Ch9GRAFCET00

GRAFCET
A-GENERALITES
1-PARTIE DU REFERENTIEL DU PROGRAMME
5-Outils de description du fonctionnement d'un automatisme
5-3 GRAFCET
2-HISTOIRE DU GRAFCET:
Ces dernières années, de nombreux outils de description du cahier des charges d'un système logique
sont apparus. Certains, établis par des chercheurs (Réseau de Petri, etc.) s'appuient sur d'importants
travaux théoriques. D'autres créés par des industriels insistent davantage sur la mise en œuvre
(diagramme de Girard, organigrammes, norme DIN 40719, etc.).
L'esprit de ces différentes approches s'avère le même : permettre l'étude d'un automatisme de manière
rigoureuse et facile à appliquer dans l'industrie ce qui n'est pas le cas de bon nombre d'études
théoriques.
L'AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) a entrepris depuis
1975 une importante réflexion sur l'unification de la représentation du cahier des charges d'un
automatisme logique.
Une commission regroupant de manière équilibrée des industriels et des chercheurs, a étudié les
différents modèles présentés et, dans son rapport final déposé en 1977, a proposé un outil de
description du cahier des charges des automatismes logiques : le GRAFCET.
Nota: Le GRAFCET est un acronyme, c'est à dire un nom formé avec les principales initiales de
"GRAphe de Commande Etape-Transition".
B-CONVENTIONS – REGLES
1-INTRODUCTION
un outil de représentation graphique permettant de représenter le cahier des
charges d'un automatisme.
Le GRAFCET est
Cette représentation est normalisée : Norme Française NF C 03-190
Le fonctionnement d'un système automatisé peut être représenté graphiquement par un
ensemble :
 D'étapes auxquelles sont associées des actions.
 De transitions auxquelles sont associées des réceptivités.
 Des liaisons orientées entre les étapes et les transitions.
2-ETAPE
L'étape correspond à une situation élémentaire ayant un comportement stable.
Celle-ci se représente par un carré repéré par un chiffre.
5
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Il s'agit de
l'étape 5
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Les étapes initialement actives en début de fonctionnement se représentent par un
double carré.
1
Il s'agit de
l'étape initiale
Lorsqu'une étape est active, on peut la représenter par un point
5
Il s'agit de
l'étape active
3-ACTIONS ASSOCIEES A L'ETAPE
On précise pour chaque étape, à l'intérieur d'un rectangle, les actions à effectuer
lorsque l'étape est active.
SPECIFICATIONS FONCTIONNELLES
44
7
SPECIFICATIONS TECHNOLOGIQUES
Déplacer le chariot
Vers la droite
Mettre la meule en
rotation
4
KM1
7
KM3
Les actions peuvent être de natures diverses, le rectangle peut avoir diverses
dimensions et comporter plusieurs actions.
Monter le chariot, allumer le voyant H4, sortir le vérin V2
9
9
KM2
H4
Y2+
Spécifications
fonctionnelles
Spécifications
technologiques
Il n'est pas indispensable qu'une action soit liée à une étape : il s'agit d'une étape d'attente.
Cas particulier: Action conditionnelle (l'action sera activée à l'étape associée et suivant une
certaine condition).
Ex: Perceuse
Rotation broche
3
Descendre foret
La descente du foret s'effectuera à l'étape 3 à condition qu'à cette même étape la broche soit
en rotation.
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4-TRANSITIONS
Une transition indique la possibilité d'évolution d'une étape à l'étape suivante.
A chaque transition, on associe une ou plusieurs conditions logiques qui traduisent la
notion de réceptivité.
2
Symbole de
la transition
Condition logique de
réceptivité
S1.S2
3
La réceptivité est une fonction combinatoire d'informations telles que :
 Etats de capteurs.
 Action de boutons-poussoirs par l'opérateur.
 Action d'un temporisateur, d'un compteur.
 Etat actif ou inactif d'autres étapes.
5
7
T<300°C
3
C=10
6
8
Température<300°C
valeur de la consigne
d'un compteur =10
d
4
Réceptivité vraie au front
montant de la variable d
(passage de 0 à 1)
Il existe deux cas particuliers :
La temporisation :
Pour faire intervenir le temps dans une réceptivité, il suffit d'indiquer après le repère
"t", sa durée et son origine. L'origine sera l'instant de début de la dernière activation de
l'étape précédente.
Lorsqu'une étape se trouve être origine d'un temps, il peut être utile de l'indiquer
comme une action associée à cette étape.
3
T
t\ 5s \ X3
4
KM1
t\ 5s \ X3 signifie que 5 secondes sont écoulées depuis la dernière activation de
l'étape 3
La réceptivité =1
Une réceptivité "toujours vraie" est écrite =1.
8
=1
9
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5- LIAISONS ORIENTEES
Les liaisons indiquent les voies d'évolution du GRAFCET. Dans le cas général, les
liaisons qui se font du haut vers le bas ne comportent pas de flèches. Dans les autres
cas, il faut utiliser des flèches.
6-LES REGLES D'EVOLUTION
Après avoir étudié les trois concepts de base :
L'étape associée à l'action
La transition et sa réceptivité
Les liaisons orientées
Il faut maintenant fixer les conditions d'évolution des étapes qui peuvent être actives ou
inactives.
1ère règle :
L'initialisation précise l'étape active au début du fonctionnement. On la repère en
doublant les cotés du symbole correspondant.
Il peut y avoir plusieurs étapes initiales.
L'étape initiale est activée inconditionnellement en début de cycle.
Je suis l'étape
initiale
0
2ème règle :
Une transition est soit validée, soit non validée.
Elle est validée lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes sont actives.
Une transition ne peut être franchie que :
Lorsqu'elle est validée et que la réceptivité associée à cette transition est vraie.
3
3
S1.S2=0
S1.S2=0 ou 1
4
4
Transition non validée
L'étape 3 n'étant pas
active, la transition 3-4 ne
peut être validée
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3
Transition validée
L'étape 3 est active. La
transition 3-4 est validée
mais ne peut être franchie
car la réceptivité est nulle.
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S1.S2=1
4
Transition franchie
L'étape 3 était active et la
réceptivité =1, c'est donc l'étape
4 qui est activée.
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3ème règle :
Le franchissement d'une transition entraîne l'activation de toutes les étapes
immédiatement suivantes et la désactivation de toutes les étapes immédiatement
précédentes.
Exemples:
Dans les cas suivants de transition entre plusieurs étapes, on convient, pour des raisons
pratiques, de représenter le regroupement des liaisons par deux traits parallèles.
3
14
20
Transition non validée car l'étape
14 est inactive
S1.S2=0 ou 1
4
3
Divergence
en ET
7
14
20
3
Transition validée car les étapes
3,14 et 20 sont actives.
7
14
20
Transition franchie.
S1.S2=1 entraîne l'activation de 4 et 7,
et la désactivation de 3, 14 et 20.
S1.S2=1
4
Remarque: Séquence simultanée
Pour activer les étapes 4 et 7, il faut que:
Les étapes 3, 14 et 20 soient activées
et
La réceptivité S1.S2 associée à la transition soit vraie
S1.S2=0
4
Convergence
en ET
7
4ème règle :
Plusieurs transitions simultanément franchissables sont simultanément franchies.
5ème règle :
Si au cours du fonctionnement, une même étape doit être désactivée et activée
simultanément, elle reste active.
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Remarques:
La durée de franchissement d'une transition ne peut être rigoureusement nulle, même
si d'après les règles 3 et 4 , elle peut être rendue aussi petite que possible. Il en est de
même de la durée d'activation d'une étape.
La 5ème règle se rencontre très rarement dans la pratique.
C- NIVEAUX DE REPRESENTATION D'UN GRAFCET
1-NOTIONS DE DIMENSIONS:
Après le découpage PO-PC, on s'intéresse d'abord à la partie commande. La description du
comportement attendu d'une partie commande peut se représenter par un GRAFCET d'un
certain "niveau"
La caractérisation du "niveau " du GRAFCET nécessite de prendre en compte 3 dimensions:
point de vue, spécifications et finesse
a) Une dimension de "POINT DE VUE"


Un point de vue "Système" ou "Procédé"  Graphe des coordinations des tâches
SYTEME
CONTEXTE
PC
PO
Un point de vue "Partie Opérative"
Evénements
PC
PO
ZONE INCONNUE DE
L'OBSERVATEUR
ZONE CONNUE DE
L'OBSERVATEUR
Effets
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
Un point de vue "Partie Commande"
PC
PO
ZONE CONNUE DE
L'OBSERVATEUR
Emission d'un ordre
Réception d'une
information
 Echelle de la dimension "POINT DE VUE"
dimension "point de vue"
système
P.O.
réalisateur (P.C.)
plus proche de la réalisation
b) Une dimension "SPECIFICATIONS"

Spécifications FONCTIONNELLES  FONCTIONS (ex: monter charge, charge montée)
Les spécifications fonctionnelles précisent :
 Le dispositif à automatiser sous forme d'un dessin simplifié ou d'un schéma
fonctionnel.
 Les fonctions assurées par chaque partie du dispositif.
 Les informations permettant de contrôler ces fonctions.
 Les sécurités envisagées.
Les spécifications fonctionnelles ne préjugent en aucun cas des technologies qui peuvent
être envisagées.
Par exemple, la prise d'une pièce peut s'effectuer à l'aide :
D'un électro-aimant : technologie électrique.
D'une ventouse : technologie pneumatique.
D'une pince mécanique commandée par un vérin, un moteur.

Spécifications TECHNOLOGIQUES  MOYENS (solutions technologiques de la partie
commande; ex: KM1 (contacteur), B1 (détecteur de proximité inductif))
C'est à ce niveau que sont prises les options relatives à :
 La nature des actionneurs : moteurs, vérin, etc.
 Les types de capteurs : détecteurs, contacts, etc.
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
Le choix des actionneurs et capteurs est lié aux conditions d'environnement :
température, humidité, chocs mécaniques, poussières…. et aux conditions
d'alimentation (électriques, pneumatiques,...)
Exemples:
Le transfert d'une pièce pourra être fait par un vérin pneumatique, alors que pour la rotation
d'un plateau, on préférera utiliser un ensemble moteur-réducteur.

Spécifications OPERATIONNELLES  CONTEXTE de production (facilité de
maintenance ou d'exploitation, les modes de marche et d'arrêt)
Elles apparaissent dans le cahier des charges mais pas dans la représentation du GRAFCET.
Les spécifications opérationnelles ont trait au fonctionnement de l'automatisme durant son
exploitation, elles sont liées :
 Aux cadences de fonctionnement.
 A la fiabilité de l'équipement.
 A la facilité de dépannage.
 Aux possibilités de modification du cycle.
 A la qualification de l'opérateur de conduite.
 Aux pannes dangereuses pour les personnes et le matériel.
 Echelle de la dimension "SPECIFICATIONS"
Dimension "Spécifications"
fonctionnelle
technologique
opérationnelle
c- Une dimension "FINESSE" (très peu utilisé)
Elle caractérise le niveau de détail dans la description du fonctionnement, d'un niveau global
jusqu'au niveau de détail complet
 Echelle de la dimension "FINESSE"
Dimension "Finesse"
détaillée
globale
2-EXEMPLES A PARTIR D'UN CAHIER DES CHARGES.
1re exemple: Un wagonnet se déplace du point A, à partir d'une action manuelle sur un bouton
poussoir S1, vers le point B, puis il revient en A et s'arrête.
S1
a
b
Arrière
Avant
A
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B
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a) GRAFCET POINT DE VUE PO AVEC SPECIFICATIONS FONCTIONNELLES
Il définit le cycle à réaliser sans tenir compte des solutions technologiques, il s'agit de
représenter des conditions fonctionnelles.
A partir d'une action
manuelle sur un bouton
poussoir S1, le
wagonnet étant en a
GRAFCET LINEAIRE
0
Chariot en position a et ordre de départ cycle
1
Avancer
Le wagonnet se
déplace
de a vers b.
Chariot en position b
2
Reculer
Chariot en position a
Puis il
revient en a
b) GRAFCET POINT DE VUE PO AVEC SPECIFICATIONS TECHNOLOGIQUES
Il définit le cycle à réaliser en indiquant les organes mis en œuvre.
Les options technologiques sont prises :
Le chariot est tiré par un câble actionné par un moteur électrique avec réducteur, les
fins de courses a et b sont des interrupteurs de position électriques S2 et S3.
Etape initialement
active
0
S1.a
1
KM1
b
2
Le contacteur
marche avant
s'enclenche.
KM2
a
Le contacteur
marche arrière
s'enclenche
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2ème exemple: Un monte charge dessert deux étages. Pour sa commande, à chaque étage est
prévu un bouton poussoir permettant à l'étage inférieur de demander la montée
et à l'étage supérieur de demander la descente.
Pour que ces informations soient prises en considération, il est nécessaire que le
monte-charge soit en attente à l'étage correspondant . Des fins de course haut et
bas permettent de connaître les positions extrêmes du monte-charge
GRAFCET POINT DE VUE PO AVEC SPECIFICATIONS FONCTIONNELLES
AIGUILLAGE OU CHOIX DE SEQUENCE
Divergence en OU
Remarque: Après une divergence
en OU, on doit retrouver une
convergence en OU
Convergence en OU
3ème exemple :
Un dispositif effectuant le transfert de pièces sur deux tapis
différents est représenté par la figure ci-contre. Dès qu'une
pièce se présente devant le poussoir 1, celui-ci le repousse
devant le poussoir 2 qui, situé perpendiculairement,
transfère cette pièce sur le tapis d'évacuation.
GRAFCET POINT DE VUE PO AVEC SPECIFICATIONS FONCTIONNELLES
SEQUENCES SIMULTANEES
Divergence en ET
Remarque: Après une divergence en ET,
on doit retrouver une convergence en ET.
Pour représenter les fonctionnements
simultanés, une transition unique et 2
traits parallèles indiquent le début et la
fin des séquences
Etape d'attente ou de
synchronisation
Convergence en ET
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