COURS GRAFCET TS1CIRA

GRAFCET
Acronyme de :
GRAphe Fonctionnel de Commande, Etapes Transitions
Sommaire
1- Règles d’évolution du Grafcet (norme NF EN 60848)
2- Applications grafcet
TS1CIRA
AUTOMATISME
1
LE MODELE GRAFCET
L'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) et l'ADEPA (Agence
nationale pour le DEveloppement de la Production Automatisée) ont mis au point et développé une représentation
graphique qui traduit, sans ambiguïté, l'évolution du cycle d'un automatisme séquentiel.
Ce diagramme fonctionnel: le GRAFCET (Graphe Fonctionnel de Commande, Etapes Transitions)
permet de décrire les comportements attendus de l'automatisme en imposant une démarche rigoureuse, évitant
ainsi les incohérences dans le fonctionnement.
Définitions
Le modèle est défini par un ensemble constitué :
- d’éléments graphiques de base comprenant : les étapes, les transitions, les liaisons orientées.
- d’une interprétation traduisant le comportement de la partie commande vis-à-vis de ses entrées et de ses
sorties, et caractérisée par les réceptivités associées aux transitions et les actions associées aux étapes.
- de 5 règles d’évolution définissant formellement le comportement dynamique de la partie commande.
- d’hypothèses sur les durées relatives aux évolutions.
1) Eléments graphiques de base
Etape initiale
0
Action
Transition
1
Percer
Fin de perçage
Liaison
2
Récéptivité
associée à
la transistion
Déplacer
Etape:
une étape représente une situation stable de la PC
Une étape est soit active soit inactive. On peut associer à chaque étape i une variable Xi image de son activité.
ex: Etape 2 active  X2 = 1 Etape 2 inactive  X2 = 0
Etape initiale:
étape active au début du fonctionnement. Elle se représente par un double carré.
Liaisons orientées:
Elles relient les étapes aux transitions et les transitions aux étapes. Le sens général d’évolution est du haut vers
le bas. Dans le cas contraire, des flèches doivent être employées
Transitions :
une transition indique une possibilité d'évolution d’activité entre deux ou plusieurs étapes. Cette évolution
s'accomplit par le franchissement de la transition.
Réceptivité :
La réceptivité associée à une transition est une fonction logique :
- des entrées (capteurs, commande opérateur)
- des activités des étapes (Ex : X1 pour étape 1 active.)
- des variables auxiliaires (Ex : [C1=10] pour un test sur compteur C1)
Action:
L'action indique, dans un rectangle, comment agir sur la variable de sortie, soit par assignation (action
continue), soit par affectation (action mémorisée)
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AUTOMATISME
2
2) 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.
Règles 2 : Franchissement d’une transition
Une transition est validée lorsque toutes les étapes, immédiatement précédentes reliées à cette transition,
sont actives. Le franchissement d'une transition se produit :
- lorsque la transition est VALIDÉE ;
- ET QUE la réceptivité associée à cette transition est VRAIE.
Règles 3 : Evolution des étapes actives
Le franchissement d’une transition provoque simultanément :
- L’activation de toutes les étapes immédiatement suivantes.
- La désactivation de toutes les étapes immédiatement précédentes.
Règle 4 : Evolutions simultanées
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
Règle 5 : Activation et désactivation simultanée d’une même étape
Si au cours d’une évolution, une même étape se trouve être à la fois activée et désactivée, elle reste
active. La priorité est donnée à l’activation, donc on utilisera une mémoire à marche prioritaire pour
représenter une étape dans un logigramme.
3) Règles d’écriture :
L’alternance étape-transition et transition-étape doit toujours être respectée quelle que soit la séquence
parcourue.
Réceptivité toujours vraie :
La notation 1 (1 souligné) indique que la réceptivité est toujours vraie.
1
Dans ce cas, l’évolution est dite toujours
fugace, le franchissement de la transition n’est
conditionné que par l’activité de l’étape amont
1
2
Front montant
La notation  indique que la réceptivité n’est vraie que lorsque la variable passe de la valeur 0 à la valeur 1.
1
1
a
a+ b
2
2
La réceptivité n’est vraie que lorsque a passe de
l’état 0 à l’état 1
La réceptivité n’est vraie que lorsque a est vraie ou que b passe de
l’état 0 à l’état 1
Idem la notation front descendant indique que la réceptivité n’est vraie que lorsque
la variable passe de la valeur 1 à la valeur 0.
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AUTOMATISME
3
Réceptivité dépendante du temps :
Action continue :
1
X1
Dans ce cas la durée d’activité de l’étape 1 est de 5 s.
5s/X1
X2
5s
2
Remarque : Il est possible d’utiliser cette notation lorsque l’étape
temporisée n’est pas l’étape amont de la transition.
L’exécution de l’action se poursuit tant que l’étape à laquelle elle est associée est active et que la condition
d’assignation (expression logique de variables d’entrées et/ou de variables internes) est vérifiée. En l’absence de
condition l’action s’effectue tant que l’étape à laquelle elle est associée est active.
X1
Action A
1
X2
b
Action A
Action conditionnelle :
Une proposition logique, appelée condition d'assignation, qui peut être vraie ou fausse, conditionne l’action
continue. La condition d'assignation ne doit jamais comporter de front de variables d’entrées et/ou de
variables internes.
c
X1
Action A
1
X2
b
c
Action A
Action retardée:
L'action retardée est une action continue dont la condition d'assignation n'est vraie qu'après une durée t1
spécifiée depuis l'activation de l’étape associée. Dans l’exemple ci-dessous, l’action A sera exécutée 5s après
l’activation de l’étape 1.
5s/X1
X1
Action A
1
X2
b
5s
Action A
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AUTOMATISME
4
Action limitée dans le temps :
L'action limitée dans le temps est une action continue dont la condition d'assignation n'est vraie que pendant
une durée t1 spécifiée depuis l'activation de l’étape à laquelle elle est associée.
5s/X1
X1
Action A
1
Action A
b
5s
Action à l’activation et à la désactivation
Une action à l’activation est une action mémorisée lors de Une action à la désactivation est une action mémorisée
l’activation de l’étape liée à cette action.
lors de la désactivation de l’étape liée à cette action.
10
C:=C+1
10
Incrémentation du compteur C à l’activation de l’étape 10
10
C:=0
Mise à 0 du compteur C à la désactivation de l’étape 10.
KM1:=1
KM1=1 dès l’activation de l'étape 10 et reste à 1 jusqu'à l’activation de l’étape 16.
(à utiliser pour mémoriser une action active sur 3 étapes consécutives au minimum)
16
KM1:=0
Action sur événement
Une action sur évènement est une action mémorisée conditionnée à l’apparition d’un événement, l’étape à
laquelle l’action est reliée étant active. Il est impératif que l’expression logique associée à l’évènement
comporte un ou plusieurs fronts de variables d’entrées.
X10
a
10
Incrémentation du compteur C sur le
front montant de « a », l’étape 10 étant
active.
C:=C+1
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AUTOMATISME
a
Valeur
courante de C
0 1
2
5
4) Structures de base :
4.1) Sélection de séquence
Une sélection de séquence est un choix d’évolution entre plusieurs séquences à partir d’une ou plusieurs
étapes. Elle se représente graphiquement par autant de transitions validées en même temps qu’il peut y avoir
d’évolution possibles. L’exclusion entre les séquences n’est pas structurelle. Pour l’obtenir, il faut s’assurer
soit de l’incompatibilité mécanique ou temporelle des réceptivités, soit de leur exclusion logique.
Exclusivité logique
Exclusivité technologique
Exclusivité avec priorité
3
3
a.b
1S1.d
a.b
5
4
1S2.d
5
4
Les réceptivités /a.b et a.b sont
logiquement exclusives.
3
Les réceptivités 1S1.d et 1S2.d sont
technologiquement exclusives par les
capteurs fins de course 1S1 et 1S2 du
vérin 1A.
4.2) Saut d’étapes et reprise de séquence
Saut d’étapes
Le saut d’étapes permet de sauter une ou plusieurs étapes lorsque
les actions associées à ces étapes deviennent inutiles.
a
a.b
5
4
Les réceptivités a et /a.b sont exclusives
avec priorité à l’évolution 34 sur
l’évolution 35 si a=1 et b=1.
Reprise de séquence
La reprise de séquence permet de recommencer plusieurs
fois la même séquence tant qu’une condition n’est pas
obtenue.
10
10
d
c.e
c.e
11
11
a
a
12
c.e
b
c.e
13
TS1CIRA
12
13
AUTOMATISME
6
4.3) Séquences simultanées (séquences parallèles)
Si le franchissement d’une transition conduit à activer plusieurs étapes en même temps, ces étapes
déclencheront des séquences dont les évolutions seront à la fois simultanées et indépendantes.
29
Si l'étape 29 est active, la réceptivité « e » provoque,
lorsqu'elle est vraie, l'activation simultanée des étapes 30
et 40.
ACTION B
Les deux séquences évoluent alors indépendamment
l’une de l’autre.
e
Les étapes 32 et 41 sont des étapes d'attente; dès qu’elles
30
ACTION A
40
d
31
ACTION D
réceptivité toujours vraie) ce qui entraîne simultanément,
l’activation de l’étape 33 et la désactivation des étapes 32
et 41.
b
ACTION C
sont actives, la transition 32,4133 est franchie ( 1 :
On remarque :
- que l’activation de l’étape 32 permet d'éviter que l'action C
se poursuive lorsque a est vraie et que b ne l'est pas encore.
- que l’activation de l’étape 41 permet d'éviter que l'action D
se poursuive lorsque b est vraie et que a ne l'est pas encore.
41
a
32
1
33
ACTION F
5) Exemple de programmation d’un grafcet (STEP7)
0
Mise en marche système. (Niveau liquide < 0%)
1
POMPE : = 1
Niveau liquide  seuil mini
( Impulsion débitmètre)
2
Comptage impulsions
Niveau liquide  seuil maxi
3
POMPE : = 0
Acquittement « Mesure
effectuée »
4
Vidange cuve et Raz
compteur d’impulsions
Niveau liquideTS1CIRA
< 0%
AUTOMATISME
7
6) EXEMPLE D’AUTOMATISME COMPLET:TUNNEL DE SECHAGE DE PIECES
Vue de face
TUNNEL DE SECHAGE
Détecteur
Pièce à
sécher
Lampes infrarouge
S3
Détecteur
Butée
S4
Vérin
Plan incliné
Convoyeur
M
3
Poste
d'évacuation
Vue de dessus
Vérin
1S1 Détecteur
Pièce à
sécher
1S2 Détecteur
Plan incliné
S3
Convoyeur
S4
Poste
d'évacuation
La pièce à sécher, déposée par l'opérateur sur le plan incliné, descend par gravité au poste de
chargement.
Les opérations suivantes sont alors possibles :
- appui sur le B.P Sdcy
 chargement de la pièce sur le tapis roulant (sortie de la tige du
vérin)
- pièce dans le tunnel
 convoyage en avant et lampes infrarouge en service
- capteur S4 sollicité
 convoyage en arrière et lampes infrarouge en service
- pièce hors du tunnel
 convoyage en arrière et arrêt du chauffage
- capteur S3 sollicité
 évacuation de la pièce sèche par gravité et arrêt.
Remarques:
- Le convoyage est beaucoup plus long que le passage dans l'étuve.
- Il est plus économique de redémarrer l'étuve à chaque demande de séchage que d'alimenter
en permanence les lampes à infrarouge !
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AUTOMATISME
8
Tableau des mnémoniques :
Repère
Satu
Sdcy
1S1
1S2
S3
S4
KMPO
KMAV
KMAR
KMS
1V1-14
-
Fonction
BP « Arrêt d’urgence »
BP « Départ cycle »
Détecteur « tige rentrée »
Détecteur « tige sortie »
Détecteur « présence pièce sur le convoyeur »
Détecteur « présence pièce à l’extrémité de l’étuve »
contact « PO en énergie »
Contacteur « marche avant »
Contacteur « marche arrière »
Contacteur « séchage »
Pilote du distributeur « sortie tige »
Sortie sécurité A.P.I (*)
Variable A.P.I.
TSX37
%I1.0
%I1.1
%I1.2
%I1.3
%I1.4
%I1.5
%I1.6
%Q2.1
%Q2.2
%Q2.3
%Q2.4
%Q2.0
Les grafcets proposés:
GRAFCET de fonctionnement normal (GFN)
X0 >
10
GRAFCET de Sûreté (GS)
X1.Sdcy.1S1
0
11
GFN{10}
1V1-14
1S2
X10. Satu.KMP0
12
1
KMAV
20s/X12
Satu+KMPO
KMAV
13
S4
10s/X14
KMAR
14
KMS
KMS
S3
- 20 s = temps nécessaire à la pièce pour entrer dans le tunnel
- 10 s = temps nécessaire à la pièce pour traverser le tunnel
Dès l’initialisation de la PC (ou lors d’un appuie sur le B.P. « arrêt d'urgence » Satu, ou lors de la mise hors
énergie de la PO), le GS qui est hiérarchiquement supérieur au GFN force ce dernier à l'étape 10 de telle sorte
qu'aucun ordre ne puisse être émis par la partie commande ce qui sera nécessairement obtenu puisque les
étapes non écrites dans l'ordre de forçage (11, 12, 13, 14) sont systématiquement désactivées. Après ce forçage
de situation, on s’assure que la situation forcée est bien obtenue (X10=1), que l’arrêt d’urgence est déverrouillé
et que la mise en énergie de la PO est effective pour activer l’étape 1 du GS. L’évolution du GFN n’est
possible que si l’étape 1 du GS est active
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Schéma de puissance et de distribution de l’énergie électrique
L1
3 x 400 V
+ N + PE
L2
L3
KMPO
Q0
N
Q1
Q3
Q5
F1
I>
I>
T1
H1: Système
sous tension
(balise)
gG
Q4
I>
230 V / 24 V
63 VA
I>
I>
KMS
KMPC
Q2
KMAV
KMAR
I>
Alimentation
A.P.I. 230 V
Com 24 V
Alimentation
des préactionneurs
U1
V1
W1
M1
3
Moteur convoyeur
TS1CIRA
Lampes à infrarouge
AUTOMATISME
10
Q4
iè
ce
en
tp
em
ha
rg
KMP0
I>
Q5
Sapc
KMPC
KMPO
1
2
3
KMPC
Smpc
C
so
us
PO
M
co a r c
nv he
oy a
eu rri
r ère
Sé
ch
ag
e
n
M
co arc
nv he
oy a
eu va
r nt
te
ns
io
ns
in
PC
M
is
e
so
us
so
us
te
te
ns
io
n
ns
in
te
so
us
M
is
e
24 V
Sy
so stè
(p u m
up s t e
itr en
e) si
on
PC
PO
Schéma de commande : solution pour machine classée non dangereuse (catégorie 1)
0
KMPC
4
Contacts
des sorties
de l' A.P.I.
Sortie de
sécurité
de l'A.P.I.
OS1 P>
Satu
Sapo
Smpo
KMPO
KMAR
KMAV
Com
H2
KMPC
HPC
KMPO
0V1-12
HPC
KMAV
TS1CIRA
KMAR
KMS
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1V1-14
11
Bornier des entrées API :
 1S1, 1S2 : détecteurs inductifs montés sur le
corps du vérin.
Entrées A.P.I.
0V
24 V
0
1
2
3
4
5
6
 S3, S4 : détecteurs photoélectriques de type
reflex.
KMP0
Satu
Sdcy 1S1
1S2
S3
S4
Schéma pneumatique :
1S1
1S2
1A
1V2
1V3
1V1
4
2
3
1
1V1-14
0V1
F
R
2
L
0V1-12
3
1
0S1
0Z
 OZ : Groupe de conditionnement d’air constitué :
- d’un filtre (F) à air destiné à éliminer les impuretés
solides et liquides (eau) ;
- d’un manodétendeur, ou régulateur (R) qui permet
d’obtenir une pression stable (réglable et affichée sur
le manomètre) ;
- d’un lubrificateur (L) qui assure la lubrification des
distributeurs et des vérins par pulvérisation de
particules d’huile entraînées par l’air comprimé
(inutile lorsque ces éléments sont équipés de tiroirs et
tige de piston en céramique)
 0V1 : distributeur 3/2 (3 orifices, 2 positions)
monostable à commande électropneumatique
 0S1 : Détecteur de pression ou pressostat qui ferme son
contact si la pression dans le circuit est au-dessus du seuil
de réglage.
 1V1 : distributeur 4/2 (4 orifices, 2 positions)
monostable à commande électropneumatique.
 1V2 : réducteur de débit réglable avec clapet anti-retour
destiné à régler la vitesse de rentrée de la tige du vérin.
 1V3 : idem 1V2 mais destiné à régler la vitesse de sortie
de la tige du vérin.
 1 A : Vérin double effet
Les composants sont représentés dans la position de
départ, la pression étant appliquée, conformément au
§4.4.2 de la norme ISO 1219-2.
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AUTOMATISME
12
7) EXERCICES GRAFCET :
7.1) Représentation des actions détaillées
Compléter les chronogrammes correspondants aux descriptions suivantes :
5s /X2

KM
2
2
8s /X2

YV
YV := 1
2
a
b
10s/X2
YV := 0
5
3
f

X2
KM
YV
10s/X2
X3
T(s)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
X2
YV
a
X5
T(s)
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AUTOMATISME
13
7.2) Compléter le chronogramme à partir du grafcet proposé :
1
S1 S8.
S8
KM6
2
S3 . S4
B5
S4
S1 .S8
S8
S2
B9
10
B5
Y3
4
S6
Y2
7
KM6
9
S2
KM5
3
KM5
6
8
KM2
5
S3 . S10
1
S3
S8
S1
S4
S3
S2
S6
S10
B5
B9
Etape (s)
X1
active(s)
KM2
KM5
KM6
Y2
Y3
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AUTOMATISME
14
7.3) SYSTEME DE FILTRATION
Le but d’une filtration est de permettre de supprimer les particules indésirables contenues dans un liquide.
Le système est représenté ci dessous :
Fluide à filtrer
E
E1
XS1
Filtre 1
DPA
E2
XS2
Filtre 2
S1
S2
Fluide filtré
L’installation comporte deux filtres :
- le filtre 1 est utilisé en fonctionnement normal
- le filtre 2 prend le relais du filtre 1 lorsque celui-ci est colmaté.
Matériel mis en œuvre :
Variables
Type et fonction
XS1
Capteur TOR de proximité capacitif type NO (=1, si filtre 1 présent)
XS2
Capteur TOR de proximité capacitif type NO (=1, si filtre 2 présent)
DPA
Capteur TOR de seuil de pression différentielle type NO (=1, si filtre
1colmaté)
E
Electrovanne arrivée principale fluide à traiter , type FMS
E1
Electrovanne entrée fluide à traiter par le filtre 1, type OMS
S1
Electrovanne sortie fluide traité par le filtre 1,type OMS
E2
Electrovanne entrée fluide à traiter par le filtre 2, type FMS
S2
Electrovanne sortie fluide traité parle filtre 2 , type FMS
MA
Bouton poussoir de mise en fonctionnement de l’installation (NO)
AR
Bouton poussoir de mise à l’arrêt de l’installation (NF)
ACQ
Bouton poussoir d’acquittement du nettoyage du filtre (NO)
V1
Voyant filtre 1 en service
V2
Voyant filtre 2 en service
Commentaire
Capteur présence filtre 1
Capteur présence filtre 2
Pressostat
Electrovanne monostable NF
Electrovanne monostable NO
Electrovanne monostable NO
Electrovanne monostable NF
Electrovanne monostable NF
B.P. type NO
B.P. type NF
B.P. type NO
Voyant filtre 1
Voyant filtre 2
1-1) Commande des électrovannes
Compléter le tableau de la page 17 en précisant l’état logique (1 ou 0) de la commande des électrovannes afin qu’elles
soient ouvertes ou fermées.
1-2) Compléter le tableau de la page 17 en précisant la nature des variables « entrées » ou « sorties » par rapport à la
partie commande de l’installation
TS1CIRA
AUTOMATISME
15
1-3) Grafcet partiel de la partie commande :
Le démarrage du grafcet en fonctionnement normal est donné page 17.
Décrire le fonctionnement correspondant de cette partie du grafcet
1-4) Fonctionnement de l’installation en cas de colmatage du filtre 1 :
Le grafcet fonctionnel point de vue procédé est donné ci-dessous :
0
Marche
ouverture EV
1
présence 2
filtres
2
filtre 1 en service
filtre 1
colmaté
3
passage filtre2 et
nettoyage filtre1
fin nettoyage
filtre1
4
arrêt
fermeture EV
5
fin filtration
passage filtre 1
fin de l'opération
décolmatage
Explications sur le procédé :
Après une période de fonctionnement, le filtre finit par se colmater.
Dés lors le fluide doit être envoyé vers le filtre 2.
Pour que le passage du filtre1 au filtre 2 s’effectue sans coup de bélier, on ouvre d’abord E2 et S2.
10 secondes plus tard, on ferme E1 et S1 pour isoler le filtre 1.
Pendant que le fluide circule à travers le filtre 2, E1 et S1 étant fermées, l’opérateur nettoie le filtre 1, puis le remet en
place.
Ensuite il acquitte par une impulsion sur ACQ.
Le fluide est de nouveau envoyé vers le filtre 1, pour cela, on procède comme précédemment, on ouvre d’abord E1 et
S1. Puis 10 secondes plus tard on referme E2 et S2 pour isoler le filtre 2.
Les voyants V1 et V2 signalent la mise en service de chacun des filtres.
L’arrêt de la filtration ne peut se faire que lorsque le fluide est traité par le filtre 1 et par appui sur le BP AR.
Compléter page 17 le grafcet point de vue commande .
1-5) En cas de défaillance sur l’électrovanne E1 du filtre 1 pendant le changement de filtre, que se passe t il ?
Que proposez-vous pour remédier à ce problème ? Que faut-il modifier sur la solution proposée ?
TS1CIRA
AUTOMATISME
16
1-1)
Type
Electrovanne
ouverte
Electrovanne
fermée
1-2)
ENTREES
E1
OMS
S1
E2
S2
SORTIES
1-3)
0
MA
1
E := 1
E1
S1
XS1 . XS2
2
TS1CIRA
AUTOMATISME
V1
17
7.4) Conditionnement de
produit en bouteilles
Un système de conditionnement
de produit en bouteilles est
constitué de trois postes et d’un
tapis roulant muni de supports
pour le maintien des bouteilles à
intervalles réguliers (1 pas) .
Le
tapis
se
déplace
simultanément devant les trois
postes qui sont dans l’ordre :
-
POSTE 1 :
Remplissage de la
bouteille.
-
POSTE 2 : Fermeture
de la bouteille par un
bouchon.
-
POSTE 3 : Contrôle
de la fermeture.
Les trois opérations sont faites successivement, mais l’automatisme doit gérer les trois postes simultanément (si
présence bouteille devant le poste concerné). Il faut donc attendre la fin des trois opérations pour avancer d’un
pas.
CYCLE DE FONCTIONNEMENT :
Les bouteilles déposées automatiquement sur le tapis arrivent vides (le poste de chargement ne fait pas partie de
l’étude)
Sur appui du bouton poussoir DCY, et à condition que les vérins soient en position initiale rentrée, le tapis
avance d’un pas (capteur  m).
Les trois postes sont équipés de capteur de proximité p i , en cas d’absence de bouteille sur un poste l’opération n’est
pas réalisée.
Arrivée devant le poste 1, la bouteille est remplie grâce à l’ensemble A ( la durée du remplissage est de 10 s après
descente du vérin A).
Simultanément :
- la bouteille précédente est bouchée (système de fermeture B) au poste 2
- la première bouteille est contrôlée ( présence de bouchon) au poste 3
Le contrôle consiste à vérifier la présence du bouchon par descente du vérin C (le temps de déplacement du
vérin est de 2s)
- Si présence correcte du bouchon le capteur de proximité c1 est actif avant la fin des 2 s
- Si absence de bouchon le capteur c1 n’est pas activé dans le temps imparti (2s)
Dans ce dernier cas, il faut prévoir l’évacuation de la bouteille vers le tapis 2 par le vérin D d’éjection.
Quand ces trois opérations sont effectuées le système avance d’un pas.
Le commutateur CU/CR permet de sélectionner soit :
- la marche automatique en continu : cycle répétitif ( CR= 1)
- la marche de réglage cycle unique (CU=1)
Remarque : lors de l’appui sur DCY, l’automatisme vérifie la position initiale des vérins, dans le cas contraire il
procède à leur retour en position rentrée.
TABLEAU DES VARIABLES DE L’AUTOMATISME :
TS1CIRA
AUTOMATISME
18
Fonctions à assurer
POSTE 1 :
Remplir la bouteille
Préactionneurs
Distributeur électropneumatique bistable
A+ : sortie vérin
A- : rentrée vérin
POSTE 2 :
Distributeur électroFermer la bouteille
pneumatique bistable
B+ : sortie vérin
B- : rentrée vérin
POSTE 3 :
Distributeur électroContrôler le bouchon
pneumatique bistable
C+ : sortie vérin
C- : rentrée vérin
Distributeur électroEjecter la bouteille
pneumatique bistable
D+ : sortie vérin
D- : rentrée vérin
Avancer le tapis d’un pas Contacteur KM
Dialoguer avec le
système
Détecter la présence des
bouteilles
Schéma de commande d’un vérin double effet :
Rentrée du vérin A
a0=1
A-
Actionneurs
Vérin double effet A
(voir schéma de principe
ci dessous)
Capteurs associés
Capteurs de proximité de type NO
Vérin sorti : a1
Vérin rentré : a0
Vérin double effet B
Capteurs de proximité de type NO
Vérin sorti : b1
Vérin rentré : b0
Vérin double effet C
Capteurs de proximité de type NO
Vérin sorti : c1
Vérin rentré : c0
Vérin double effet D
Capteurs de proximité de type NO
Vérin sorti : d1
Vérin rentré : d0
Moteur asynchrone
Capteur de position d’un pas :m
BP DCY type NO
Commutateur à 2 positions : CU/CR
Capteurs de proximité de type NO :
p1,p2 et p3
Sortie du vérin A
a1=1
A+
Travail demandé :
Compléter le grafcet selon un point de vue commande de la page suivante (en utilisant les variables imposées)
TS1CIRA
AUTOMATISME
19
TS1CIRA
AUTOMATISME
20
7.5) Equipement d’emballage
2B
3B
L’équipement ci dessus est utilisé pour former des lots de 2 ou 3 bidons (suivant position du
commutateur "S0") La détection des bidons est assurée par un capteur photo "B1".
Fonctionnement :
Une impulsion sur "Sy " permet le démarrage de l’équipement. Les bidons arrivent par le tapis T1
et sont acheminés devant le vérin V. Lorsque le nombre est atteint, le tapis s’arrête et le transfert
des bidons s’effectue par les différents vérins. Lorsque les bidons sont arrivés sur le tapis T2 celui
ci fonctionne pendant 10 secondes si lot de 2 bidons, 15 secondes si lot de 3 bidons.
Quand les vérins sont revenus en position initiale, T1 redémarre. Le nombre de bidons sur T1 est
atteint: Une temporisation de 10 secondes maintient T1 en fonctionnement permettant de
positionner les 2 ou 3 bidons face au vérin V.
Une impulsion sur le BP "Sat" à n’importe quel moment du cycle provoque l’arrêt du cycle à la
fin du traitement du lot en cours.
Travail : Ecrire le grafcet
Remarque : les vérins sont monostables, et seront rentrés en position initiale
TS1CIRA
AUTOMATISME
21
7.6) BROYEUR DE CEREALES
Ce système permet le mélange et broyage de céréales contenues dans des silos afin d’expédition.
Deux types de mélanges peuvent être obtenus :
1. Le mélange P1 :Produits A,B,C
2. Le mélange P2 : Produits B,C,D
Fonctionnement :
La sélection est réalisée par action sur un BP « P1 » ou « P2 ». Cela provoque le démarrage du
tapis (si présence d’un camion « SC »). 10 secs plus tard ,le premier produit se déverse, puis au
bout de 10 secs,c’est au tour du 2em et enfin après encore 10 secs, le 3em produit est délivré.
Chaque produit se déverse séparément pendant 10secs .Le fonctionnement du tapis est alors
prolongé pendant encore 10 secs après l’arrêt du produit 3.
A la fin du déversement complet du produit 3 ,le mélangeur (Mm) se met en marche et après 10
secs, le broyeur (MB) démarre. Simultanément, l’électrovanne EVR s’ouvre et le produit se
déverse dans le camion. Après 60 secs, on considère la trémie vide, le mélangeur et le broyeur
s’arrêtent. Le camion quitte alors la plateforme Un autre mélange peut alors être obtenu.
Travail : Ecrire le grafcet
TS1CIRA
AUTOMATISME
22
7.7) Réacteur chimique :
Description de l’installation (voir schéma page suivante)
L'installation est composée d'un réacteur de contenance 5 tonnes dans lequel sont mélangés les différents produits.
Ligne solvant 1 :
Le solvant 1 est disponible en réseau dans l'usine.
La vanne V1 permet d'introduire le solvant 1 dans le réacteur.
Le débitmètre FT1 mesure la quantité de solvant introduite dans le réacteur.
Ligne solvant 2 :
Le solvant 2 est disponible en fût de 1 000 litres au pied du réacteur.
La pompe P2 et la vanne V2 permettent d'introduire le solvant 2 dans le réacteur.
Le fût est placé sur un système de pesage WT2 qui permet de contrôler la quantité de solvant introduite dans
le réacteur.
Masse volumique du solvant 2 : 1 kg / dm3
Ligne poudre :
Un conteneur de 3 tonnes de poudre est déversé dans la trémie par l'opérateur à l'aide d'un palan (non
représenté sur le schéma).
Une trappe T1, au fond de la trémie, permet de déverser la poudre dans la vis de transfert.
La vis de transfert, entraînée par le moteur MV, achemine la poudre au-dessus du réacteur.
Une deuxième trappe T2 permet d’introduire la poudre dans le réacteur.
Ce réacteur est équipé d'un système de chauffage et de refroidissement non représenté sur le schéma.
Un agitateur actionné par le moteur MA permet d'obtenir un mélange homogène.
Pour éviter tout risque d’explosion, on peut introduire de l’azote dans le réacteur grâce à la vanne VA (Inertage).
L’azote est disponible en réseau dans l’usine.
Le réacteur est monté sur un système de pesage WTR qui permet de contrôler les quantités de produit déversées.
La vanne VR (Ouverte par manque d’air) permet la mise à la pression atmosphérique du réacteur.
Une soupape de sécurité S maintient une pression de 1 bar (10 5 Pa) dans le réacteur tant que la vanne VR est fermée.
Le produit obtenu est évacué, en fin de cycle, vers un réservoir de stockage, par la vanne VS.
Description du processus de fabrication ( voir grafcet fonctionnel page 5):
Lorsque l’autorisation de fabrication est donnée et si la trappe T2 et la vanne VS sont fermées et que la trappe T1 et
la vanne VR sont ouvertes, le cycle de production peut commencer.
La trappe T1 se ferme. Dès qu’elle est fermée un voyant au tableau de contrôle indique à l’opérateur qu’il peut
remplir la trémie. Lorsqu’il a déversé le chargement de poudre, l’opérateur appuie sur le bouton poussoir de validation
et le voyant « Trémie chargée » s’allume au tableau de contrôle.
Parallèlement à la phase de remplissage de la trémie, la vanne VR se ferme et la vanne VA s’ouvre pour assurer
l’inertage du réacteur pendant toute la phase de fabrication,
5 minutes plus tard, 1 800 litres de solvant 1 sont introduits dans le réacteur, suivis de 150 kg de solvant 2.
Dès que les solvants 1 et 2 sont mis dans le réacteur et à condition que la trémie de poudre soit correctement chargée
on commence le transfert de 2,5 tonnes de poudre dans le réacteur et on démarre l’agitation afin de mélanger les
produits de manière homogène.
Lorsque le transfert de poudre est terminé, le mélange est amené puis maintenu à un seuil de température (régulation
température notée TIC) pendant 20 minutes.
On arrête alors l’agitation, on stoppe l’introduction d’azote, on ouvre la vanne de mise à l’air et on évacue le contenu
du réacteur vers le réservoir de stockage.
TS1CIRA
AUTOMATISME
23
VRf
ENTREES TOR (type NO)
Commentaire
BP autorisation de fabrication
Impulsion du débitmètre FT1 de solvant
(10L/impulsion)
Détecteur de position Trappe 1 fermée
Détecteur de position Trappe 1 ouverte
Détecteur de position Trappe 2 fermée
Détecteur de position Trappe 2 ouverte
BP de validation du chargement de la
trémie de poudre effectué
Détecteur de position Vanne VR fermée
VSf
Détecteur de position Vanne VS fermée
Variables
Af
IFT1
T1f
T1o
T2f
T2o
Val
Variables
TC
KMA
SORTIES TOR
Commentaires
Voyant indiquant à l’opérateur que la trémie est correctement chargée
Contacteur moteur agitateur (monostable)
KMV
KMP2
EV2
EV1
EVA
Contacteur moteur vis de transfert poudre vers le réacteur (monostable)
Contacteur moteur pompe 2 de transfert du solvant 2 (monostable)
Electrovanne solvant 2 type FMS (monostable)
Electrovanne solvant 1 type FMS (monostable)
Electrovanne d’azote type FMS (monostable)
EVR
Electrovanne mise à l’air ( dite de respiration) du réacteur, type OMS
(monostable)
Electrovanne de soutirage du réacteur type FMS (monostable)
Fermeture trappe 1 au fond de la trémie de poudre (bistable)
Ouverture trappe 1 au fond de la trémie de poudre (bistable)
Fermeture trappe 2 en sortie de la vis de transfert de poudre (bistable)
Ouverture trappe 2 en sortie de la vis de transfert de poudre (bistable
Validation du régulateur de température du réacteur
Voyant indiquant l’opérateur qu’il peut effectuer le chargement de
poudre
EVS
T1+
T1T2+
T2TIC
CP
Liste des variables utilisées par l’automate
ENTREES ANALOGIQUES)
Commentaires
Entrée 4-20mA réglée tel que :
IWT2 = 0 lorsque le fût de solvant 2 est vide
IWT2 = 1000 lorsque le fût de solvant 2 est plein (1000kg)
Entrée 4-20mA réglée tel que :
IWTR = 0 lorsque le réacteur est vide
IWTR = 5000 lorsque le réacteur est plein (5000Kg)
Variables
IWT2
IWTR
Variables type mots internes
Commentaires
Compteur n°i (i à préciser entre 0 et 9)
Mot interne d’adresse i ( à préciser entre 0 et 255)
Variables
Ci
MWi
Trémie de
Poudre
Traitement des
gaz
T1
MV
T2
FT1
Solvant 1
S
EVR
EV1
EV2
MA
EVA
Azote
WTR
Réacteur 5 t
P2
EVS
Vers réservoir de
Stockage
Solvant 2
WT2
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24
Grafcet fonctionnel décrivant le process de fabrication :
0
auto.
CI*
1
Chargement trémie
poudre par opérateur
Inertage par l'azote du
réacteur
2
fin
d'inertage
Dosage 1800 litres de
solvant 1 dans le
réacteur
3
fin de
dosage
solvant 1
4
Dosage 150 kg solvant
2 dans le réacteur
fin de chargement trémie
poudre et dosage solvant 2
5
Dosage 2,5t poudre
dans réacteur et
mélanger
fin de
transfert
poudre
6
Mise en régulation de
température du
réacteur
fin
chauffage
7
Vidange récateur
*CI = conditions initiales (voir
texte page 2)
réacteur
vide
TS1CIRA
AUTOMATISME
25
Décrire l’automatisation du système selon un point de vue commande en utilisant la norme grafcet en vigueur et la
variables imposées.
0
TS1CIRA
AUTOMATISME
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7.8) Poste d’étamage
Travail demandé :
Compléter avec les actions manquantes associées aux différentes étapes du grafcet proposé page
suivante.
Compléter la transition étape 2 vers étape 3 par les conditions nécessaires afin d’éviter l’aléa
technologique (aller retour vertical) sur le capteur S3 ou S4 ou S5 ou S6.
TS1CIRA
AUTOMATISME
27
0
S12.S9.S1
KM3
1
S10
KM2
2
S3...
.
KM4
3
S9.S8
H1
5
S13
S9.S8
4
9s/X4
KM3
6
S10
KM1
7
S1
KM4
8
S9
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AUTOMATISME
28
7.9) SYTEME DE TRI DE FERMETTES
Dans une scierie on débite des éléments de charpente (fermettes) dont la longueur est comprise entre 0,5 m et 6,5 m.
Après le débit, ces éléments sont séchés en étuve et traités dans des bacs contenant des produits fongicides et
insecticides.
Ces pièces de bois sont triées d’après leur longueur x et suivant 7 tailles :
X<1m
1m ≤X< 2m
2m ≤X< 3m
3m ≤X< 4m
4m ≤X< 5m
5m ≤X< 6m
6m ≤ X
Le système de tri (voir ci-dessous) comporte un tapis d’arrivée en provenance du sciage, suivi d’un large tapis de tri
qui dispose de 7 voies d’acheminement vers l’aire de stockage. Ces deux tapis tournent en permanence.
Deux vérins poussoirs bistables X et Y (commandes X+ et X-, Y+ et Y-) aiguillent les fermettes sur le tapis de tri. Le
vérin X est muni d’une raclette à son extrémité et le vérin Y de deux raclettes. Les vérins sont munis de capteurs type
NO pour les positions rentrées (x0 et y0) et pour les positions sorties (x1 et y1).
Le système de mesure est constitué de quatre capteurs a, b, c, d de type NO dont l’implantation est :
Sens de
a
b
c
d déplacement
1m
3m
2m
L’état pris successivement par ces capteurs au passage de la pièce de bois permet d’en déduire la longueur x. Au
passage de la fermette devant les poussoirs (capteur type NO : xp pour le vérin X et capteur type NO : yp pour le vérin
Y), ceux ci se mettront en mouvement ou non (voir principe de l’aiguillage ci-dessous)).
Quand une pièce de bois arrive au niveau du capteur a, la pièce précédente a quitté le tapis de tri.
1) Donner l’inventaire des variables d’entrée et de sortie d’un point de vue API, dans un tableau de
synthèse.
2) Compléter le grafcet qui gère le fonctionnement des vérins X et Y de la page suivante.
Système de tri
Coupe A-A
TS1CIRA
AUTOMATISME
29
Tableau de synthèse des variables API :
Entrées
Sorties
Grafcet à compléter : (avec la notation
)
0
b./a
/x1 /y1
b.a
X+ Y+
1
10
x1.y1.xp
X-
2
x0
3
yp
Y-
4
y0
TS1CIRA
AUTOMATISME
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