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Le GRAFCET
S si COURS
Page 1/8
1. Présentation
L’API TSX17 possède 26 entrées et 18
sorties
Dans ce chapitre, on étudiera une structure graphique : le GRAFCET (GRAphe
Fonctionnel de Commande Etape/Transition). C’est un outil graphique de
description des comportements d’un système logique. Il est très utilisé pour
la programmation des automates programmables industriels (API).
2. Identification de la fonction réalisée
Les automates programmables industriels réalisent la fonction TRAITER de la chaîne d'information :
3. Définitions
Le GRAFCET est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est composé
d’étapes, de transitions et de liaisons :
Etape initiale
Position haute et position arrière
Position avant
Position basse
Présence pièce
1
3
2
0
DESCENDRE
AVANCER
RECULERMONTER
STRUCTURE INTERPRETATION
Etape
Liaison orientée
Transition
Action associée à
l’étape numéro 1
Réceptivité associé
une transition
CI.11 Le codage de l’information COURS
Page 2/8
Une LIAISON est un arc orienté (ne peut être parcouru que dans un sens). A une extrémité d'une liaison il
y a une (et une seule) étape, à l'autre une transition. On la représente par un trait plein rectiligne, vertical
ou horizontal.
Une ETAPE correspond à une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine durée.
On numérote chaque étape par un entier positif, mais pas nécessairement croissant par pas de 1, il faut
simplement que jamais deux étapes différentes n'aient le même numéro.
Une étape est dite active lorsqu'elle correspond à une phase "en fonctionnement", c'est à dire qu'elle
effectue l'action qui lui est associée. On représente quelquefois une étape active à un instant donné en
dessinant un point à l'intérieur.
Une TRANSITION est une condition de passage d'une étape à une autre. Elle n'est que logique (dans son
sens Vrai ou Faux), sans notion de durée. La condition est définie par une RECEPTIVITE qui est
généralement une expression booléenne (c.à.d avec des ET et des OU) de l'état des capteurs.
4. Les règles d’évolution
Règle 1 : Situation initiale
L’étape initiale caractérise le comportement de la partie commande d’un système en début de cycle. Elle
correspond généralement à une positon d’attente. L’étape initiale est activée sans condition en début de
cycle. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet.
Règle 2 : Franchissement d’une transition
Une transition est validée si toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.
L’évolution du grafcet correspond au franchissement d’une transition qui se produit sous deux conditions :
• si cette transition est validée
• si la réceptivité associée à cette transition est vraie
Si ces deux conditions sont réunies, la transition devient franchissable et est obligatoirement franchie.
Règle 3 : Evolution des étapes actives
Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes
immédiatement suivantes et la désactivation de toutes celles immédiatement précédentes.
Règle 4 : Evolutions simultanées
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Règle 5 : Activations et désactivations simultanées
Si, au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste
active.
5. Les structures de base
5.1 Séquence unique
C’est une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres
CI.11 Le codage de l’information COURS
Page 3/8
5.2 Séquences simultanées et alternatives
Plusieurs séquences sont actives en même temps, après le franchissement d’une transition.
Divergence en OU (structure alternative) :
Si 1 active et si a seul, alors désactivation de 1 et
activation de 3, 2 inchangé.
Si a et b puis 1 active alors désactivation 1, activation
2 et 3 quel que soit leur état précédent. (règle 4)
Convergence en OU (structure alternative) :
Si 1 active et a sans b, alors activation de 3 et
désactivation de 1, 2 reste inchangé
Si 1 et 2 et a et b alors 3 seule active
Divergence en ET (structure simultanée) :
Si 1 active et si a, alors désactivation de 1 et
activation de 2 ET 3.
Convergence en ET (structure simultanée) :
Si 1 active seule et a, alors aucun changement.
Si 1 ET 2 et a, alors activation de 3 et désactivation de 1
et 2.
5.3 Saut d’étapes
Il permet de sauter une ou plusieurs étapes :
Boucle Si Alors Boucle Répéter Tant que
1 2
33 2
1
ba ba
3 2
1 1 2
3
a
a
1
2
3
4
a a
b
c
1
2
3
4
a
b
c.dc.d
CI.11 Le codage de l’information COURS
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6. Les actions associées
Les actions sont précisées dans un cadre lié à l’étape, de manière générale, l’action n’est vraie que si l’étape
est active. La norme européenne CEI précise la nature de l’action par une lettre précisant la nature de
l’action.
Actions à niveaux : la sortie n’est vraie que si l’étape est active
Actions mémorisées : on distingue la mise à 1 et la mise à 0 de l’action
Description usuelle Description norme
européenne CEI
Chronogrammes
La norme CEI précise la mise à 1 et la mise à 0 par les lettres S (set) et R (reset).
Actions conditionnelles : une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape est active ET la
condition est vraie.
Description usuelle Description norme
européenne CEI
Chronogrammes
La norme CEI précise les actions conditionnelles par un C.
CI.11 Le codage de l’information COURS
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Actions temporisées
Temporisation T, issue de X4
et de valeur 500 ms
7. Compter en langage grafcet
Les grafcets sont lus par les automates de façon cyclique. Le compteur étant, dans notre cas, une
information interne à l’automate, il faudra veiller à l’incrémenter ou le décrémenter au travers d’étapes
conditionnées sous peine de le voir évoluer de manière aléatoire.
Grafcet partie opérative Grafcet partie commande Grafcet Automgen
Les différents types de tests réalisables dans les réceptivités sont les suivants :
Type de test Syntaxe Type de test Syntaxe
égal = supérieur >
différent <> inférieur ou égal <=
inférieur < supérieur ou égal >=
Un compteur ne peut être comparé qu'avec une constante 16 bits, un mot de 16 bits ou un autre compteur
4
ACTION
Temporisation terminée
EFFECTUER UNE
TEMPORISATION 4 Action
T / X4 /500ms
X4
T
T/ X4/500ms
500ms
1
Incrémenter le
compteur 1 C1 = C1+1
1 +C1
X1
1
Décrémenter
le compteur 1 C1 = C1-1
1 -C1
X1
1
Mettre le
compteur à zéro 1 C1 = 0 1 R C1
C=C+1
C=0
Incrémentation du compteur
Valeur désirée atteinte
Remise à zéro du compteur
Valeur désirée non atteinte
Boucle de comptage
CI.11 Le codage de l’information COURS
Page 6/8
7. Chaîne fonctionnelle et points de vue d’un grafcet
On distingue 3 phases dans l’étude d’un système automatisée : le point de vue système, le point de vue
partie opérative, le point de vue partie commande.
• le point de vue système décrit le comportement du système vis-à-vis du produit. Il montre
l’enchaînement des actions sur le produit.
• le point de vue partie opérative décrit les actions produites par les actionneurs à partir des
informations acquises par les capteurs.
• le point de vue partie commande décrit le comportement de la partie commande par rapport à la
partie opérative en tenant compte du choix de la technologie employée. Un schéma de câblage
(électrique et pneumatique) décrit le raccordement des transmetteurs et des préactionneurs à la partie
commande. Exemple pour le système de chaîne d’embouteillage :
Distribution de l’énergie Partie commande
Le procédé
Le procédé est l’ensemble
des fonctions successives
exécutées sur un même
produit au cours de sa
fabrication
Le processus
Le processus est
l’organisation du procédé.
C’est la succession des
fonctions simultanées
réalisées sur tous les
produits présents dans le
système automatisé.
CI.11 Le codage de l’information COURS
Page 7/8
7.1 Exemple : chaîne d’embouteillage
 Le remplissage se fait par soutirage. L’ouverture et la fermeture de la vanne sont effectuées par un vérin
pneumatique.
 Un capteur « vanne _fermée » indique la position complètement fermée de la vanne.
 Un capteur « bidon_rempli » permet de contrôler le niveau de remplissage de façon satisfaisante.
 Le bouchage est assuré par un vérin presseur muni de deux capteurs fin de course b0 et b1
 Le transfert des bidons est assuré par un convoyeur à taquets permettant un positionnement correct des
bidons. Le capteur « bidon_en _position » informe la partie commande de l’arrêt du tapis.
 Pupitre opérateur : « m » bouton marche et « a » bouton arrêt.
Grafcet d’un point de vue partie opérative
0
1
2 4
3 5
AVANCER LE TAPIS
D’UN PAS
autorisation de fonctionnement
tapis avancé
OUVRIR LA
VANNE (OV)
bidon rempli (br)
FERMER LA
VANNE (FV)
bouchon enfoncé (b1)
SORTIR VERIN
BOUCHAGE (B+)
RENTRER VERIN
BOUCHAGE (B-)
vanne fermée (vf) et vérin
bouchage rentré (b0)
CI.11 Le codage de l’information COURS
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Grafcet d’un point de vue partie commande
Grafcet d’un point de vue partie commande pour l’automate industriel programmable
Pour pouvoir implanter le grafcet dans l’automate programmable, il faut affecter les mnémoniques utilisés
pour les capteurs et les préactionneurs aux entrées et sortie de l’automate.
Désignation (capteurs, préactionneurs) Mnémonique Adresse de
l’automate
Entrées
(Capteurs)
Marche (m) 1s I0,0
Arrêt (a) 2s I0,1
capteur taquet (ct) 3s I0,2
bidon rempli (br) 4s I0,3
vanne fermée (vf) 5s I0,4
Bouchage rentré (b0) 6s0 I0,5
Bouchon enfoncé (b1) 6s1 I0,6
Sorties
(Préactionneurs)
Rotation du moteur KMT O0,0
Fermeture vérin (vanne) 1D- O0,2
Ouverture vérin (vanne) 1D+ O0,3
Ouverture du vérin monostable (bouchage) 2D O0,4
Une application logicielle comme (AUTOMGEN) permet la saisie, la compilation et le transfert du grafcet
sous forme d’un fichier binaire interprétable par l’automate.
0
1
2 4
3 5
KMT
X11
3s
1D+
4s
1D-
6s1
2D
5s.6s0
10
11
1s
2s
12
X0
Grafcet de conduite : GC
Grafcet de fonctionnement normal : GFN
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Le grafcet

  • 1. Le GRAFCET S si COURS Page 1/8 1. Présentation L’API TSX17 possède 26 entrées et 18 sorties Dans ce chapitre, on étudiera une structure graphique : le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel de Commande Etape/Transition). C’est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est très utilisé pour la programmation des automates programmables industriels (API). 2. Identification de la fonction réalisée Les automates programmables industriels réalisent la fonction TRAITER de la chaîne d'information : 3. Définitions Le GRAFCET est un outil graphique de description des comportements d’un système logique. Il est composé d’étapes, de transitions et de liaisons : Etape initiale Position haute et position arrière Position avant Position basse Présence pièce 1 3 2 0 DESCENDRE AVANCER RECULERMONTER STRUCTURE INTERPRETATION Etape Liaison orientée Transition Action associée à l’étape numéro 1 Réceptivité associé une transition
  • 2. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 2/8 Une LIAISON est un arc orienté (ne peut être parcouru que dans un sens). A une extrémité d'une liaison il y a une (et une seule) étape, à l'autre une transition. On la représente par un trait plein rectiligne, vertical ou horizontal. Une ETAPE correspond à une phase durant laquelle on effectue une ACTION pendant une certaine durée. On numérote chaque étape par un entier positif, mais pas nécessairement croissant par pas de 1, il faut simplement que jamais deux étapes différentes n'aient le même numéro. Une étape est dite active lorsqu'elle correspond à une phase "en fonctionnement", c'est à dire qu'elle effectue l'action qui lui est associée. On représente quelquefois une étape active à un instant donné en dessinant un point à l'intérieur. Une TRANSITION est une condition de passage d'une étape à une autre. Elle n'est que logique (dans son sens Vrai ou Faux), sans notion de durée. La condition est définie par une RECEPTIVITE qui est généralement une expression booléenne (c.à.d avec des ET et des OU) de l'état des capteurs. 4. Les règles d’évolution Règle 1 : Situation initiale L’étape initiale caractérise le comportement de la partie commande d’un système en début de cycle. Elle correspond généralement à une positon d’attente. L’étape initiale est activée sans condition en début de cycle. Il peut y avoir plusieurs étapes initiales dans un même grafcet. Règle 2 : Franchissement d’une transition Une transition est validée si toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives. L’évolution du grafcet correspond au franchissement d’une transition qui se produit sous deux conditions : • si cette transition est validée • si la réceptivité associée à cette transition est vraie Si ces deux conditions sont réunies, la transition devient franchissable et est obligatoirement franchie. Règle 3 : Evolution des étapes actives Le franchissement d’une transition entraîne simultanément l’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes et la désactivation de toutes celles immédiatement précédentes. Règle 4 : Evolutions simultanées Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies. Règle 5 : Activations et désactivations simultanées Si, au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée simultanément, elle reste active. 5. Les structures de base 5.1 Séquence unique C’est une suite d’étapes pouvant être activées les unes après les autres
  • 3. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 3/8 5.2 Séquences simultanées et alternatives Plusieurs séquences sont actives en même temps, après le franchissement d’une transition. Divergence en OU (structure alternative) : Si 1 active et si a seul, alors désactivation de 1 et activation de 3, 2 inchangé. Si a et b puis 1 active alors désactivation 1, activation 2 et 3 quel que soit leur état précédent. (règle 4) Convergence en OU (structure alternative) : Si 1 active et a sans b, alors activation de 3 et désactivation de 1, 2 reste inchangé Si 1 et 2 et a et b alors 3 seule active Divergence en ET (structure simultanée) : Si 1 active et si a, alors désactivation de 1 et activation de 2 ET 3. Convergence en ET (structure simultanée) : Si 1 active seule et a, alors aucun changement. Si 1 ET 2 et a, alors activation de 3 et désactivation de 1 et 2. 5.3 Saut d’étapes Il permet de sauter une ou plusieurs étapes : Boucle Si Alors Boucle Répéter Tant que 1 2 33 2 1 ba ba 3 2 1 1 2 3 a a 1 2 3 4 a a b c 1 2 3 4 a b c.dc.d
  • 4. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 4/8 6. Les actions associées Les actions sont précisées dans un cadre lié à l’étape, de manière générale, l’action n’est vraie que si l’étape est active. La norme européenne CEI précise la nature de l’action par une lettre précisant la nature de l’action. Actions à niveaux : la sortie n’est vraie que si l’étape est active Actions mémorisées : on distingue la mise à 1 et la mise à 0 de l’action Description usuelle Description norme européenne CEI Chronogrammes La norme CEI précise la mise à 1 et la mise à 0 par les lettres S (set) et R (reset). Actions conditionnelles : une action Conditionnelle n’est vraie que si l’étape est active ET la condition est vraie. Description usuelle Description norme européenne CEI Chronogrammes La norme CEI précise les actions conditionnelles par un C.
  • 5. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 5/8 Actions temporisées Temporisation T, issue de X4 et de valeur 500 ms 7. Compter en langage grafcet Les grafcets sont lus par les automates de façon cyclique. Le compteur étant, dans notre cas, une information interne à l’automate, il faudra veiller à l’incrémenter ou le décrémenter au travers d’étapes conditionnées sous peine de le voir évoluer de manière aléatoire. Grafcet partie opérative Grafcet partie commande Grafcet Automgen Les différents types de tests réalisables dans les réceptivités sont les suivants : Type de test Syntaxe Type de test Syntaxe égal = supérieur > différent <> inférieur ou égal <= inférieur < supérieur ou égal >= Un compteur ne peut être comparé qu'avec une constante 16 bits, un mot de 16 bits ou un autre compteur 4 ACTION Temporisation terminée EFFECTUER UNE TEMPORISATION 4 Action T / X4 /500ms X4 T T/ X4/500ms 500ms 1 Incrémenter le compteur 1 C1 = C1+1 1 +C1 X1 1 Décrémenter le compteur 1 C1 = C1-1 1 -C1 X1 1 Mettre le compteur à zéro 1 C1 = 0 1 R C1 C=C+1 C=0 Incrémentation du compteur Valeur désirée atteinte Remise à zéro du compteur Valeur désirée non atteinte Boucle de comptage
  • 6. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 6/8 7. Chaîne fonctionnelle et points de vue d’un grafcet On distingue 3 phases dans l’étude d’un système automatisée : le point de vue système, le point de vue partie opérative, le point de vue partie commande. • le point de vue système décrit le comportement du système vis-à-vis du produit. Il montre l’enchaînement des actions sur le produit. • le point de vue partie opérative décrit les actions produites par les actionneurs à partir des informations acquises par les capteurs. • le point de vue partie commande décrit le comportement de la partie commande par rapport à la partie opérative en tenant compte du choix de la technologie employée. Un schéma de câblage (électrique et pneumatique) décrit le raccordement des transmetteurs et des préactionneurs à la partie commande. Exemple pour le système de chaîne d’embouteillage : Distribution de l’énergie Partie commande Le procédé Le procédé est l’ensemble des fonctions successives exécutées sur un même produit au cours de sa fabrication Le processus Le processus est l’organisation du procédé. C’est la succession des fonctions simultanées réalisées sur tous les produits présents dans le système automatisé.
  • 7. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 7/8 7.1 Exemple : chaîne d’embouteillage  Le remplissage se fait par soutirage. L’ouverture et la fermeture de la vanne sont effectuées par un vérin pneumatique.  Un capteur « vanne _fermée » indique la position complètement fermée de la vanne.  Un capteur « bidon_rempli » permet de contrôler le niveau de remplissage de façon satisfaisante.  Le bouchage est assuré par un vérin presseur muni de deux capteurs fin de course b0 et b1  Le transfert des bidons est assuré par un convoyeur à taquets permettant un positionnement correct des bidons. Le capteur « bidon_en _position » informe la partie commande de l’arrêt du tapis.  Pupitre opérateur : « m » bouton marche et « a » bouton arrêt. Grafcet d’un point de vue partie opérative 0 1 2 4 3 5 AVANCER LE TAPIS D’UN PAS autorisation de fonctionnement tapis avancé OUVRIR LA VANNE (OV) bidon rempli (br) FERMER LA VANNE (FV) bouchon enfoncé (b1) SORTIR VERIN BOUCHAGE (B+) RENTRER VERIN BOUCHAGE (B-) vanne fermée (vf) et vérin bouchage rentré (b0)
  • 8. CI.11 Le codage de l’information COURS Page 8/8 Grafcet d’un point de vue partie commande Grafcet d’un point de vue partie commande pour l’automate industriel programmable Pour pouvoir implanter le grafcet dans l’automate programmable, il faut affecter les mnémoniques utilisés pour les capteurs et les préactionneurs aux entrées et sortie de l’automate. Désignation (capteurs, préactionneurs) Mnémonique Adresse de l’automate Entrées (Capteurs) Marche (m) 1s I0,0 Arrêt (a) 2s I0,1 capteur taquet (ct) 3s I0,2 bidon rempli (br) 4s I0,3 vanne fermée (vf) 5s I0,4 Bouchage rentré (b0) 6s0 I0,5 Bouchon enfoncé (b1) 6s1 I0,6 Sorties (Préactionneurs) Rotation du moteur KMT O0,0 Fermeture vérin (vanne) 1D- O0,2 Ouverture vérin (vanne) 1D+ O0,3 Ouverture du vérin monostable (bouchage) 2D O0,4 Une application logicielle comme (AUTOMGEN) permet la saisie, la compilation et le transfert du grafcet sous forme d’un fichier binaire interprétable par l’automate. 0 1 2 4 3 5 KMT X11 3s 1D+ 4s 1D- 6s1 2D 5s.6s0 10 11 1s 2s 12 X0 Grafcet de conduite : GC Grafcet de fonctionnement normal : GFN « Fonctionnement normal » « Termine le cycle en cours » « Retour vérin »