. L’ACTION
Associée à une étape, elle indique la tâche à
effectuer
1 Action 1
Elle possède deux états :
Effectuée
Plusieurs actions peuvent être associées à une étape,
elle sont effectuées en même temps.
1 Action 1
Action 2
1 Action 1
Action 2

18. LA RÉCEPTIVITÉ
Associée à une transition, c’est une variable binaire.
1
2
a
Elle possède deux états :
Fausse

19. LA RÉCEPTIVITÉ
Associée à une transition, c’est une variable binaire.
1
2
a
Elle possède deux états :
Vraie
La réceptivité 1 est toujours vraie.

20. LES RÉCEPTIVITÉS DÉPENDANTES DU TEMPS
3s/a/7s
La réceptivité associée à la transition n’est vraie
que 3s après que a passe de l’état 0 à l’état 1, elle
redevient fausse 7s après que a passe de l’état 1 à
l’état 0
Remarque : a est vrai pendant un temps supérieur
à 3s

21. LES RÉCEPTIVITÉS DÉPENDANTES DU TEMPS
3s/a/7s
11
12
X11
7s
3s
a
r
X12

22. LES RÉCEPTIVITÉS DÉPENDANTES DU TEMPS
Simplification usuelle du symbole
4s/X27
L’utilisation la plus courante est la
temporisation de la variable d’étape X27
avec un temps t2 = 0
27

23. RÈGLES DE SYNTAXE
1
2
1
2
L’alternance étape-transition et transition-étape doit
toujours être respectée quelle que soit la séquence
parcourue.

24. LES RÈGLES D’ÉVOLUTION
▪ Règle 1 - situation initiale : La situation initiale est la situation à l'instant initial, elle
est donc décrite par l'ensemble des étapes actives à cet instant. Le choix de la
situation à l'instant initial repose sur des considérations méthodologiques et
relatives à la nature de la partie séquentielle du système visé. La situation initiale,
choisie par le concepteur, est la situation à l'instant initial.
▪ Règle 2 - franchissement d’une transition : Une transition est soit validée soit non
validée. Elle 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. Elle est alors obligatoirement franchie.
▪ Règle 3 - évolution des étapes actives : Le franchissement d’une transition entraîne
l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de
toutes les étapes immédiatement précédentes.
▪ Règle 4 - évolutions simultanées : Plusieurs transitions simultanément
franchissables sont simultanément franchies.
▪ Règle 5 - activation et désactivation simultanées d’une étape : Si au cours du
fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle
reste active.

25. RÈGLE 1 SITUATION INITIALE
La situation initiale d'un Grafcet caractérise le comportement
initial de la partie commande (vis à vis de la PO, de
l'opérateur…).
Elle correspond aux étapes actives au début du
fonctionnement. Elle traduit généralement un état de repos.

26. RÈGLE 2 FRANCHISSEMENT D'UNE
TRANSITION
Une transition est dite validée lorsque toutes les étapes
immédiatement précédentes sont actives.
franchissement SI :
la transition est validée ET réceptivité associée vraie
Non
franchissable
franchissable
franchie

27. RÈGLE 3 EVOLUTION DES ÉTAPES ACTIVES
Le franchissement d'une transition entraîne :
l'activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la
désactivation de toutes les étapes immédiatement
précédentes
franchissable
franchie

28. RÈGLE 4 EVOLUTION SIMULTANÉE
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont
simultanément franchies
franchie
franchissable

29. RÈGLE 5 ACTIVATION ET DÉSACTIVATION
SIMULTANÉE D'UNE ÉTAPE
Si au cours du fonctionnement la même étape est
simultanément activée et désactivée elle reste active

30. POSTULAT TEMPOREL
A l’échelle du temps interne, la durée séparant l’instant où une
transition est franchissable de l’instant où elle est franchie
(appelée durée d’évolution) est aussi petite qu’il est
nécessaire, mais non nulle. En conséquence, la durée
minimale de l’activité d’une étape ne sera jamais nulle.

31. EVÈNEMENTS D’ENTRÉE
Un événement d’entrée est un changement d’état
d’une variable d’entrée associé à la date à laquelle
il se produit.
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
Des événements se produisent aux temps t1, t2, t3 et t4
lorsque la variable a change d’état.
On distingue deux types d’événement:

32. EVÈNEMENTS D’ENTRÉE
Le front montant de a, noté a, qui ne prend la
valeur 1 qu’au passage de la valeur 0 à 1 de la
variable a.
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4

33. EVÈNEMENTS D’ENTRÉE
Le front descendant de a, noté a, qui ne prend la
valeur 1 qu’au passage de la valeur 1 à 0 de la
variable a.
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4

34. EVÈNEMENT D’ENTRÉE
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
1
2
3
a
a
•
La réceptivité a n’est vraie que lors du
changement d’état (0 -1) de la variable a
(1)
(2)
Plaçons nous à l’instant t1

35. EVÈNEMENT D’ENTRÉE
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
1
2
3
a
a
•
La réceptivité a n’est vraie que lors du
changement d’état (0 -1) de la variable a
(1)
(2)
Plaçons nous à l’instant t1
Seule la transition (1) qui est validée
est franchie (Règle 2).

36. EVÈNEMENT D’ENTRÉE
a
t
1
0
t1 t2 t3 t4
1
2
3
a
a
•
La réceptivité a n’est vraie que lors du
changement d’état (0 -1) de la variable a
(1)
(2)
Le franchissement de cette transition
entraîne l’activation de 2 et la désactivation
de 1.
La transition (2) est validée, mais la
réceptivité a n’est plus vraie, il faudra
attendre t3 pour la franchir

37. EVÈNEMENTS INTERNES
Un événement interne est un changement de
situation du grafcet.
Activation ou désactivation d’une étape
Franchissement d’une transition

38. LES ACTIONS
▪ Les actions permettent d’établir le lien entre l’évolution du
grafcet et les sorties.
▪ Deux modes, mode continu ou mode mémorisé, décrivent
comment les sorties dépendent de l’évolution et des entrées
du système.

39. LES ACTIONS À MODE CONTINU
En mode continu une variable de sortie a la valeur
vraie si elle est associée à une étape et si la condition
d’assignation est vérifiée
Condition d’assignation = expression logique de
variables ( entrées ou internes)
a./b
A
23
Assignation : le fait d’imposer la valeur (vraie ou
fausse) des variables de sortie

40. RÈGLES D’ASSIGNATION
Règle d’assignation: pour une situation donnée, les valeurs
de sorties relatives aux actions continues sont assignées :
➢ À la valeur vraie, pour chacune des sorties relatives
aux actions associées aux étapes actives et pour
lesquelles les conditions d’assignation sont vérifiées
➢ À la valeur fausse, pour les autres sorties (qui ne sont
pas assignées à la valeur vraie )

41. CONDITION D’ASSIGNATION
La condition logique ne doit jamais comporter de
front de variable
Lorsque la condition d’assignation est toujours
vraie on ne la représente pas.
1 Action 1
L’action est effectuée Action 1 = X1
•

42. EXEMPLE MODE CONTINU
1 Action 1
condition
L’action n’est pas effectuée
1 Action 1
condition
L’action n’est pas effectuée
•

43. EXEMPLE MODE CONTINU
1 Action 1
condition
L’action n’est pas effectuée
1 Action 1
condition
L’action est effectuée Action 1 = X1.condition
•

44. CONDITION D’ASSIGNATION TEMPORISÉE
La notation t1 / c / t2 indique que la condition
d’assignation n’est vraie qu’après un temps t1
depuis le front montant de c et redevient fausse
après un temps t2 depuis le front descendant de c
1 Action 1
t1 / c / t2
t1 et t2 doivent être remplacés par leur valeur réelle

45. CONDITION D’ASSIGNATION TEMPORISÉE
La notation t1 / c / t2 indique que la condition
d’assignation n’est vraie qu’après un temps t1
depuis le front montant de c et redevient fausse
après un temps t2 depuis le front descendant de c
1 Action 1
t1 / c / t2
La variable c doit rester vraie un temps supérieur ou
égal à t1 pour que la condition d’assignation puisse
être vraie

46. EXEMPLE
5 Action 1
3s / c / 6s
3s 6s
X5
t
t
t
c
Action 1
•
3s / c / 6s
Action 1
3s / c / 6s
Action 1

47. EXEMPLE : ACTION RETARDÉE
5 Action 1
3s / X5
3s
X5
t
t
Action 1
•
3s / X5
3s / X5
Action 1
Action 1

48. EXEMPLE : ACTION RETARDÉE
5 Action 1
3s / X5
3s
X5
t
t
Action 1

49. EXEMPLE : ACTION LIMITÉE
5 Action 1
3s
X5
t
t
Action 1
3s / X5
•
3s / X5
3s / X5

50. EXEMPLE : ACTION LIMITÉE
5 Action 1
3s / X5
3s
X5
t
t
Action 1

51. ACTION LIMITÉE : AUTRE SOLUTION
5 Action 1
3s t
t
Action 1
•
X6
t
6
Action 1
•
Action 1
3s / X5
3s / X5

52. LES ACTIONS À MODE MÉMORISÉ
En mode mémorisé une variable de sortie prend et garde la
valeur imposée si un des événements internes associés à cette
action se produit
A:=1
23
La variable de sortie A prend la valeur 1 au front montant de
l’activation de l’étape 23 et garde cette valeur jusqu’à ce que la
condition :=0 se produit
Affectation : le fait de mémoriser, à un instant donné, la mise à
une valeur déterminée d’une variable de sortie
Règle d’affectation : la valeur de sortie est affectée à la
valeur indiquée si l’événement interne spécifié se produit
A l’initialisation la valeur de cette sortie est nulle

53. AFFECTATION D’UNE VALEUR À UNE
VARIABLE
1 C := 1
X1=0 ➔ C = 0
Quand l’étape 1 devient active, C = 1
1 C := 1
•
1 C := 1
Quelle que soit la durée d’activité de l’étape 1,
quand elle se désactive, C = 1

54. EXEMPLE : COMPTEURS
2
1
3 C:=C+1
C:=0
[C<N] [C=N]
2
1
3 C:=C-1
C:=N
[C>0] [C=0]
INCREMENTATION DECREMENTATION
PREDICATS ➔ tests de valeurs
numériques dans des réceptivités

55. EVOLUTION FUGACE
▪Le grafcet évolue, c’est à dire passe d’une
étape à une autre, lorsque les réceptivités
associées aux transitions sont vraies.
▪Par la simple application des règles du
grafcet on peut obtenir une évolution
« fugace », cela se produit lorsque la
transition suivant l’étape que l’on vient
d’activer est déjà validée.
▪La durée d’activation est donc « nulle ».
▪Lors d’une évolution fugace :
▪ les actions continues ne sont pas réalisées
▪ les actions mémorisées sont effectuées.

56. EVOLUTION NON FUGACE
Situation antérieur : X11 =1, a=0, b=0, c=0
a
b
c
12
13
11

57. EVOLUTION NON FUGACE
Situation : X11 =1, a=1, b=0, c=0
a
b
c
12
13
11

58. EVOLUTION NON FUGACE
a=1
b
c
12
13
11
Situation : X11 =1, a=1, b=0, c=0

59. EVOLUTION FUGACE
Situation antérieur : X11 =1, a=0, b=1, c=0
a
b=1
c
12
13
11

60. EVOLUTION FUGACE
Situation : X11 =1, a=1, b=1, c=0
a=1
b=1
c
12
13
11

61. EVOLUTION FUGACE
Situation : X13 =1, a=1, b=1, c=0
b=1
c
13
a=1
12
11

62. CONSÉQUENCES SUR LES ASSIGNATIONS
a
b
c
12
13
11
B
a
b
c
12
13
11
B
La situation antérieure (11
active ) et la situation
postérieure (13 active)
assigne à la valeur 0 la
variable de sortie B (
action continue)

63. CONSÉQUENCE SUR LES AFFECTATIONS
a
b
c
12
13
11
B:=1
a
b
c
12
13
11
B:=1
La situation antérieure (11
active ) et la situation
postérieure (13 active).
L’affectation de la valeur 1
à la variable B se fait