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Présentation grafcet
Ce document traite de la conception et de l'application du GRAFCET dans les systèmes automatisés, en abordant des concepts tels que le choix des actionneurs, des préactionneurs, et des capteurs ainsi que la description des étapes et des transitions associées. Il présente également des règles de validation des phases d'un système, les actions conditionnelles, temporisées et impulsionnelles, ainsi que différentes structures de grafcet, y compris les séquences uniques et simultanées. L'objectif est d'illustrer le fonctionnement systématique et automatisé à travers des exemples pratiques.
Présentation grafcet
- 1. Office de laFormation Professionnelle et de la Promotion du Travail DRIF CDC GENIE ELECTRIQUE Le GRAFCET Conception et applications dans les API Télémécanique ( niveau 1)
- 10. Points de VuePointsde Vue dans le GRAFCETdans le GRAFCET
- 11. Objectifs Etapes de laconception du système Connaissances technologiques Etapes de l'étude du fonctionnement Grafcets Point de vue
- 12. Point de vueSystème ou Procédé Le cahier des charges est connu (Matière d’œuvre, valeur ajoutée,…) La composition du système est inconnu. Dialogue Traitement 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
- 13. Exemple Entrées / Sortiesdu 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 vueGrafcet point de vue systèmesystème
- 14. Point de vuePartie Opérative (P.O.) Dialogue Traitement 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
- 15. Exemple Etau Broche Pièce Entrées / Sortiesde la P.O. Étau desserré Étau serré Broche montée Brochedescendue Départ de cycle Serrer étau Desserrer étau Descendre broche Monter broche Tourner broche Arrêter broche ActionsInformations Choix des effecteurs Grafcet point de vueGrafcet point de vue Partie OpérativePartie Opérative
- 16. Point de VueP.C. Les actionneurs, préactionneurs, capteurs et dialogue étant définiDialogue Traitement Préactionneurs Actionneurs Effecteurs Capteurs Produit Frontière ? ? Ordres envoyés aux préactionneurs Informations recueillies par les capteurs DESCRIPTION
- 17. Exemple Choix des actionneurs M 1 1C 2C Etau Broche Rotation L1L1 L1 KM1 Q 3F1 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 s1 Grafcet point de vueGrafcet point de vue Partie CommandePartie Commande
- 18. Point de vueautomate 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
- 19. Entrées / Sortiesde 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
- 25.
- 26. Action Conditionnelle : L’actionconditionnelle 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 ».
- 27. La notation utiliséepour 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.
- 28. Il y adeux 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.
- 29. Action Impulsionnelle : C’estle 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
- 30. Le temporisateur activeraalors la réceptivité de la transition entre les étapes 10 et 11, limitant la durée de l’étape 10 à 5 secondes.
- 31. L’action maintenue estune 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.
- 32. L’action mémorisée estune 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.
- 38. 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.
- 44. Exemple avec GRAFCETà séquence unique
- 45. Exemple avec GRAFCETà séquences simultanées
- 46. Exemple avec GRAFCETà séquence unique
- 47. Exemple avec GRAFCETà séquences simultanées
- 50.
- 51. Le GRAFCET linéaireà séquence uniqueLe GRAFCET linéaire à séquence unique 1 2 dcy . a 3 b 4 c D D G 5 G b a a bc
- 52. Présentation du systèmePrésentationdu 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:
- 53. GRAFCET selon le Pointde 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
- 54. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Initialisation du Grafcet : G D
- 55. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Initialisation du Grafcet : Activation de(s) (l’)étape(s) initiale(s) G D
- 56. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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
- 57. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a G D Départ cycle dcy
- 58. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a La réceptivité « dcy et a » est vraie ET la transition est validée La transition 1->2 est franchissable G D Ordre de marche dcy = 1 Départ cycle
- 59. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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
- 60. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Action = Déplacement du chariot à droite G D Étape 2 active
- 61. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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
- 62. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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 D dcy
- 63. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a • Le chariot continue sa course jusqu’au capteur b G D dcy
- 64. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a G D dcy Réceptivité « b » est VRAI & la transition 2 -> 3 est validée La transition 2 -> 3 est franchissable
- 65. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a • Désactivation de l’étape 2 • Activation de l’étape 3 G D Franchissement de la transition dcy
- 66. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Étape 3 active G D Le chariot se déplace vers la gauche
- 67. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a G D dcy 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
- 68. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Étape 4 active G D Déplacement vers la droite du chariot dcy
- 69. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Réceptivité « b » est VRAI & la transition 4 -> 5 est validée G D dcy • Désactivation de l’étape 4 • Activation de l’étape 5 La transition est franchissable
- 70. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Étape 5 active G D Le chariot se déplace vers la gauche dcy
- 71. a b 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Étape 5 active G D dcy Aucun effet dans le déroulement du Grafcet à ce moment précis Le chariot se déplace à gauche et passe devant le capteur c
- 72. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c D D G 5 G b a Étape 5 active G D Le chariot se déplace vers la gauche
- 73. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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
- 74. a b dcy 1 2 dcy .a 3 b 4 c c 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 »
- 75. Le GRAFCET estun 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:
- 76. L’évolution d’un GRAFCETdoit impérativement respecter des règles dont les 3 principales sont:
- 77. 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.
- 78. Règle 2 :FranchissementFranchissement d’une transitiond’une transition Une transition est soitUne transition est soit validéevalidée, soit, soit nonnon validée.validée. Elle est validée lorsque toutes lesElle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sontétapes immédiatement précédentes sont actives.actives. Elle ne peut être franchie que lorsqu’elleElle ne peut être franchie que lorsqu’elle est validée,est validée, etet que la réceptivitéque la réceptivité associée à la transition estassociée à la transition est vraievraie (égale à(égale à 1).1).
- 79. Règle 3 :Evolution des étapesEvolution des étapes activesactives LeLe franchissementfranchissement d’une transitiond’une transition provoque simultanément :provoque simultanément : - la- la désactivationdésactivation de toutes les étapesde toutes les étapes immédiatement précédentes reliées àimmédiatement précédentes reliées à cette transition,cette transition, -- etet l’activationl’activation de toutes les étapesde toutes les étapes immédiatement suivantes reliées à cetteimmédiatement suivantes reliées à cette transitiontransition.
- 80. Les structures debase 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
- 81. Une seule séquenceest donc choisie, ce qui explique le terme de « séquences exclusives ». Les valeurs logiques « X » et « Y » doivent être mutuellement exclusives.
- 82. 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.
- 83. Reprise d’étape La reprised’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.
- 84. Les séquences simultanées Lorsquel’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.
- 85. 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.
- 104. EXEMPLE : perçage Pointde vue Système:
- 105. Point de vuePartie Opérative: